《第2章 固体与液体》试卷及答案_高中物理选择性必修 第三册_鲁科版_2024-2025学年

《第2章固体与液体》试卷(答案在后面)
一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）
1、下列关于固体的说法正确的是：
A、所有固体都具有确定的熔点。

B、所有固体都很难被压缩。

C、晶体固体在熔化过程中温度保持不变。

D、非晶体固体没有固定的熔点。

2、关于液体的表面张力，以下说法正确的是：
A、液体表面的分子比内部的分子更密集。

B、液体表面的分子间引力大于液体内部的分子间引力。

C、液体表面的分子间作用力比液体内部的分子间作用力小。

D、液体表面的分子间引力使液体表面趋于收缩。

3、在液体的表面层，相对于内部，分子间的作用力表现为：
A、吸引力较强
B、吸引力较弱
C、排斥力较强
D、排斥力较弱
4、当一块冰完全融化成水时，其体积会：
A、增大
B、减小
C、保持不变
D、无法确定
5、在一个半径为R、密度为ρ的球形容器中装有足够的水，一个密度为ρ1、体积为V的小球完全浸没在水中，且容器中水面恰好达到小球底部。

若要将小球取出，则至少需要抽出水的质量为（）
A. m水=ρV
B. m水=m球-ρV
C. m水=ρV（1-θ）
D. m水=ρVθ
6、一定量的水由高处自由下落到低处时，整个过程能量守恒。

下述说法中正确的是（）
A. 机械能减少，内能增加
B. 机械能增加，内能减少
C. 机械能和内能均不变
D. 无法判断
7、下列关于液体的性质描述正确的是（）
A、液体具有固定的体积，没有固定的形状
B、液体分子的运动速度比固体分子快，因此液体的粘滞性比固体强
C、液体的表面张力是由于液体分子间存在相互吸引力而产生的
D、液体的沸点随着外界压强的增大而降低
二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）
1、关于晶体和非晶体，下列说法正确的是哪些选项？
A. 晶体有固定的熔点，而非晶体没有固定的熔点。

B. 晶体内部原子（或分子、离子）是规则排列的，而非晶体内部原子（或分子、离子）是无序排列的。

C. 晶体的各向异性，而非晶体的各向同性。

D. 所有固体都是晶体。

E. 固体在形成过程中形成的晶格不同，其物理性质也不同。

2、关于液体的表面张力，下列说法正确的是哪些选项？
A. 表面张力是液体分子之间的引力导致的。

B. 表面张力使液体表面自动收缩到体积最小的状态。

C. 在液体表面以下，液体分子之间的引力小于液体内部。

D. 表面张力的方向与液面垂直。

E. 表面张力与液体的温度无关。

3、下列关于固体与液体的说法正确的是（）
A、晶体具有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点
B、固体的体积比同温度下液体的体积大
C、液体的表面张力和密度大小无关
D、固体的内分子间距小于液体
E、液体的蒸发和沸腾都是液体分子从液面逃逸到空气中形成气体的过程
三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）
第一题
题目：
请解释什么是平衡态，并描述一个系统达到平衡态的条件。

第二题
题目描述：
一块冰（密度为0.9 g/cm³）漂浮在水面上。

已知冰块的质量为270g，试求：
1.冰块排开水的体积是多少？
2.当冰完全融化后，水面高度如何变化？解释原因。

第三题
题目：一定量的水在常温下，通过一个理想气体发生器被压缩至原来的1/4体积。

假设气体发生器内气体始终满足理想气体状态方程，求：
（1）若气体在压缩过程中温度保持恒定，求压缩前后气体的温度变化；
（2）若气体在压缩过程中温度保持不变，求压缩前后气体的压强变化。

