（全國(guó)通用版）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 選考部分 熱學(xué) 課時(shí)分層作業(yè) 三十七 2 固體、液體與氣體

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1、（全國(guó)通用版）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 選考部分 熱學(xué) 課時(shí)分層作業(yè) 三十七 2 固體、液體與氣體 一、選擇題(本題共6小題,每小題8分,共48分) 1.(多選)(2018·鄭州模擬)下列說法正確的是 (　　) A.單晶體和多晶體都有固定的熔點(diǎn)和規(guī)則的幾何外形 B.液體表面存在著張力是因?yàn)橐后w表面層分子間的距離大于液體內(nèi)部分子間的距離 C.布朗運(yùn)動(dòng)反映了花粉小顆粒內(nèi)部分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng) D.密閉在汽缸里的一定質(zhì)量的理想氣體發(fā)生等壓膨脹時(shí),單位時(shí)間碰撞單位面積的器壁的氣體分子數(shù)一定減少 E.影響蒸發(fā)快慢以及影響人們對(duì)干爽與潮濕感受的因素是空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度下水的飽和汽壓的

2、比值 【解析】選B、D、E。多晶體無規(guī)則的幾何外形,故A錯(cuò)誤;液體的表面張力是由于表層分子間距大于內(nèi)層分子間距產(chǎn)生的,B正確;布朗運(yùn)動(dòng)反映了液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng),C錯(cuò)誤;氣體的壓強(qiáng)取決于分子的平均動(dòng)能和分子密集程度,在等壓膨脹過程中,氣體壓強(qiáng)不變,體積增大,溫度升高,分子的平均動(dòng)能增大,但分子密集程度減小,則單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積器壁的氣體分子數(shù)一定減少,D正確;影響蒸發(fā)快慢及潮濕程度的物理量為相對(duì)濕度,故E正確。 2.如圖所示,一定量的理想氣體從狀態(tài)a沿直線變化到狀態(tài)b,在此過程中,其壓強(qiáng) (　　) A.逐漸增大 B.逐漸減小 C.始終不變 D.先增大后減小 【解析】選A。

3、氣體從狀態(tài)a到狀態(tài)b的變化過程中,體積V減小,溫度T升高,由理想氣體狀態(tài)方程=C可知,氣體壓強(qiáng)逐漸增大,本題只有A正確。 【加固訓(xùn)練】 (多選)如圖所示是一定質(zhì)量的理想氣體的p-V圖線,若其狀態(tài)由A→B→C→A,且A→B等容,B→C等壓,C→A等溫,則氣體在A、B、C三個(gè)狀態(tài)時(shí) (　　) A.單位體積內(nèi)氣體的分子數(shù)nA=nB=nC B.氣體分子的平均速率vA>vB>vC C.氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)器壁的平均作用力FA>FB,FB=FC D.氣體分子在單位時(shí)間內(nèi),對(duì)器壁單位面積碰撞的次數(shù)是NA>NB,NA>NC 【解析】選C、D。由圖示圖象可知,VA=VB

4、子數(shù)關(guān)系為:nA=nB>nC,故A錯(cuò)誤;C→A為等溫變化,TA=TC,A→B為等容變化,pA>pB,由查理定律可知,TA>TB,則TA=TC>TB,分子的平均速率vA=vC>vB,故B錯(cuò)誤;由B可知,TA=TC>TB,分子的平均速率vA=vC>vB,氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)器壁的平均作用力FA>FB=FC,故C正確;由A、B可知,nA=nB>nC,vA=vC>vB,C狀態(tài)分子數(shù)密度最小,單位時(shí)間撞擊器壁的分子數(shù)最少,A與B狀態(tài)的分子數(shù)密度相等,但A狀態(tài)的分子平均速率大,單位時(shí)間A狀態(tài)撞擊器壁的分子數(shù)多,則氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)器壁單位面積碰撞次數(shù)NA>NB>NC,故D正確。 3.如圖所示,豎直

