2021年高中物理选修三第二章《气体,固体和液体》提高卷(答案解析)(1)

一、选择题
1．关于分子动理论的规律，下列说法正确的是（ ）
A ．布朗运动是液体分子的无规则运动
B ．压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力，是气体分子间存在斥力的缘故
C ．如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡，用来表征它们所具有的“共同热学性质”的物理量是内能
D ．已知某种气体的密度为ρ（kg/m 3），摩尔质量为M （kg/mol ），阿伏加德罗常数为N A （mol -1），则该气体分子之间的平均距离可以表示为3A
M N 2．一定质量的理想气体，其起始状态和终了状态分别与图中的A 点和B 点 相对应，它们的压强相等，则下列过程中可能的是（ ）
A ．先保持体积不变增大压强，后保持温度不变减小体积
B ．先保持温度不变增大压强，后保持体积不变升高温度
C ．先保持温度不变减小压强，后保持体积不变升高温度
D ．先保持体积不变减小压强，后保持温度不变减小体积
3．如图所示，带有活塞的气缸中封闭一定质量的气体（不计气体的分子势能以及气缸和活塞间的摩擦）。

将一个半导体NTC 热敏电阻R （随着温度的升高热敏电阻阻值减小）置于气缸中，热敏电阻R 与气缸外的电源E 和电流表组成闭合电路，气缸和活塞与外界无热交换。

现保持活塞位置不变，当发现电流表的读数增大时，下列说法正确的是（ ）
A ．气体的密度增大
B ．气体的压强不变
C ．气体分子的平均动能增大
D ．每秒撞击单位面积器壁的气体分子数不变
4．关于液体的表面张力，下列说法中正确的是（ ）
A ．游禽用嘴把油脂涂到羽毛上，其目的都是改变水的表面张力
B ．透过布制的伞面可以看见纱线缝隙，而伞面不漏雨水，这是由于表面张力的作用
C ．液体表面张力产生的原因是液体表面层分子间距离比较大，分子力表现为引力，故液体表面存在张力，其方向指向液体内部
D ．当两薄玻璃板间夹有一层水膜时，在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开，这是由于水膜具有表面张力
5．下列反映一定质量理想气体状态变化的图象中，能正确反映物理规律的是（ ）
A ．图（a ）反映了气体的等容变化规律
B ．图（b ）反映了气体的等容变化规律
C ．图（c ）反映了气体的等压变化规律
D ．图（d ）反映了气体的等温变化规律
6．某一密闭气体，分别以两个不同的体积做等容变化，这两个等容过程对应的
p t -图像
如图中的①、②所示。

则相对应的V T -图像或p V -图像可能是（ ）
A ．
B ．
C ．
D ．
7．一定质量的气体在T 1、 T 2不同温度下的等温变化图线如图所示，A 、B 和C 、D 分别为两条等温线上的点。

在下面p- -T 和V - -T 图象中，能表示图中气体状态变化过程的是
A．甲B．乙C．丙D．丁
8．图示为竖直放置、上细下粗、两端封闭的玻璃细管，水银柱将气体分隔成A、B两部分，初始温度相同．缓缓加热气体，使A、B升高相同温度，系统稳定后，A、B两部分气体对液面压力的变化量分别为△F A和△F B，压强变化量分别为△p A和△p B．则（）
A．水银柱向下移动了一段距离
B．水银柱不发生移动
C．△F A＜△F B
D．△p A=△p B
9．关于液体的表面张力，下面说法中正确的是
A．表面张力是液体内部各部分间的相互作用
B．表面张力的方向总是垂直液面，指向液体内部
C．表面张力的方向总是与液面平行
D．因液体表面层分子分布比液体内部密集，分子间相互作用表现为引力
10．下面有关理想气体的说法正确的是
A．分子本身的大小不可忽略
B．一定质量的理想气体，内能只与温度有关
C．分子与分子之间的相互作用力表现为斥力
D．所有气体都可视为理想气体
11．如图，一定质量的某种理想气体，由状态A沿直线AB变化到状态B，A、C、B三点所对应的热力学温度分别记为T A、T C、T B，在此过程中，气体的温度之比T A∶T B∶T C为( )
A．1∶1∶1 B．1∶2∶3
C．3∶3∶4 D．4∶4∶3
12．下列关于分子动理论说法中正确的是()
A．物体温度越高，则该物体内所有分子运动的速率都一定越大
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．显微镜下观察到墨水中的小颗粒在不停的做无规则运动，这就是液体分子的运动13．关于物体的内能，下列说法正确的是()
A．一壶热水的内能一定比一湖冷水的内能大
B．当温度等于0℃时，分子动能为零
C．分子间距离为r0时，分子势能为零
D．温度相等的氢气和氧气，它们的分子平均动能相等
14．如图所示，粗细均匀的细直玻璃管上端封闭，开口端竖直向下插入水银槽中，管内封闭有一定质量的理想气体，玻璃管露出水银槽液面的长度为L=40cm，管内外水银面高度差为h=8cm．现使管缓慢转过θ=37°角，保持玻璃管在水银槽液面上方的长度L不变，外界大气压强不变，这时（）
A．管内气柱长度可能为30cm
B．管内气柱长度可能为32cm
C．管内水银柱长度可能为9cm
D．管内水银柱长度可能为12cm
15．如图所示，两端开口的玻璃管插入汞槽内，在管中有一段空气柱被汞柱封住。

