2022版高中同步人教版选择性必修第三册第二章气体、固体和液体（word版含答案）

2022版高中同步人教版选择性必修第三册 第二章　气体、固体和液体
一、单选题
1．容积为20 L的钢瓶充满氧气后，压强为150 atm，打开钢瓶的阀门让氧气同时分装到容积为5 L的小瓶中，若小瓶原来是抽空的，小瓶中充气后压强为10 atm，分装过程中无漏气，且温度不变，那么最多能分装（ ）
A．4瓶 B．50瓶
C．56瓶 D．60瓶
2．实验室有一支读数不准确的温度计，在测冰水混合物的温度时，其读数为20 ℃；在测一标准大气压下沸水的温度时，其读数为80 ℃，下面分别是温度计示数为41 ℃时对应的实际温度和实际温度为60 ℃时温度计的示数，其中正确的是 （　　）
A．41 ℃，60 ℃ B．21 ℃，40 ℃
C．35 ℃，56 ℃ D．35 ℃，36 ℃
3．下列说法中错误的是（ ）
A．浸润液体在细管中上升的现象，以及不浸润液体在细管中下降的现象，称为毛细现象
B．液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质和某些晶体相似具有各向异性
C．饱和汽的压强称为饱和汽压，大小随体积的变化而变化
D．利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能是可能的
4．如图表示一定质量的理想气体，由状态A变化到状态B，再变化到C的p—t图象，下面叙述正确的是（　　）
A．A—B是等容升温过程
B．A—B是等压升温过程
C．B—C是等温压缩过程
D．C—A是等压膨胀过程
5．温度为27℃的一定质量的气体保持压强不变，把体积减为原来的一半时，其温度变为(　　)
A．127K B．150K C．13.5℃ D．23.5℃
6．有一种在超市中常见的“强力吸盘挂钩”如图甲所示。图乙、图丙是其工作原理示意图。使用时，按住锁扣把吸盘紧压在墙上（如图乙），然后把锁扣扳下（如图丙），让锁扣以盘盖为依托把吸盘向外拉出，使吸盘牢牢地被固定在墙壁上。若吸盘内气体可视为理想气体，且温度始终保持不变。则此过程中（　　）
A．吸盘内气体压强增大
B．吸盘内气体分子的密度增大
C．吸盘内气体分子的平均速率增大
D．吸盘内气体要吸收热量
7．晶体与非晶体的区别在于是否具有
A．天然规则的几何形状 B．各向异性
C．确定的熔点 D．一定的硬度
8．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，在此温度计刻度内可测量的温度范围分别是（　　）
A．相等；266.4K~333K B．相等；233K~393.3K
C．不相等；233K~393.3K D．不相等；266.4K~333K
二、多选题
9．现有18g水、18g水蒸汽和32g氧气，在它们的温度都是100℃时，下列说法正确的是（　　）
A．它们的分子数目相同，分子的平均速率相同
B．它们的分子数目相同，分子的平均动能相同
C．它们的分子数目相同，水蒸气的内能比水大
D．它们的分子数目不相同，分子的平均动能相同
10．关于热现象，下列说法正确的是___________。
A．气体吸热后温度一定升高
B．对气体做功可以改变其内能
C．理想气体等压压缩过程一定放热
D．理想气体绝热膨胀过程内能一定减少
E．在自发过程中，分子一定从高温区域扩散到低温区域
11．下列说法正确的是（ ）
A．显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地作无规则运动，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．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
E．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
12．一定质量的理想气体由a状态沿图中直线经b、c、d状态回到a状态，下列说法正确的是（　　）
A．a、c状态的压强之比为
B．c、d状态的体积之比为
C．a到b的过程中，克服气体做功，气体内能增加
D．b到c的过程中，气体放出热量，气体内能不变
E．c到d的过程中，容器壁单位面积上受到分子的平均冲力减小
三、实验题
13．“用DIS研究在温度不变时，一定质量气体压强与体积关系”的实验装置如图所示.