第四题
【题干】
一支钢制钢笔，笔尾用橡胶圈封口，笔尖由硬度较高的不锈钢制成。

某物理兴趣小组的同学想探究钢笔中钢制笔尖对橡胶圈的压力与钢笔中气体压强的关系。

实验中他们保持钢笔内的气体温度不变，发现随着钢笔中气体压强的增大，钢笔笔尖对橡胶圈的压力增大。

1.请用分子模型解释气体压强增大的原因。

（5分）
2.请解释钢笔中气体压强增大时，笔尖对橡胶圈压力增大的原因。

（5分）
3.根据上述实验，提出一个改善钢笔密封性、防止漏墨的建议。

（3分）
第五题
题目：一根质量为m，长为L，密度为ρ的均质实心直棒，横截面积为S，当棒沿水平方向在光滑水平面上以一定的速度v匀速滑动时，若在水平方向施加一个与v同方向且大小相等的外力F，求棒在施加外力后的加速度a。

《第2章固体与液体》试卷及答案
一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）
1、下列关于固体的说法正确的是：
A、所有固体都具有确定的熔点。

B、所有固体都很难被压缩。

C、晶体固体在熔化过程中温度保持不变。

D、非晶体固体没有固定的熔点。

答案：C
解析：晶体固体具有确定的熔点，而非晶体固体没有固定的熔点。

因此，选项C 正确。

选项A错误，因为非晶体没有确定的熔点；选项B错误，因为固体中的非晶体和某些晶体在特定条件下可以被压缩；选项D错误，因为晶体固体具有固定的熔点。

2、关于液体的表面张力，以下说法正确的是：
A、液体表面的分子比内部的分子更密集。

B、液体表面的分子间引力大于液体内部的分子间引力。

C、液体表面的分子间作用力比液体内部的分子间作用力小。

D、液体表面的分子间引力使液体表面趋于收缩。

答案：B、D
解析：液体表面的分子间引力大于液体内部的分子间引力，这是由于液体表面分子受到的内部分子引力大于表面分子的引力，导致液体表面分子趋于紧密排列，从而产生表面张力。

因此，选项B正确。

选项A错误，因为液体表面的分子比内部稀疏；选项C 错误，因为液体表面的分子间引力实际上大于内部；选项D正确，因为表面张力使液体表面趋于收缩以减少表面积。

3、在液体的表面层，相对于内部，分子间的作用力表现为：
A、吸引力较强
B、吸引力较弱
C、排斥力较强
D、排斥力较弱
答案：A
解析：液体的表面层分子较为稀疏，受到内部液体分子的吸引力比排斥力要强。

因此，液体具有表面张力，表现为吸引力较强。

4、当一块冰完全融化成水时，其体积会：
A、增大
B、减小
C、保持不变
D、无法确定
答案：B
解析：当冰融化成水时，其中一些较为疏松的晶格结构会被水分子的排列所取代，
最终水分子间的排列更加紧密，总体来说，相同质量的水的体积较冰的体积小。

因此，冰融化成水时，其体积减小。

5、在一个半径为R、密度为ρ的球形容器中装有足够的水，一个密度为ρ1、体积为V的小球完全浸没在水中，且容器中水面恰好达到小球底部。

若要将小球取出，则至少需要抽出水的质量为（）
A. m水=ρV
B. m水=m球-ρV
C. m水=ρV（1-θ）
D. m水=ρVθ
答案：D
解析：根据阿基米德原理，小球在水中受到的浮力相等，等于小球排开的水的重量，即ρ水V=ρ1V。

当小球被抽出后，水面将会下降，设下降的高度为h，此时容器中的水体积变为V’，则有V’-hθV=V（θ为小球的形状系数，对于球形物体，θ=3/4）。

根据物体在液体中的漂浮条件，有ρ水g(V-hθV)=m水g，解得m水=ρVθ，所以正确答案是D。

6、一定量的水由高处自由下落到低处时，整个过程能量守恒。

下述说法中正确的是（）
A. 机械能减少，内能增加
B. 机械能增加，内能减少
C. 机械能和内能均不变
D. 无法判断
答案：A
解析：根据能量守恒定律，整个过程的总机械能（包括重力势能和动能）守恒。

