【配套K12】2018年高考物理总复习配餐作业36固体液体和气体

(三十六) 固体、液体和气体
A组·基础巩固题
1.(2017·牡丹江模拟)(多选)下列说法正确的是( )
A．晶体一定具有各向异性，非晶体一定具有各向同性
B．内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同
C．液晶既像液体一样具有流动性，又跟某些晶体一样具有光学性质的各向异性
D．随着分子间距离的增大，分子间作用力减小，分子势能也减小
解析只有单晶体具有各向异性，而多晶体是各向同性的，故A错误；内能与物体的温度、体积、分子数等因素有关，内能不同，温度可能相同，则分子热运动的平均动能可能相同，故B正确；液晶，即液态晶体，像液体一样具有流动性，具有各向异性，故C正确；随着分子间距离的增大，分子间作用力不一定减小，当分子表现为引力时，分子力做负功，分子势能增大，故D错误。

答案BC
2．(2017·昌平区模拟)堵住打气筒的出气口，缓慢向下压活塞使气体体积减小，你会感到越来越费力。

设此过程中气体的温度保持不变。

对这一现象的解释正确的是( ) A．气体的密度增大，使得在相同时间内撞击活塞的气体分子数目增多
B．气体分子间没有可压缩的间隙
C．气体分子的平均动能增大
D．气体分子间相互作用力表现为斥力
解析当气体的密度增大时，单位体积的分子数增加，气体分子的密度变大，使得在相同时间内撞击活塞的气体分子数目增多，故对活塞的压强变大，你会感到越来越费力，故选A。

答案 A
3．(2017·长沙模拟)(多选)下列对理想气体的理解正确的是 ( )
A．理想气体实际上并不存在，只是一种理想模型
B．只要气体压强不是很大就可视为理想气体
C．密闭容器内的理想气体随着温度的升高，其压强增大，内能增大
D．一定质量的理想气体对外界做功时，它的内能有可能增大
E．理想气体的压强是由气体分子间斥力产生的
解析理想气体实际上并不存在，只是一种理想化的物理模型，故A正确；实际气体在压强不太高、温度不太低的情况下可以看做理想气体，故B错误；温度升高，理想气体的分子势能为零，内能等于分子动能，所以温度升高，分子平均动能增大，内能增大，C正确；根据热力学第一定律，一定质量的理想气体对外界做功时，有可能还从外界吸收热量，内能可能增大，D正确；理想气体的压强是由于大量分子频繁撞击器壁产生的，理想气体分子作
用力为零，E 错误。

答案 ACD
4．(2017·泉州质检)(多选)下列说法正确的是( ) A ．饱和汽压随温度降低而减小，与饱和汽的体积无关 B ．能量耗散反映了与热现象有关的宏观自然过程具有不可逆性 C ．液体表面层分子间距离较大，这些液体分子间作用力表现为引力
D ．若某气体摩尔体积为V ，阿伏加德罗常数用N A 表示，则该气体的分子体积为V
N A
E ．用“油膜法”估测分子直径时，滴在水面的油酸酒精溶液体积为V ，铺开的油膜面积为S ，则可估算出油酸分子直径为V S
解析 饱和汽压随温度降低而减小，与饱和汽的体积无关，选项A 正确；能量耗散反映了与热现象有关的宏观自然过程具有不可逆性，选项B 正确；液体表面层分子间距离较大，这些液体分子间作用力表现为引力，这也是表面张力产生的原因，选项C 正确；若某气体摩尔体积为V ，阿伏加德罗常数用N A 表示，则该气体的分子运动占据的空间是V N A
，此值不是分子的体积，选项D 错误；用“油膜法”估测分子直径时，若滴在水面的油酸酒精溶液中油酸的体积为V ，铺开的油膜面积为S ，则可估算出油酸分子直径为V S
，选项E 错误。

故选ABC 。

答案 ABC
5．(2017·江西模拟)(多选)将质量相同的同种气体A 、B 分别密封在体积不同的两容器中，保持两部分气体体积不变，A 、B 两部分气体的压强随温度t 的变化曲线如图所示。

则( )
A ．A 部分气体的体积比
B 部分小
B ．A 、B 直线的延长线将相交于t 轴上的同一点
C ．A 、B 气体温度改变量相同时，压强改变量相同
D ．A 、B 气体温度改变量相同时，A 部分气体压强改变量较大
解析 A 、B 两部分气体都发生等容变化，p —t 图线都过t 轴上－273 ℃的点—绝对零度。

由理想气体状态方程pV T ＝c 知，图象的斜率越大，p T
越大，则气体的体积越小，故有A 部分气体的体积比B 部分小，故A 、B 正确。

图中A 图线的斜率较大，由数学知识可知温度改变量相同时，A 气体压强改变量较大，故C 错误，D 正确。

故选ABD 。

答案ABD
6．如图所示，横坐标v表示分子速率，纵坐标f(v)表示各等间隔速率区间的分子数占总分子数的百分比。

图中曲线能正确表示某一温度下气体分子麦克斯韦速率分布规律的是( )
A．曲线①B．曲线②
C．曲线③D．曲线④
解析气体分子的速率呈“中间多、两头少”的分布，且速度为零的分子占的百分比也为零，曲线④正确。