（1）保持温度不变，封闭气体的压强p用_____传感器测量，体积V由_____读出.实验前是否需要对传感器进行调零？_____（选填：“是”或“否”）
（2）某次实验中，数据表格内第2次～第8次压强没有点击记录，但其它操作规范.根据表格中第1次和第9次数据，推测出第7次的压强p7，其最接近的值是_____
次　数 1 2 3 4 5 6 7 8 9
压强p/kPa 100.1 p7 179.9
体积V/cm3 18 17 16 15 14 13 12 11 10
A．128.5kPa B．138.4kPa C．149.9kPa D．163.7kPa
（3）若考虑到连接注射器与传感器的软管内气体体积V0不可忽略，则封闭气体的真实体积为_____.从理论上讲p﹣图象可能接近下列哪个图？_____
14．贾同学用注射器和压强传感器探究一定质量的气体发生等温变化时所遵循的规律。实验装置如图甲所示，用活塞和注射器外筒封闭一定量的气体，其压强可由左侧的压强传感器测得。
（1）有关该实验的说法，正确的是___________。
A．实验时注射器必须水平放置
B．需用控制变量法研究气体的变化规律
C．注射器内部的横截面积的具体数据必需测出
D．注射器旁的刻度尺的刻度只要均匀即可，无须标注单位
（2）进行实验操作时，不能推拉活塞过快，其原因是___________。
A．防止封闭气体的质量发生改变
B．防止封闭气体的温度发生改变
（3）贾同学首先在实验室Ⅰ进行了实验，下表为记录的实验数据，其中有一次记录的实验数据错误，记录错误的是___________（填错误数据对应的实验序号）。
实验序号 1 2 3 4 5
封闭气柱长度 12.00 11.00 10.00 9.00 8.00
封闭气柱压强 1.00 1.09 1.20 1.33 1.90
（4）贾同学利用同一装置对同一封闭气体在另一温度稍高的实验室Ⅱ进行了实验，根据实验室Ⅰ、Ⅱ记录的数据用正确的方法作出的图像如图乙所示，根据实验室Ⅱ记录的数据作出的图像应为___________（填图线代号）。
四、解答题
15．如图所示，内壁光滑、横截面积为S的导热气缸水平放置，在气缸正中间有两个正对的小挡板A、B，内部用厚度不计、质量为M的活塞封闭有温度为T0的理想气体。已知气缸的长度为2l，重力加速度为g，大气压强为p0，现将气缸缓慢顺时针转动到开口竖直向上，活塞与气缸壁间无摩擦，且p0S>Mg。求：
(1)活塞在此过程中下降的高度；
(2)将缸内气体的温度下降到时，缸内气体的压强。
16．一足够高的内壁光滑的导热汽缸竖直地浸在盛有冰水混合物的水槽中，用不计质量的活塞封闭了一定质量的理想气体，如图所示。开始时，气体的体积为2.0×10－3m3，现缓慢地在活塞上倒上一定量的细沙，活塞静止时气体的体积恰好变为原来的一半，然后将汽缸移出水槽，缓慢加热，使气体温度变为137℃，已知大气压强为1.0×105Pa。
（1）求汽缸内气体最终的压强和体积；（保留2位有效数字）
（2）在p-V图上画出整个过程中汽缸内气体的状态变化（用箭头在图线上标出状态变化的方向）。
17．如图所示，一定质量的气体从状态A经状态B、C、D再回到状态A．已知气体在状态A时的体积是1L。（1atm=1.013×105Pa，ln3=1.099）
①求气体在状态C的体积；
②气体从状态A经状态B、C、D再回到状态A的过程中，吸收或放出的热量Q。
18．如图所示，一太阳能空气集热器的底面及侧面为绝热材料，顶面为透明玻璃板。开始时集热器的进气口和出气口阀门关闭，集热器中密封了一定质量的理想气体，经过太阳曝晒后，集热器中气体的温度由27℃升高到87℃，求：
①集热器中气体的压强升为原来的多少倍？
②现保持集热器中气体温度为87℃不变，通过出气口缓慢放出温度为87℃的气体，直到集热器内的气体压强降为放气前压强的，求放出气体的质量与集热器内原来气体总质量的比值。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【解析】
【详解】
根据玻意耳定律p0V0=p′（V0+nV1），
所以 ．故选C.