5、圓筒是固定不動(dòng)的,粗筒橫截面積是細(xì)筒的3倍,細(xì)筒足夠長(zhǎng),粗筒中A、B兩輕質(zhì)活塞間封有氣體,氣柱長(zhǎng)L=20 cm?；钊鸄上方的水銀深H=10 cm,兩活塞與筒壁間的摩擦不計(jì),用外力向上托住活塞B,使之處于平衡狀態(tài),水銀面與粗筒上端相平?，F(xiàn)使活塞B緩慢上移,直至水銀的一半被推入細(xì)筒中,若大氣壓強(qiáng)p0相當(dāng)于75 cm高的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng),則此時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng)為 (　　) A.100 cmHg　　　　 B.95 cmHg C.85 cmHg D.75 cmHg 【解析】選B。當(dāng)有一半的水銀被推入細(xì)筒中時(shí),由于粗筒橫截面積是細(xì)筒橫截面積的3倍,因此,細(xì)筒中水銀柱的高度為×3=15 cm

6、,活塞A上方水銀柱的總高度為h=15 cm+=20 cm,因活塞A的重力不計(jì),所以封閉氣體的壓強(qiáng)p=p0+h= 95 cmHg,B正確。 【總結(jié)提升】平衡狀態(tài)下氣體壓強(qiáng)的求法 液片 法 選取假想的液體薄片(自身重力不計(jì))為研究對(duì)象,分析液片兩側(cè)受力情況,建立平衡方程,消去面積,得到液片兩側(cè)壓強(qiáng)相等方程,求得氣體的壓強(qiáng) 力平 衡法 選取與氣體接觸的液柱(或活塞)為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析,得到液柱(或活塞)的受力平衡方程,求得氣體的壓強(qiáng) 等壓 面法 在連通器中,同一種液體(中間不間斷)同一深度處壓強(qiáng)相等。液體內(nèi)深h處的總壓強(qiáng)p=p0+ρgh,p0為液面上方的壓強(qiáng) 【加固訓(xùn)練】

7、 如圖所示,豎直放置的彎曲玻璃管a端封閉,b端開口,水銀將兩段空氣封閉在管內(nèi),管內(nèi)各液面間高度差為h1、h2、h3且h1=h2=h3;K1、K2為兩個(gè)閥門,K2位置與b管水銀面等高,打開閥門后可與外界大氣相通。打開K1或K2,下列判斷正確的是 (　　) A.打開K1,h1、h2和h3均變?yōu)榱? B.打開K1,h1增大,h2和h3均變?yōu)榱? C.打開K2,h1、h2和h3均變?yōu)榱? D.打開K2,h1、h2、h3的長(zhǎng)度保持不變 【解析】選D。設(shè)h1=h2=h3=h,由題圖可知,中間封閉氣體的壓強(qiáng)p=p0-h2=p0-h

8、K1,中間部分氣體壓強(qiáng)等于大氣壓強(qiáng)p0,則h2和h1均變?yōu)榱?左邊氣體壓強(qiáng)變大,氣體體積減小,h3增大,故A、B錯(cuò)誤;打開K2,各部分氣體壓強(qiáng)均不變,則h1、h2、h3均不變,故C錯(cuò)誤,D正確。 4.(多選)(2018·唐山模擬)下列說法正確的是 (　　) A.豎直玻璃管里的水銀面不是平面,而是“上凸”的,這是表面張力所致 B.相對(duì)濕度是空氣里水蒸氣的壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)的比值 C.物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性的固體可能是晶體,也可能是非晶體 D.壓縮氣體需要用力,這是氣體分子間有斥力的表現(xiàn) E.汽缸里一定質(zhì)量的理想氣體發(fā)生等壓膨脹時(shí),單位時(shí)間碰撞器壁單位面積的氣體分子數(shù)一定減少 【解

9、析】選A、C、E。豎直玻璃管里的水銀面不是平面,而是“上凸”的,這是表面張力所致,A正確;空氣的相對(duì)濕度等于水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)與同溫下水的飽和汽壓的比值,B錯(cuò)誤;物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性的固體可能是多晶體,也可能是非晶體,C正確;氣體之間分子距離很大,分子力近似為零,用力才能壓縮氣體是由于氣體內(nèi)部與容器外之間的壓強(qiáng)差造成的,并非由于分子之間的斥力造成,D錯(cuò)誤;汽缸里一定質(zhì)量的理想氣體發(fā)生等壓膨脹時(shí),根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程=C可知,壓強(qiáng)不變而體積增大,則氣體的溫度一定升高,溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,溫度升高則分子的平均動(dòng)能增大,分子對(duì)器壁的平均撞擊力增大,則單位時(shí)間碰撞器壁單位面積的氣體分子數(shù)一定減少