当管内气体温度升高时，图中所示的高度h1和h2变化情况是（）
A．h1不变，h2变大B．h1不变，h2变小
C．h1变大，h2不变D．h1变小，h2不变
二、填空题
16．在做用油膜法测分子直径的实验中，先把油酸与酒精以1∶3000的比例混合，然后取
20cm面积的油膜．则一滴混合液滴在水面上，酒精溶于水，油酸在水面上扩展，形成了2
0.001cm）由此可算出油酸分子的直径的数量级是__________m．（设一滴液滴的体积为3 17．图是某同学制作的简易温度计。

导热性能良好的玻璃泡A内封有一定质量的气体，与A相连的细玻璃管B插在水银槽中，根据B管内外水银面的高度差来标刻环境温度。

已知
B管内外水银面的高度差为h1=16cm时，环境温度为t1=27℃，大气压为p0=76cmHg。

则温度为t2=17℃时，B管内外水银面的高度差h2=______cm。

要提高该温度计的精确度，对装置有何要求？______________。

（写出一点即可）
18．在温度为27°C时，一直径为0.3 m的薄塑料球内气体压强为5
⨯，大气压强为
1.510Pa
5
1.010Pa
⨯，由于球内外的压强差，使球面绷紧，球面上出现张力。

则球面上每厘米长度所受张力为______N，如果球面上每厘米长度只能承受50N的力，设球体积不变，当球内温度升高到_____K时，球将破裂。

19．某同学用玻璃瓶和吸管做了一个简易温度计，如图所示．室温27℃时，将装有半瓶水的圆柱形玻璃瓶竖直放置，插入粗细均匀的吸管至瓶底部，记下吸管没入水面的位置，刻度为27℃，测得水面以上吸管长度为12cm；重新将吸管插入瓶底，密封瓶口，再将瓶竖直放入57℃的温水中，一段时间后，吸管中水面上升了6cm，吸管该位置标记为57℃；将吸管的27℃标记和57℃标记间均匀刻线，并将吸管其它部分依次均匀刻线，即制成一简易温度计．
①该温度计最大量程是多少?若忽略吸管中水柱产生的压强，温度达最大量程时，瓶内水的体积占瓶容积的比例为多大?___________
②若考虑吸管中水柱产生压强对瓶内封闭气体体积的影响，实际的80℃温度线应比吸管上80℃刻线位置______(选填“高”或“低”)．
20．北方的冬天天气比较寒冷，房间内一般都要安装暖气片供暖．在房间暖气片温度保持不变的情况下，房间内的平衡温度将随外界温度的变化而变化．研究表明，房间内暖气片和房内的温差与房间内外的温差之比保持不变．当外界温度为-23℃时，房间内的温度长时间保持13℃不变；当外界温度为-18℃时，房间内温度长时间保持16℃不变，则房间内暖气片的温度应为______℃．当房间内温度长时间保持25℃不变时，外界温度为______℃．21．2017年5月，中国首次海域天然气水合物（可燃冰）试采成功．可燃冰是一种晶体，它是天然气的固体状态（因海底高压），学名天然气水化合物，其化学式为CH4·8H2O．研究表明1 m3可燃冰可转化为164 m3的天然气（CH4）和0.8 m3的水（已转化为标准状
态）．
（1）下列关于晶体和非晶体的说法中正确的是______________．
A．晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点
B．晶体都有确定的几何形状，非晶体没有确定的几何形状
C．制作晶体管、集成电路多用多晶体
D．云母片导热性能各向异性，说明云母片是晶体
（2）体积V A=1 L的CH4气体（可视为理想气体）处于状态A时温度T A=300 K，压强p A=1 atm，现保持其质量不变让它经过状态B到达状态C，已知状态B时的温度T B=600 K，到达状态C时体积V C=0.5 L．则此时该气体的压强p C=_________atm．如果该气体从状态A到状态B的过程中吸收热量为Q1，从状态B到状态C的过程中放出热量为Q2，则从状态A到状态C气体内能增加量ΔE___________（填“<”、“>”或“=”）Q1–Q2．
（3）已知阿伏加德罗常数N A=6×1023个/mol，试估算出1 m3可燃冰中所含CH4分子的个数（___）．（结果保留一位有效数字）
22．某实验小组利用如图所示的装置测量温度：A是容积较大的玻璃泡，其中封有一定质量的空气，B是一根与A连接的均匀细玻璃管，下端插入水银槽．已知B的容积远小于A 的容积，水银面移动时可以忽略气体体积的变化，外界大气压p0＝76cmHg维持不变．这种温度计的刻度线是_________________分布的（选填“均匀”或“不均匀”）；水银面的高度差h越大，相应的温度读数越_________________（选填“高”或“低”）．若外界大气压强变为p0′＝78cmHg，读出的温度为20℃，则实际温度比20℃________________（选填“高”或“低”）．
23．如图所示，两端开口、内径均匀的玻璃弯管固定在竖直平面内，两段水银柱A和C将空气柱B封闭在玻璃管左侧，平衡时A段水银有一部分在水平管中．若保持温度不变，向右管缓缓注入少量水银，则再次平衡后，水银柱C两端液面的高度差h将_________，空气柱B的长度将___________．（均选填“增大”、“减小”或“不变”）
24．一定质量的理想气体从状态A开始变化到状态B。