然而，在下落过程中，水与空气之间存在摩擦阻力，这会导致机械能部分转化为内能，表现为水的温度升高。

因此，机械能减少，内能增加，正确答案是A。

7、下列关于液体的性质描述正确的是（）
A、液体具有固定的体积，没有固定的形状
B、液体分子的运动速度比固体分子快，因此液体的粘滞性比固体强
C、液体的表面张力是由于液体分子间存在相互吸引力而产生的
D、液体的沸点随着外界压强的增大而降低
答案：C
解析：A选项错误，液体没有固定体积，但有固定形状。

B选项错误，液体分子的运动速度比固体分子快，但液体的粘滞性比固体弱。

C选项正确，液体的表面张力确实是由于液体分子间存在相互吸引力而产生的。

D选项错误，液体的沸点随着外界压强的增大而升高。

二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）
1、关于晶体和非晶体，下列说法正确的是哪些选项？
A. 晶体有固定的熔点，而非晶体没有固定的熔点。

B. 晶体内部原子（或分子、离子）是规则排列的，而非晶体内部原子（或分子、离子）是无序排列的。

C. 晶体的各向异性，而非晶体的各向同性。

D. 所有固体都是晶体。

E. 固体在形成过程中形成的晶格不同，其物理性质也不同。

正确答案：A, B, C, E
解析：晶体和非晶体的主要区别在于结构特征。

晶体具有固定熔点、规则排列的原子（或分子、离子）和各向异性，而非晶体则没有固定熔点、无序排列且各向同性。

只有部分固体是晶体，也不是所有固体在形成过程中形成的晶格都不同，因此D选项错误；但选项E正确地指出了晶格在物理性质上的影响。

2、关于液体的表面张力，下列说法正确的是哪些选项？
A. 表面张力是液体分子之间的引力导致的。

B. 表面张力使液体表面自动收缩到体积最小的状态。

C. 在液体表面以下，液体分子之间的引力小于液体内部。

D. 表面张力的方向与液面垂直。

E. 表面张力与液体的温度无关。

正确答案：A, C
解析：表面张力是由于液体内部分子间的引力和液面分子间的引力不均衡产生的，故选项A正确；表面张力作用使得液体试图收缩以减小表面能量，但这是构成表面张力的根源，B选项虽然正确描述了这一现象，但它并不是在解释表面张力本身的本质，因此作为答案不合适；在液体表面以下，作为内部分子，它们受到的引力更大，故选项C 正确；而C选项与B选项描述的现象相关联，但直接指出表面张力的具体方向更符合题目要求；表面张力受温度影响，温度升高时，表面张力会减小，因此E选项错误。

3、下列关于固体与液体的说法正确的是（）
A、晶体具有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点
B、固体的体积比同温度下液体的体积大
C、液体的表面张力和密度大小无关
D、固体的内分子间距小于液体
E、液体的蒸发和沸腾都是液体分子从液面逃逸到空气中形成气体的过程
答案：AD
解析：
A项，晶体是有规律排列的分子、原子或离子组成的物质，具有固定的熔点。

非晶体是由无规则的分子、原子或离子组成的物质，没有固定的熔点，会在一定的温度范围内逐渐软化。

A项正确。

B项，在同等温度和压力下，固体的体积比液体的体积要小，因为固体内部分子的排列较为紧密。

B项错误。

C项，液体的表面张力与液体的密度有关，密度越高，表面张力越大。

C项错误。

D项，固体内分子间距较小，分子之间的引力较大，保持了一定的排列规律；而液体内分子间距稍大，分子之间的引力较小，能相互滑动。

D项正确。

E项，液体的蒸发和沸腾都是液体分子从液面逃逸到空气中，形成气体的过程。

沸腾是在整个液体中发生，而蒸发只在液体表面发生。

E项正确。

三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）
第一题
题目：
请解释什么是平衡态，并描述一个系统达到平衡态的条件。