点睛：本题考查等温变化状态方程．重点是确定初末状态的各物理量，注意原瓶内气体体积，不要忘了V0．
2．C
【解析】
【详解】
此温度计每一刻度表示的实际温度为
℃=℃
当它的示数为41 ℃时，它上升的格数为
41－20=21（格），
对应的实际温度应为
21×℃=35 ℃
当实际温度为60 ℃时，此温度计应从20 ℃开始上升格数为
（格）
它的示数应为
故选C。
3．C
【解析】
【详解】
试题分析：浸润液体在细管中上升的现象，以及不浸润液体在细管中下降的现象，称为毛细现象，选项A正确；液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质和某些晶体相似具有各向异性，选项B正确；液体饱和汽的压强称为饱和汽压，大小随温度和体积都有关，一定温度下的饱和汽压不随饱和汽的体积增大而增大，故C错误．利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能是可能的，选项D正确；故选C．
考点：毛细现象；液晶；饱和气压；热机
【名师点睛】本题考查热力学多个知识点，毛细现象、液晶、饱和气压以及热机等等，是考试的热点，要重点学习．
4．A
【解析】
【详解】
AB．因为BA的反向延长线与t轴的交点为-273℃，可知A-B是等容变化，温度升高，压强变大，故A-B是等容升温过程，故A正确，B错误；
C．B-C是等温变化过程，根据玻意耳定律，压强与体积成反比，压强减小，体积增大，所以B-C是等温膨胀过程，故C错误；
D．C-A是等压变化过程，根据盖-吕萨克定律，温度降低，体积与热力学温度成正比，体积减小，所以C-A是等压压缩过程，故D错误；
故选A。
5．B
【解析】
【详解】
根据盖吕萨克定律可得
解得，故选项B正确。
故选B。
6．D
【解析】
【详解】
ABC．吸盘内封闭了一定质量的理想气体，由图可知，吸盘内的气体体积变大，吸盘内气体分子的密度减小；温度不变，吸盘内气体分子的平均动能不变，平均速率不变；温度不变，体积变大，由玻意耳定律可知，吸盘内气体压强减小，故ABC错误；
D．理想气体温度不变，内能不变，体积变大，气体对外做功，根据热力学第一定律可知，吸盘内气体要吸收热量，故D正确。
故选D。
7．C
【解析】
【详解】
A. 只有单晶体才具有天然规则的几何形状，多晶体无天然规则的几何形状，选项A错误；
B. 只有单晶体才具有各向异性的特点，多晶体无各向异性的特点，选项B错误；
C. 所有晶体都具有确定的熔点，而非晶体无确定的熔点，选项C正确；
D. 有一些晶体并不硬，例如石墨，有一些晶体非常硬，例如金刚石，所以不能用硬度来区分晶体和非晶体．故D错误；
8．A
【解析】
【详解】
相邻刻度线所表示的温度之差相等，因为是等压变化，温度变化与体积变化比值恒定，或温度数值与0到100的刻度数值成线性关系。水银由0刻度到40刻度处，由等压变化
水银由0刻度到100刻度过程，由等压变化
温度测量的范围
所以A正确，BCD错误。
故选A。
9．BC
【解析】
【详解】
水和水蒸汽的分子量相同，摩尔质量相同，相同质量的水和水蒸汽分子数相同，则分子数为
个个
32g的氧气分子数为
个个
故有
温度是分子热运动平均动能的标志，温度相等，则分子热运动的平均动能相同，由于氧分子的质量大，故氧分子的平均速率小；内能包括分子势能和分子热运动的动能，故三者的内能不相同，100℃时，18g的水变为水蒸汽要吸热，故水蒸汽的内能比水大，故B，C正确，A、D错误。
故选BC。
10．BCD
【解析】
【详解】
A．根据热力学第一定律，气体吸热后如果对外做功，则温度不一定升高，故A错误；
B．做功和热传递都可以改变物体的内能，故B正确；
C．根据理想气体状态方程，气体等压压缩过，压强不变，体积减小，温度一定降低，内能也减小，即△U＜0；再根据热力学第一定律：W+Q=△U，体积减小，外界气体做功，W＞0，则Q＜0，所以理想气体等压压缩过程一定放热，故C正确；
D．理想气体绝热膨胀过程，Q=0，W＜0，根据热力学第一定律：W+Q=△U可知，△U＜0，所以理想气体绝热膨胀过程内能一定减少，故D正确；
E．扩散现象是分子的无规则热运动，分子可以从高温区域扩散到低温区域，也可以从低温区域扩散到高温区域，故E错误。
故选BCD。
11．ACE
【解析】
【详解】
A．显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地作无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性，故A正确；
B．由分子力随r的变化图可知，当分子间距离为r0时，分子间作用力最小，所以当分子间距离从大于r0处增大时，分子力先增大后减小，故B错误；
C．当分子力表现为斥力时，分子间距离增大，分子力一直做正功，分子势能一直减小；当分子力表现为引力时，分子间距离增大，分子力一直做负功，分子势能一直增大，故分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大，故C正确；
D．当温度升高时，物体内分子的平均速率变大，并非每一个分子热运动的速率一定都增大，故D错误；
E．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，故E正确；
故选ACE。
12．ABD
【解析】
【详解】
AB．V-T图像的斜率（C为定值），根据图像可以看出，cd连线是一条通过原点的直线，斜率不变，所以是一条等压线，故有；
气体在a状态和c状态，根据理想气体状态变化规律
气体从d状态到a状态，等温变化
气体从c状态到d状态，等压变化
联立可得
，
故AB正确；
C．a到b的过程中，气体温度升高，内能增大，体积不变，对外做功为零，根据热力学第一定律可知气体吸热，故C错误；
D．b到c的过程中，温度不变，内能不变，体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知气体放热，D正确；
E．气体从c到d的过程中是等压变化，所以容器壁单位面积上受到分子的平均冲力不变，故E错误。
故选ABD。
13． 压强 注射器刻度 否 C V0+V D
【解析】
【详解】
(1)[1]根据实验原理，结合实验设计，在保持温度不变情况，用压强传感器测量气体的压强；[2]体积V由用注射器刻度来读作，气体的体积，记作V；
[3]压强传感器需要校准，不需要调零；
(2)[4]根据玻意耳定律，一定质量气体，压强与体积成反比；而实验数据，第1次和第9次数据，它们的压强与体积乘积，也正好近似相等，因此第7次的压强
p7＝kPa＝150kPa
故选C；
(3)[5][6]在软管内气体体积△V不可忽略时，被封闭气体的初状态的体积为V0+△V，压强为p0，末状态的体积为V+△V，压强为p，由等温变化有：
p0（V0+V）＝p（V0+V′）
解得：
p＝p0（）
当式中的V趋向于零时，有：
p＝p0（）
即该双曲线的渐近线方程是：
p＝p0（）
故D正确，ABC错误.
