（全國通用版）2022年高考物理一輪復習 選考部分 熱學 課時分層作業(yè) 三十七 2 固體、液體與氣體

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1、（全國通用版）2022年高考物理一輪復習 選考部分 熱學 課時分層作業(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和規(guī)則的幾何外形 B.液體表面存在著張力是因為液體表面層分子間的距離大于液體內(nèi)部分子間的距離 C.布朗運動反映了花粉小顆粒內(nèi)部分子的無規(guī)則運動 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,單位時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干爽與潮濕感受的因素是空氣中水蒸氣的壓強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;布朗運動反映了液體分子的無規(guī)則運動,C錯誤;氣體的壓強取決于分子的平均動能和分子密集程度,在等壓膨脹過程中,氣體壓強不變,體積增大,溫度升高,分子的平均動能增大,但分子密集程度減小,則單位時間內(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 (　　) 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,氣體壓強逐漸增大,本題只有A正確。 【加固訓練】 (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三個狀態(tài)時 (　　) 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.氣體分子在單位時間內(nèi)對器壁的平均作用力FA>FB,FB=FC D.氣體分子在單位時間內(nèi),對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,氣體分子在單位時間內(nèi)對器壁的平均作用力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,單位時間A狀態(tài)撞擊器壁的分子數(shù)多,則氣體分子在單位時間內(nèi)對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、圓筒是固定不動的,粗筒橫截面積是細筒的3倍,細筒足夠長,粗筒中A、B兩輕質(zhì)活塞間封有氣體,氣柱長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,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。現(xiàn)使活塞B緩慢上移,直至水銀的一半被推入細筒中,若大氣壓強p0相當于75 cm高的水銀柱產(chǎn)生的壓強,則此時封閉氣體的壓強為 (　　) A.100 cmHg　　　　 B.95 cmHg C.85 cmHg D.75 cmHg 【解析】選B。當有一半的水銀被推入細筒中時,由于粗筒橫截面積是細筒橫截面積的3倍,因此,細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,所以封閉氣體的壓強p=p0+h= 95 cmHg,B正確。 【總結(jié)提升】平衡狀態(tài)下氣體壓強的求法 液片 法 選取假想的液體薄片(自身重力不計)為研究對象,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)壓強相等方程,求得氣體的壓強 力平 衡法 選取與氣體接觸的液柱(或活塞)為研究對象進行受力分析,得到液柱(或活塞)的受力平衡方程,求得氣體的壓強 等壓 面法 在連通器中,同一種液體(中間不間斷)同一深度處壓強相等。液體內(nèi)深h處的總壓強p=p0+ρgh,p0為液面上方的壓強 【加固訓練】

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p=p0-h2=p0-h

8、K1,中間部分氣體壓強等于大氣壓強p0,則h2和h1均變?yōu)榱?左邊氣體壓強變大,氣體體積減小,h3增大,故A、B錯誤;打開K2,各部分氣體壓強均不變,則h1、h2、h3均不變,故C錯誤,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.相對濕度是空氣里水蒸氣的壓強與大氣壓強的比值 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,單位時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;空氣的相對濕度等于水蒸氣的實際壓強與同溫下水的飽和汽壓的比值,B錯誤;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差造成的,并非由于分子之間的斥力造成,D錯誤;汽缸里一定質(zhì)量的理想氣體發(fā)生等壓膨脹時,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程=C可知,壓強不變而體積增大,則氣體的溫度一定升高,溫度是分子平均動能的標志,溫度升高則分子的平均動能增大,分子對器壁的平均撞擊力增大,則單位時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.液面上方的蒸汽達到飽和時就不會有液體分子從液面飛出 B.萘的熔點為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能 C.車輪在潮濕的地面上滾過后,車轍中會滲出水,屬于毛細現(xiàn)象 D.液體表面層分子的勢能比液體內(nèi)部分子的勢能大 E.液晶像液體一樣具有流動性,而其光學性質(zhì)與某些晶體相似,具有各向同性 【解析】選B、C、D。液面上方的蒸汽達到飽和時,液體分子從液面飛出,同時有蒸汽分子進入液體中,從宏觀上看,液體不再蒸發(fā),故A錯誤;80 ℃時,液態(tài)萘凝固成固態(tài)萘的過程中放出熱量,溫度不變,

11、則分子的平均動能不變,萘放出熱量的過程中內(nèi)能減小,而分子平均動能不變,所以一定是分子勢能減小,故B正確;由毛細現(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,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能,故D正確;液晶像液體一樣具有流動性,而其光學性質(zhì)與某些晶體相似,具有各向異性,E錯誤。 6. 如圖所示,曲線M、N分別表示晶體和非晶體在一定壓強下的熔化過程。圖中橫軸表示時間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B正確,A、C、D錯誤。 二、計算題(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,水平放置一個長方形封閉汽缸,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。初始時兩部分氣體壓強均為p,熱力學溫度均為T。使A的溫度升高ΔT,保持B部分氣體溫度不變。則A部分氣體的壓強增加量為多少? 【解

13、析】設(shè)溫度升高后,A、B壓強增加量都為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,粗細均勻的T形細管豎直放置,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。當光滑活塞上不施加外力時,A、B兩部分空氣柱的長度均為30 cm,豎直管中水銀柱長度為15 cm,C管中水銀柱長度為4.2 cm,大氣壓強p0=75 cmHg?，F(xiàn)用外力緩慢推動活

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形細管以水平管C為軸緩慢轉(zhuǎn)動90°,求這時A端空氣柱的長度。 【解析】圖示初始狀態(tài)下,A管空氣的壓強 pA1=70 cmHg, B管空氣的壓強 pB1=85 cmHg, 當T形細管水平時,A、B空氣柱的壓強相同, 設(shè)為p,A、B空氣柱的長度分別為LA2、LB2, 對A:pA1LA1=pLA2, 對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)計了一種測溫裝置,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。 (1)B管刻度線是在1個標準大氣壓下制作的(1個標準大氣壓相當于76 cm水銀柱的壓強)。已知當溫度t=27 ℃時的刻度線在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)橄喈斢?5 cm水銀柱的壓強,利用該測溫裝置測量溫度時所得讀數(shù)仍為27 ℃,問此時實際溫度為多少? 【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A泡內(nèi)氣體壓強為: 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,一個粗細均勻的圓管,左端用一橡皮塞住,橡皮離右端管口的距離是20 cm,把一個帶手柄的活塞從右端管

17、口推入,將活塞向左端緩慢推動到離橡皮5 cm 時橡皮被推動。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,大氣壓強為1.0×105 Pa,若活塞和圓管間的摩擦不計,且整個過程管內(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,并用箭頭標出狀態(tài)變化的方向。 【解析】(1)將活塞向左端緩慢推動的過程中,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 以橡皮為研究對象,橡皮剛被推動時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