第二章　气体、固体和液体　章末检测试卷(二)（含解析）-2024春高中物理选择性必修3（人教版）

第二章　气体、固体和液体 章末检测试卷(二)
(满分：100分)
一、单项选择题：共11题，每题4分，共44分。每题只有一个选项最符合题意。
1．(2022·泰州市高二期中)关于以下四幅图片的说法中，正确的是(　　)
A．图甲中，向上拉动下表紧贴水面的玻璃板时，拉力大于玻璃板的重力，主要是受到大气压力的影响
B．图乙中，小孩吹出的肥皂泡呈球状与液体的表面张力无关
C．图丙中，液体与玻璃杯壁接触的附着层的液体分子之间的分子力表现为斥力
D．图丁中，石英沿垂直x轴晶面上的压电效应最显著，沿其他方向不明显，说明石英是多晶体
2．同一种液体，滴在固体A的表面时，出现如图甲所示的情况；当把毛细管B插入这种液体时，液面又出现如图乙所示的情况。若固体A和毛细管B都很干净，则(　　)
A．固体A和毛细管B可能是同种材料
B．固体A和毛细管B一定是同种材料
C．液体对毛细管B浸润
D．固体A的分子对液体附着层分子的引力比毛细管B的分子对液体附着层分子的引力大
3.(2023·南京市高二期中)一定质量的气体从状态a经历如图所示的过程，最后到达状态c，设a、b、c三状态下的密度分别为ρa、ρb、ρc，则(　　)
A．ρa>ρb>ρc B．ρa＝ρb＝ρc
C．ρa>ρb＝ρc D．ρa<ρb＝ρc
4.(2022·北京市西城区高二期末)如图是一定质量的理想气体由状态A经过状态B变为状态C的体积与热力学温度关系的V－T图像。则下列关于此过程的压强与热力学温度关系的p－T图像正确的是(　　)
5.(2022·南通市高二期中)为方便抽取密封药瓶里的药液，护士一般先用注射器注入少量气体到药瓶里后再抽取药液，如图所示，某种药瓶的容积为0.9 mL，内装有0.5 mL的药液，瓶内气体压强为1.0×105 Pa，护士把注射器内横截面积为0.3 cm2、长度为0.4 cm、压强为1.0×105 Pa的气体注入药瓶，若瓶内、外温度相同且保持不变，气体视为理想气体，此时药瓶内气体的压强最接近(　　)
A．0.8×105 Pa B．1.0×105 Pa
C．1.3×105 Pa D．1.7×105 Pa
6．(2023·南通市高二月考)如图所示为一定质量的理想气体A→B→C→A过程中的压强随体积变化的p－图像，其中AB段为双曲线的一支，则下列有关说法正确的是(　　)
A．过程①中气体分子的平均动能不变
B．过程②中气体分子的平均动能减小
C．过程③中气体分子对容器壁的碰撞次数减小
D．过程③中气体的内能不变
7.如图，竖直导热圆筒是固定不动的，粗筒横截面积是细筒的3倍，细筒足够长，粗筒中A、B两轻质活塞间封有气体，气柱长L＝19 cm，活塞A上方的水银深H＝10 cm，两活塞与筒壁间的摩擦不计，用外力向上托住活塞B，使之处于平衡状态，水银面与粗筒上端相平，现使活塞B缓慢上移，直至水银的一半被推入细筒中，若大气压强p0＝75 cmHg，则此时气柱的长为(　　)
A．16 cm B．17 cm C．18 cm D．19 cm
8．一定质量的气体，处于某一初态，现要使它经过一些状态变化后回到初始温度，下列过程可能实现上述要求的是(　　)
A．先等压压缩，后等容减压
B．先等容增压，后等压膨胀
C．先等压膨胀，后等容增压
D．先等容减压，后等压膨胀
9．(2022·苏州市高二期中)如图，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，管内外水银面高度差为h1，右侧管有一段水银柱，两端液面高度差为h2，中间封有一段空气，则(　　)
A．若环境温度升高，则h1不变，h2增大
B．若大气压强增大，则h1不变，h2减小
C．若把弯管向下移少许距离，则h1增大，h2不变
D．若在右管开口端沿管壁加入少许水银，则h1增大，h2增大
10．(2022·盐城市高二期中)如图甲所示，在光滑水平面上有一个质量为m、内外壁均光滑的汽缸，汽缸内活塞的质量也为m，活塞的横截面积为S，汽缸内密封一定质量的理想气体，理想气体的温度为T0，体积为V，整体静止在水平面上，大气压强为p0。如图乙所示，对活塞施加一方向水平向左、大小为mg的推力，整体向左做匀加速直线运动，若此时气体的体积仍然为V，重力加速度为g，则下列说法正确的是(　　)
A．此时气体的温度为(1＋)T0
B．此时气体的温度为(1＋)T0