答案：
平衡态是指无外界影响时，系统的状态参量（如体积、压强、温度等）在较长时间内不发生变化的状态。

一个系统达到平衡态的条件是：系统不受外界影响，或者系统与
外界之间没有能量的交换，并且经过足够长的时间，其内部各部分的状态参量将会达到稳定。

解析：
平衡态是描述热力学系统状态的一个重要概念。

在平衡态下，系统的宏观性质（如温度、压强、体积等）不随时间发生变化，尽管组成系统的分子仍在不停地做无规则运动。

这种平衡是一种动态平衡，即分子运动的平均效果不随时间变化。

系统达到平衡态的条件主要包括两个方面：一是系统不受外界影响，或者系统与外界之间没有能量的交换。

这意味着系统是一个孤立的系统，或者至少是一个与外界交换能量极少的系统。

二是系统需要经过足够长的时间，以便其内部各部分的状态参量能够趋于稳定。

这是因为系统从非平衡态向平衡态过渡需要一定的时间，而这个时间取决于系统的具体性质和外界条件。

在实际应用中，我们往往无法完全消除外界对系统的影响，但可以通过控制外界条件，使系统近似地达到平衡态。

例如，在实验室中测量气体的压强和体积时，我们通常会尽量保持环境温度和压强稳定，以减小外界条件对实验结果的影响。

第二题
题目描述：
一块冰（密度为0.9 g/cm³）漂浮在水面上。

已知冰块的质量为270g，试求：
1.冰块排开水的体积是多少？
2.当冰完全融化后，水面高度如何变化？解释原因。

答案：
1.冰块排开水的体积为300 cm³。

2.当冰完全融化后，水面高度不会发生变化。

解析：
1.计算冰块排开水的体积：
•首先根据冰块的质量和密度计算冰块的体积。

冰块的体积(V
冰
)可以通过公式(m=ρV)计算得出，其中(m)是质量，(ρ)是密度，(V)是体积。

对于冰块来说，有：
[V
冰=
m
ρ
=
270 g
0.9 g/cm3
=300 cm3]
•由于冰块漂浮在水面上，根据阿基米德原理，冰块排开的水的重量等于冰块的重
量。

因此，冰块排开水的体积(V
排水
)等于冰块的体积，即300 cm³。

2.分析冰融化后的水面高度变化：
•当冰完全融化成水后，其质量不变，仍然是270g。

但是，因为水的密度大于冰的密度（水的密度大约为1.0 g/cm³），所以融化后的水占据的体积会小于原来
冰的体积。

•然而，根据质量守恒定律，冰融化成水后所占的体积正好等于它在漂浮状态下排开水的体积。

这是因为冰在水中漂浮时，它排开的水量正好等于它的重量。

当冰融化成水后，这些水的重量没有改变，所以它们占据的体积也没有改变。

•因此，当冰完全融化后，水面的高度不会发生任何变化。

这是因为冰融化前后，它对水位的影响量是相等的——无论是作为固体冰还是作为液态水，它所排开的水量是一样的。

第三题
题目：一定量的水在常温下，通过一个理想气体发生器被压缩至原来的1/4体积。

假设气体发生器内气体始终满足理想气体状态方程，求：
（1）若气体在压缩过程中温度保持恒定，求压缩前后气体的温度变化；
（2）若气体在压缩过程中温度保持不变，求压缩前后气体的压强变化。

答案：
（1）压缩前后气体的温度变化为0℃；
（2）压缩前后气体的压强变化为原来的4倍。

解析：
（1）根据理想气体状态方程：(PV=nRT)，其中P为压强，V为体积，n为物质的量，R为气体常数，T为温度。

由于温度保持恒定，即T1 = T2，且物质的量n不变，因此可得：
[P1
V1
=
P2
V2
]
根据题目，气体体积变为原来的1/4，即V2 = V1/4，代入上式得：
[P2=4P1]
由于温度保持恒定，因此压缩前后气体的温度变化为0℃。