10、,E正確。 5.(多選)(2018·安慶模擬)下列說法正確的是 (　　) A.液面上方的蒸汽達(dá)到飽和時(shí)就不會(huì)有液體分子從液面飛出 B.萘的熔點(diǎn)為80 ℃,質(zhì)量相等的80 ℃的液態(tài)萘和80 ℃的固態(tài)萘具有不同的分子勢(shì)能 C.車輪在潮濕的地面上滾過后,車轍中會(huì)滲出水,屬于毛細(xì)現(xiàn)象 D.液體表面層分子的勢(shì)能比液體內(nèi)部分子的勢(shì)能大 E.液晶像液體一樣具有流動(dòng)性,而其光學(xué)性質(zhì)與某些晶體相似,具有各向同性 【解析】選B、C、D。液面上方的蒸汽達(dá)到飽和時(shí),液體分子從液面飛出,同時(shí)有蒸汽分子進(jìn)入液體中,從宏觀上看,液體不再蒸發(fā),故A錯(cuò)誤;80 ℃時(shí),液態(tài)萘凝固成固態(tài)萘的過程中放出熱量,溫度不變,

11、則分子的平均動(dòng)能不變,萘放出熱量的過程中內(nèi)能減小,而分子平均動(dòng)能不變,所以一定是分子勢(shì)能減小,故B正確;由毛細(xì)現(xiàn)象的定義可知,C正確;液體表面層的分子間距離比液體內(nèi)部的分子間距離大,故液體表面層分子之間的作用力表現(xiàn)為引力,分子之間的距離有縮小的趨勢(shì),可知液體表面層的分子比液體內(nèi)部的分子有更大的分子勢(shì)能,故D正確;液晶像液體一樣具有流動(dòng)性,而其光學(xué)性質(zhì)與某些晶體相似,具有各向異性,E錯(cuò)誤。 6. 如圖所示,曲線M、N分別表示晶體和非晶體在一定壓強(qiáng)下的熔化過程。圖中橫軸表示時(shí)間t,縱軸表示溫度T。從圖中可以確定的是 (　　) A.晶體和非晶體均存在固定的熔點(diǎn)T0 B.曲線M的bc段表

12、示固液共存狀態(tài) C.曲線M的ab段、曲線N的ef段均表示固態(tài) D.曲線M的cd段、曲線N的fg段均表示液態(tài) 【解析】選B。只有晶體存在固定的熔點(diǎn)T0,曲線M的bc段表示固液共存狀態(tài),曲線M的ab段表示固態(tài),曲線N的ef段不表示固態(tài),曲線N的fg段不表示液態(tài),選項(xiàng)B正確,A、C、D錯(cuò)誤。 二、計(jì)算題(本題共4小題,共52分。需寫出規(guī)范的解題步驟) 7.(11分)如圖所示,水平放置一個(gè)長(zhǎng)方形封閉汽缸,用無摩擦活塞將內(nèi)部封閉氣體分為完全相同的A、B兩部分。初始時(shí)兩部分氣體壓強(qiáng)均為p,熱力學(xué)溫度均為T。使A的溫度升高ΔT,保持B部分氣體溫度不變。則A部分氣體的壓強(qiáng)增加量為多少? 【解

13、析】設(shè)溫度升高后,A、B壓強(qiáng)增加量都為Δp, A部分氣體升高溫度后體積為VA, 由理想氣體狀態(tài)方程得: = 對(duì)B部分氣體,A部分氣體升高溫度后B部分氣體體積為VB,由玻意耳定律得: pV=(p+Δp)VB 兩部分氣體總體積不變: 2V=VA+VB 解得:Δp=。 答案: 8.(11分)(2018·南昌模擬)如圖所示,粗細(xì)均勻的T形細(xì)管豎直放置,豎直管的A、B兩端封閉,水平管C的右端開口且與大氣相通。當(dāng)光滑活塞上不施加外力時(shí),A、B兩部分空氣柱的長(zhǎng)度均為30 cm,豎直管中水銀柱長(zhǎng)度為15 cm,C管中水銀柱長(zhǎng)度為4.2 cm,大氣壓強(qiáng)p0=75 cmHg。現(xiàn)用外力緩慢推動(dòng)活