故选D。
14． BD B 5 ①
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]A．实验时注射器不必保持水平放置，气体压强由传感器直接读出，A错误；
B．气体状态参量有p、V、T，故需用控制变量法研究气体的变化规律，B正确；
C．注射器内部的横截面积固定不变，体积与气柱长度成正比，故具体数据不必测出，C错误；
D．注射器旁的刻度尺的刻度只要均匀即可确定体积变化，故无须标注单位，D正确。
故选BD。
(2)[2]进行实验操作时，不能推拉活塞过快，其原因是防止封闭气体的温度发生改变，B正确。
故选B。
(3)[3]由理想气体状态方程可得
发生等温变化时，气体压强与体积成正比，第5组数据气柱压强偏差较大，故记录错误的是5。
(4)[4]由理想气体状态方程可得
实验室Ⅱ温度较高，图线斜率较大，故根据实验室Ⅱ记录的数据作出的图像应为①。
15．(1)；(2)p0
【解析】
【分析】
【详解】
(1)当气缸竖直放置时，设封闭气体的压强为p，由于活塞处于静止状态，对活塞受力分析可得
pS=p0S＋Mg
设气缸竖直后活塞下降的高度为h，由于气体的温度不变，故由玻意耳定律可得
p0·2lS=p(2l-h)S
两式联立可解得。
(2)设当活塞刚到达挡板AB处且对挡板无压力时，气体的温度为T，由于此过程中气体的压强不变，故由盖 吕萨克定律可得
解得，因
故需要在此基础上再进行降温，此时气体的体积不再发生变化，设当温度降到时气体的压强为，则由查理定律可得
代入数据可解得。
16．（1）2.0×105Pa，1.5×10－3 m3；（2）
【解析】
【详解】
（1）缓慢地在活塞上倒上一定量的细沙的过程中，汽缸内气体经历等温变化，设活塞静止时气体的压强为p2，由玻意耳定律可得
解得
将汽缸移出水槽并缓慢加热的过程中，汽缸内气体经历等压变化，设气体最终的体积为V3，由盖—吕萨克定律可得
解得
（2）如图所示。
17．①2L；②吸收的热量为
【解析】
【详解】
①由图可知气体在AB过程是等容升温升压，VA=1L，则VB=1L，气体在BC过程是等压升温增容，根据盖吕萨克定律有
代入数据解得L。
②从C到D是等温变化，根据玻意耳定律得有
代入数据解得L
则根据图线转化为图线如图所示
从B到C过程，等压变化，体积增大，气体对外界做功，根据
解得
J=-3.039J
从C到D过程，等温变化，体积增大，气体对外界做功，根据数学知识，则有
则有
由数学微积分知识可得
解得
J=-J
从D到A过程，压强不变，体积减小，外界对气体做功，根据
解得
J=5.065J
则整个过程做的总功为
代入数据解得
J
即气体对外界做功为，从A出发再回到A，初末状态温度相同，内能相同，即
根据热力学第一定律有
解得
J
即吸收J的热量。
18．①1.2倍； ②
【解析】
【详解】
①由题意可知，集热器内气体在温度升高的过程中，体积不变，所以有
其中，，所以有
即压强升为原来的1.2倍；
②以集热器中所有气体为研究对象由等温变化可得
根据题意有
所以
即放出气体的质量与集热器内原有质量的比值为。
答案第1页，共2页
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