（2）若气体在压缩过程中温度保持不变，即T1 = T2，且物质的量n不变，根据理想气体状态方程：
[PV=nRT]
由于温度保持不变，可得：
[P1
V1
=
P2
V2
]
根据题目，气体体积变为原来的1/4，即V2 = V1/4，代入上式得：
[P2=4P1]
因此，压缩前后气体的压强变化为原来的4倍。

第四题
【题干】
一支钢制钢笔，笔尾用橡胶圈封口，笔尖由硬度较高的不锈钢制成。

某物理兴趣小组的同学想探究钢笔中钢制笔尖对橡胶圈的压力与钢笔中气体压强的关系。

实验中他们保持钢笔内的气体温度不变，发现随着钢笔中气体压强的增大，钢笔笔尖对橡胶圈的压力增大。

1.请用分子模型解释气体压强增大的原因。

（5分）
2.请解释钢笔中气体压强增大时，笔尖对橡胶圈压力增大的原因。

（5分）
3.根据上述实验，提出一个改善钢笔密封性、防止漏墨的建议。

（3分）
【答案】
1.气体压强增大的原因可以用分子模型来解释如下：当气体压强增大时，说明单位体积内的分子数增多或者分子的平均动能增大，导致单位面积上碰撞的分子数增多，效力增大。

这种情况下，分子会对容器壁（包括钢笔笔尖和橡胶圈）施加更大的作用力，从而使得气体压强增大。

2.钢笔中气体压强增大时，笔尖对橡胶圈压力增大的原因可以解释为：当气体压强增大时，气体分子对笔尖和橡胶圈的撞击更加频繁且力度增大。

根据牛顿第三定律（作用力和反作用力相等且方向相反），笔尖会施加更大的力作用于橡胶圈上，推动橡胶圈变形，使得橡胶圈更加紧密地封住笔尾，从而增大了笔尖对橡胶圈的压力，起到更好的密封效果。

3.建议：可以在笔内加注少量液体（如石灰水、酒精等），这些液体能够填补笔尖和橡胶圈之间的微小间隙，进一步提高密封性能，防止漏墨。

同时，可确保在制造工艺上优化橡胶圈与笔尖之间的配合度，使其更紧密贴合，减少气体泄漏的可能性。

【解析】
本题通过实验现象引导学生从分子模型和基本的物理定律出发，探索气体压强变化
与物体间相互作用力的关系。

该题旨在考察学生的模型构建能力、物理概念理解和问题解决能力。

同时考查学生在设计物理实验和提出改进建议方面的创新能力。

第五题
题目：一根质量为m，长为L，密度为ρ的均质实心直棒，横截面积为S，当棒沿水平方向在光滑水平面上以一定的速度v匀速滑动时，若在水平方向施加一个与v同方向且大小相等的外力F，求棒在施加外力后的加速度a。

答案：
解析：
1.根据牛顿第二定律，物体受力F时，产生的加速度a可以表示为：
a = F / m
2.当棒沿水平方向以速度v匀速滑动时，在没有外力作用的情况下，棒受到的支持力N和重力G的合力为0，即：
N - G = 0
3.当施加外力F后，棒受到的合力F合为F + N，此时的加速度a可以通过牛顿第二定律计算：
F合 = m * a = F + N
4.由此可得：
F + N = m * a N = m * a - F
5.棒受到的支持力N还等于棒受到地面的垂直支持力，即：
N = G G = m * g
其中，g为重力加速度。

6.将N用g和m的表达式代入上式中，得到：
m * g = m * a - F
7.整理得：
m * g + F = m * a
8.最后，消去m，得到棒在施加外力后的加速度a的表达式：
a = (m * g + F) / m
化简得：
a = g + F / m
由于棒沿水平方向滑动，重力与水平方向无关，因此在计算加速度时可以忽略重力g的影响，从而得到加速度的表达式为：
a = F / m
该表达式即为棒在施加外力后的加速度。