答案 D
7．如图所示，容积一定的测温泡，上端有感知气体压强的压力传感器。

待测物体温度升高时，泡内封闭气体( )
A．内能不变，压强变大
B．体积不变，压强变大
C．温度不变，压强变小
D．温度降低，压强变小
解析待测物体温度升高时，泡内封闭气体温度升高，内能变大，因体积不变，气体的压强变大，故B正确。

答案 B
8.如图所示，质量为M、导热性能良好的气缸由一根平行于斜面的细线系在光滑斜面上。

气缸内有一个质量为m的活塞，活塞与气缸壁之间无摩擦且不漏气。

气缸内密封有一定质量的理想气体。

如果大气压强增大(温度不变)，则( )
A．气体的体积增大
B．细线的张力增大
C．气体的压强增大
D ．斜面对气缸的支持力增大
解析 对活塞受力分析，沿斜面方向可得：pS ＋mg sin α＝p 0S ，所以p ＝p 0－
mg sin α
S
，若p 0增大，则p 增大，根据pV ＝常量，可知V 减小；对气缸和活塞的整体而言，细线的张力T ＝(M ＋m )g sin α；斜面对气缸的支持力F ＝(M ＋m )g cos α，与大气压强无关。

选项C 正确。

答案 C
B 组·能力提升题
9．(多选)如图所示，倒悬的导热气缸中有一个可无摩擦上下移动且不漏气的活塞A ，活塞A 的下面吊着一个重物，气缸中封闭着一定质量的理想气体。

起初各部分均静止不动，大气压强保持不变。

对于气缸内的气体，当其状态缓慢发生变化时，下列判断正确的是( )
A ．若环境温度升高，则气体的压强一定增大
B ．当活塞向下移动时，外界一定对气体做正功
C ．保持环境温度不变，缓慢增加重物的质量，气体一定会吸热
D ．若环境温度降低，缓慢增加重物的质量，气体体积可能保持不变
解析 若环境温度升高，气体等压膨胀，气体的压强不变，选项A 错误；当活塞向下移动时，气体对外界做正功，选项B 错误；保持环境温度不变，缓慢增加重物的质量，气体压强减小，体积增大，对外做功，内能不变，气体一定会吸热，选项C 正确；若环境温度降低，气体温度降低，缓慢增加重物的质量，气体压强减小，气体体积可能保持不变，选项D 正确。

答案 CD
10．一定质量的理想气体状态变化过程如图所示，第1种变化是从A 到B ，第2种变化是从A 到C 。

比较两种变化过程，则( )
A ．A 到C 过程气体吸收热量较多
B ．A 到B 过程气体吸收热量较多
C ．两个过程气体吸收热量一样
D ．两个过程气体内能增加不相同
解析在p－T图中，等容线是过原点的倾斜直线，由题图可知V C＝V A>V B，故从A→B，外界对气体做功，由T B＝T C可知两过程内能增量相同，根据ΔU＝W＋Q可知，从A→C，气体吸收热量较多，选项A正确，而BCD错误。

答案 A
11．(2017·佛山模拟)如图所示，一个上下都与大气相通的直圆筒，内部横截面的面积S＝0.01 m2，中间用两个活塞A与B封住一定质量的理想气体，A、B都可沿圆筒无摩擦地上、下滑动，但不漏气，A的质量可不计、B的质量为M，并与一劲度系数k＝5×103N/m的较长的弹簧相连。

已知大气压强p0＝1×105Pa，平衡时两活塞间的距离l0＝0.6 m。

现用力压A，使之缓慢向下移动一定距离后保持平衡。

此时，用于压A的力F＝5×102 N。

假定气体温度保持不变，求：
(1)此时两活塞间的距离。

(2)活塞A向下移的距离。

(3)大气压对活塞A和活塞B做的总功。

解析(1)活塞A受压向下移动的同时，活塞B也向下移动。

已知达到平衡时，F＝5×102 N。

p＝p0＋F/S＝1.5×105 Pa
p0l0S＝plS解得l＝0.4 m
(2)当气体的压强为p0时，弹簧受B的作用而有一定的压缩量，当气体的压强变为p0＋F/S时，弹簧增加的压缩量就是B向下移动的距离x，由胡克定律：
F＝kx x＝0.1 m
设A向下移动的距离为y，
l＝l0＋x－y得：y＝0.3 m
(3)W＝p0(l0－l)S＝200 J
答案(1)0.4 m (2)0.3 m
(3)200 J
12．(2017·定州模拟)如图所示，左右两个容器的侧壁都是绝热的、底部都是导热的、横截面积均为S。