14、塞,恰好將C管中水銀全部推入豎直管中;固定活塞,再將T形細(xì)管以水平管C為軸緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)90°,求這時(shí)A端空氣柱的長(zhǎng)度。 【解析】圖示初始狀態(tài)下,A管空氣的壓強(qiáng) pA1=70 cmHg, B管空氣的壓強(qiáng) pB1=85 cmHg, 當(dāng)T形細(xì)管水平時(shí),A、B空氣柱的壓強(qiáng)相同, 設(shè)為p,A、B空氣柱的長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)A2、LB2, 對(duì)A:pA1LA1=pLA2, 對(duì)B:pB1LB1=pLB2, 兩式相比得=, 由幾何關(guān)系得 LA2+LB2=(30+30-4.2)cm, 聯(lián)立解得LA2=25.2 cm。 答案:25.2 cm 9.(14分)有人設(shè)計(jì)了一種測(cè)溫裝置,其結(jié)構(gòu)如圖所示,

15、玻璃瓶A內(nèi)封有一定量氣體,與管A相連的B管插在水銀槽中,管內(nèi)水銀面的高度x即可反映泡內(nèi)氣體的溫度,即環(huán)境溫度,并可由B管上的刻度直接讀出。設(shè)B管的體積與A泡的體積相比可略去不計(jì)。 (1)B管刻度線是在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下制作的(1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓相當(dāng)于76 cm水銀柱的壓強(qiáng))。已知當(dāng)溫度t=27 ℃時(shí)的刻度線在x=16 cm處,問t=0 ℃的刻度線在x為多少厘米處? (2)若大氣壓已變?yōu)橄喈?dāng)于75 cm水銀柱的壓強(qiáng),利用該測(cè)溫裝置測(cè)量溫度時(shí)所得讀數(shù)仍為27 ℃,問此時(shí)實(shí)際溫度為多少? 【解析】(1)氣體的狀態(tài)參量: p1=76 cmHg-16 cmHg=60 cmHg, T1=(273+

16、27) K=300 K, T2=(273+0) K=273 K, 氣體發(fā)生等容變化,由查理定律可得: =, 即:=, 解得:p2=54.6 cmHg, 則x=76 cm-54.6 cm=21.4 cm。 (2)此時(shí)A泡內(nèi)氣體壓強(qiáng)為: p3=75 cmHg-16 cmHg=59 cmHg, 氣體發(fā)生等容變化,由查理定律: =, 即:=, 解得:T3=295 K,t3=22 ℃ 答案:(1)21.4 cm處　(2)22 ℃ 10.(16分)(2018·太原模擬)如圖甲所示,一個(gè)粗細(xì)均勻的圓管,左端用一橡皮塞住,橡皮離右端管口的距離是20 cm,把一個(gè)帶手柄的活塞從右端管

17、口推入,將活塞向左端緩慢推動(dòng)到離橡皮5 cm 時(shí)橡皮被推動(dòng)。已知圓管的橫截面積為S=2.0×10-5 m2,手柄的橫截面積為S′=1.0×10-5 m2,大氣壓強(qiáng)為1.0×105 Pa,若活塞和圓管間的摩擦不計(jì),且整個(gè)過程管內(nèi)氣體溫度不變。求: (1)橡皮與圓管間的最大靜摩擦力f。 (2)這一過程中作用在活塞手柄上的推力F的最大值。 (3)在圖乙的p-V圖象中畫出氣體經(jīng)歷的狀態(tài)變化過程圖象,并用箭頭標(biāo)出狀態(tài)變化的方向。 【解析】(1)將活塞向左端緩慢推動(dòng)的過程中,管內(nèi)氣體溫度不變, 初態(tài)p1=1.0×105 Pa　V1=l1S=0.2×2.0×10-5 m3=4×10-6 m3 末態(tài)V2=l2S=0.05×2.0×10-5 m3=1×10-6 m3 由玻意耳定律可知p1V1=p2V2 p2==4×105 Pa 以橡皮為研究對(duì)象,橡皮剛被推動(dòng)時(shí)受到的靜摩擦即為最大靜摩擦力 p2S=p0S+f f=p2S-p0S=6 N (2)以活塞為研究對(duì)象:p2S=p0S+F F=p2S-p0S=6 N (3)由第1問可知,p-V圖象為 答案:(1)6 N　(2)6 N　(3)見解析圖