如图所示，已知状态A的温度为400K。

则变化到B状态时气体的温度为_____K，AB过程中最高温度_____K。

25．一定质量理想气体经历某种状态变化，图线①表示变化过程中的p﹣T关系，图线②表示变化过程中的V﹣T关系，则此变化过程气体遵循__定律（填写气体实验定律的名称）。

当这部分气体经过其他变化到达某一状态时，压强为1.5p0，体积为2V0时，则气体的热力学温度为__K。

26．如图所示，容积为100cm3的球形容器与一粗细均匀的竖直长管相连，管上均匀刻有从0到100刻度，两个相邻刻度之间的管道的容积等于0.25cm3。

有一滴水银（体积可忽略）将球内气体与外界隔开。

当温度为20C 时，该滴水银位于刻度40处。

若不计容器及管子的热膨胀，将0到100的刻度替换成相应的温度刻度，则相邻刻度线所表示的温度之差是否相等_____（填“是”“否”或“不确定”），在此温度计刻度内可测量的温度范围是_____。

三、解答题
27．如图，两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为H =18cm 的U 型管，左管上端封闭，右管上端开口。

右管中有高h 0= 4cm 的水银柱，水银柱上表面离管口的距离l = 12cm 。

管底水平段的体积可忽略。

环境温度为T 1=283K 。

大气压强p 0=76cmHg 。

（i ）现从右侧端口缓慢注入水银（与原水银柱之间无气隙），恰好使水银柱下端到达右管底部。

此时水银柱的高度为多少？
（ii ）再将左管中密封气体缓慢加热，使水银柱上表面恰与右管口平齐，此时密封气体的温度为多少？
28．如图所示，导热性能良好的汽缸平放在水平面上，横截面积S =10cm 2的薄活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，水平轻质弹簧的左端与活塞连接，右端固定在竖直墙上，系统处于静止状态，此时活塞到汽缸底部的距离L 0=20cm ，缸内气体的热力学温度T 0=300K 。

现用水平力向右缓慢推动汽缸，当汽缸向右移动的距离s =6cm 时将汽缸固定，此时弹簧的压缩量x =2cm 。

大气压强恒为p 0=1×105Pa ，弹簧一直在弹性限度内，不计一切摩擦：
(1)求弹簧的劲度系数k ；
(2)若汽缸固定后缓慢升高缸内气体的温度，求当汽缸底部到活塞的距离恢复到L 0时缸内气体的热力学温度T 。

29．如图所示，内壁光滑的导热气缸竖直放置，用质量02kg m =、横截面积为52110m S -=⨯的活塞封闭了一定质量的气体，被封闭气柱高度160cm h =．先在活塞上方缓缓倒上沙子，使被封闭气柱高度变为240cm h =．接着停止在活塞上方倒沙子，开始对气缸缓慢加热，使被封闭气柱高度变为350cm h =后，保持被封闭气体温度不变．已知外
界环境温度为27℃，大气压强为50 1.010Pa P =⨯，210m/s g =．则
（1）倒入活塞上方的沙子总质量为多大？
（2）最终被封闭气体保持的温度为多大？
（3）在如图所示的P-T 图上画出整个过程中气缸内气体的状态变化过程（用箭头在图线上
标出状态变化的方向）．
30．如图所示，用U形管和细管连接的玻璃烧瓶A和橡胶气囊B内都充有理想气体，A浸泡在温度为27 ℃的水槽中，U形管右侧水银柱比左侧高h=40cm。

现挤压气囊B，使其体
积变为原来的2
3
，此时U形管两侧的水银柱等高。

已知挤压过程中气囊B温度保持不变，
U形管和细管的体积远小于A、B的容积，变化过程中烧瓶A中气体体积可认为不变。

(大气压强相当于75cm高水银柱产生的压强，即100kPa)。

（1）求烧瓶A中气体压强；
（2）将橡胶气囊B恢复原状，再将水槽缓慢加热至47℃，求U形管两侧水银柱的高度差。