左容器足够高，上端敞开，右容器上端由导热材料封闭。

两个容器的下端由容积可忽略的细管连通。

容器内两个绝热的活塞A、B下方封有氮气，B上方封有氢气。

大气的压强为p0，外部气温为T0＝273 K保持不变，两个活塞因自身重力对下方气体产生的
附加压强均为0.1p 0。

系统平衡时，各气体柱的高度如图所示。

现将系统的底部浸入恒温热水槽中，再次平衡时A 上升了一定的高度。

用外力将A 缓慢推回第一次平衡时的位置并固定，第三次达到平衡后，氢气柱高度为0.8h 。

氮气和氢气均可视为理想气体。

求：
(1)第二次平衡时氮气的体积； (2)水的温度。

解析 (1)考虑氢气的等温过程，该过程的初态压强为p 0，体积为hS ，末态体积为0.8hS ， 设末态的压强为p ，由玻意耳定律
p (0.8hs )＝p 0hs
解得p ＝1.25p 0
活塞A 从最高点被第一次推回平衡位置的过程是等温过程，该过程的初态压强为1.1p 0，体积为V ，末态压强为p ′，末态体积V ′
则：p ′＝p ＋0.1p 0＝1.35p 0
V ′＝2.2hS
由玻意耳定律1.1p 0V ＝p ′V ′ 得：V ＝2.7hS
(2)活塞A 从最初位置升到最高位置过程为等压过程，该过程的初态体积和温度分别为2hS 和T 0＝273 K ，末态体积为2.7hS ，
设末态温度为T ，由盖－吕萨克定律2hS T 0＝2.7hS
T
解得T ＝368.55 K 答案 (1)V ＝2.7hS (2)T ＝368.55 K
13．一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形气缸内，气缸壁导热良好，活塞可沿气缸壁无摩擦地滑动。

开始时气体压强为p ，活塞下表面相对于气缸底部的高度为h ，外界温度为T 0。

现取质量为m 的沙子缓慢地倒在活塞的上表面，沙子倒完时，活塞下降了h
4。

若此后外界的温度变为T ，求重新到达平衡后气体的体积。

已知外界大气的压强始终保持不变，重力加速度大小为g 。

解析 设气缸的横截面积为S ，沙子倒在活塞上后，对气体产生的压强为Δp ，由玻意耳定律得
phS ＝(p ＋Δp )(h －14
h )S
① 解得Δp ＝1
3
p
②
外界的温度变为T 后，设活塞距底面的高度为h ′。

根据盖－吕萨克定律，得
h －1
4
h S T 0
＝
h ′S
T
③ 解得h ′＝
3T
4T 0
h ④ 据题意可得Δp ＝mg S
⑤ 气体最后的体积为V ＝Sh ′ ⑥ 联立②④⑤⑥式得V ＝9mghT
4pT 0
⑦
答案
9mghT
4pT 0
14．(2017·西安八校联考)
(1)下列说法正确的是________。

(填正确答案标号)
A ．显微镜下观察到墨水中的小碳粒在不停地做无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性
B ．分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大
C ．分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大
D ．在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素
E ．当温度升高时，物体内每一个分子热运动的速率一定都增大
(2)如图所示，柱形容器内用轻质绝热活塞封闭一定量的理想气体，容器外包裹保温材料。

开始时活塞至容器底部的高度为H 1＝50 cm ，容器内气体温度与外界温度相等。

在活塞上逐步加上多个砝码后，活塞下降到距容器底部H 2＝30 cm 处，气体温度升高了ΔT ＝60 K ；然后取走容器外的保温材料，活塞位置继续下降，最后静止于距容器底部H 3＝25 cm 处，已知大气压强为p 0＝1×105
Pa 。

求气体最后的压强与温度。

解析 (1)显微镜下观察到墨水中的小碳粒在不停地做无规则运动，是由于液体分子对
小碳粒的撞击所致，这反映了液体分子的无规则运动，A 正确；当r ＝r 0时，分子间的作用力为零，当分子之间的距离由此位置开始增大时，分子间的作用力先增大后减小，B 错误；当r ＝r 0时，分子间引力等于斥力，当分子间距从
r <r 0开始增大时，分子力先是斥力做正功，后是引力做负功，分子势能随着分子间距离
的增大，先减小后增大，C 正确；分子是运动的，温度越高运动越剧烈，在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素，D 正确；当温度升高时，分子热运动平均动能增大，故平均速率也增大，但不是每个分子的速率都增大，E 错误。

(2)本题考查理想气体实验定律，意在考查考生的分析综合能力。

对取走容器外的保温材料，活塞位置继续下降的等压过程，由盖­吕萨克定律：H 2S
T 0＋ΔT
＝
H 3S T 0
解得气体最后的温度T 0＝300 K
从初状态到末状态，温度相同，由玻意耳定律：
p 0H 1S ＝p 3H 3S
解得气体最后的压强p 3＝2×105
Pa 答案 (1)ACD (2)2×105
Pa 300 K。