C．此种情况下，气体的压强为(p0＋)
D．此种情况下，气体的压强为
11．(2022·盐城市高二月考)图甲、乙为吸盘工作原理示意图，使用时先把吸盘紧挨竖直墙面，按住锁扣把吸盘紧压在墙上，挤出吸盘内部分空气，然后把锁扣扳下，使外界空气不能进入吸盘。由于吸盘内、外存在压强差，使吸盘被紧压在墙壁上，挂钩上即可悬挂适量物体。轻质吸盘导热良好、有效面积为8 cm2(不计吸盘和墙壁接触部分的面积)，扳下锁扣前密封体积为1.0 cm3、压强等于大气压强1×105 Pa的空气。空气密度为1.29 kg/m3，扳下锁扣后吸盘内体积变为2.0 cm3，已知吸盘挂钩能够承受竖直向下的最大拉力是其与墙壁间正压力的1.5倍，空气视为理想气体，下列说法正确的是(　　)
A．扳下锁扣后吸盘内气体压强为1.8×105 Pa
B．扳下锁扣后吸盘内气体密度为1.03 kg/m3
C．该吸盘此时能悬挂的物体的重力不能超过60 N
D．冬天(大气压强比夏天大)使用该吸盘时，吸盘能够承受的最大拉力将减小
二、非选择题：共5题，共56分。其中第13题～第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。
12．(9分)(2022·南京市高二期中)用气体压强传感器探究一定质量气体在温度不变时压强与体积关系的实验装置如图所示，实验步骤如下：
A．将注射器活塞移动到适当的位置，逐一连接注射器、压强传感器、数据采集器和计算机
B．手握住注射器筒的空气柱部分，开始缓慢推拉活塞改变气体体积
C．记录此时注射器内封闭气体的体积V1和由计算机显示的气体压强值p1
D．多测几组V、p数据，记录并作出相应图像，分析得出结论
(1)该同学对器材操作错误的步骤是__________________________________________；
(2)某小组在一次实验过程中，环境温度明显升高，其他操作均规范，则该小组最后得到的p－关系图像可能是________。
(3)已知注射器内气体初始压强等于大气压强p0，初始体积为12 cm3。实验过程中，注射器内气体体积在4 cm3至24 cm3的范围内变化，注射器内部压强的最大值与最小值的比值为___________。
13．(8分)一定质量的理想气体，状态从A→B→C→D→A的变化过程可用如图所示的p－V图线描述，其中D→A为等温线，气体在状态A时温度为TA＝300 K。
(1)求气体在状态C时的温度TC；
(2)将原图改画成p－T图像。
14．(10分)(2022·江苏省高二校联考期末)在工业测量过程中，经常会用到充气的方法较精确地测定异形容器的容积和密封程度。为测量某香水瓶的容积，将香水瓶与一带活塞的容器相连，容器和香水瓶内压强均为p0，容器体积为V1，推动活塞将容器内所有气体缓慢推入香水瓶，测得此时压强为p。
(1)求香水瓶容积V0；
(2)若密封程度合格标准为：漏气质量小于原密封气体质量的1%。将香水瓶封装，使温度从T增加到1.2T，测得其内部压强由p0变为1.15p0，试判断该香水瓶封装是否合格。
15．(14分)(2023·无锡市高二期中)如图(a)所示，“系留气球”是一种用缆绳固定于地面、高度可控的氦气球，作为一种长期留空平台，具有广泛用途。图(b)为某一“系留气球”的简化模型图；主、副气囊通过无漏气、无摩擦的活塞分隔，主气囊内封闭有一定质量的氦气(可视为理想气体)，副气囊与大气连通。轻弹簧右端固定、左端与活塞连接。当气球在地面达到平衡时，活塞与左挡板刚好接触，弹簧处于原长状态。在气球升空过程中，大气压强逐渐减小，弹簧被缓慢压缩。当气球上升至目标高度时，活塞与右挡板刚好接触，氦气体积变为地面时的1.5倍，此时活塞两侧气体压强差为地面大气压强的。已知地面大气压强p0＝1.0×105 Pa、温度T0＝300 K，弹簧始终处于弹性限度内，活塞厚度忽略不计。
(1)设气球升空过程中氦气温度不变，求目标高度处的大气压强p；
(2)气球在目标高度处驻留期间，设该处大气压强不变。气球内外温度达到平衡时，弹簧压缩量为左、右挡板间距离的。求气球驻留处的大气温度T。
16．(15分)(2023·江苏省苏州中学高二期中)如图所示，在固定的导热性良好的汽缸A和B中分别用活塞封闭有一定质量的理想气体，A活塞面积为2S，B活塞面积为S，两活塞以穿过B的底部的刚性细杆相连，可沿水平方向无摩擦滑动，两个汽缸都不漏气。初始时A、B中封闭气体长度均为L，A中气体压强等于大气压强p0，周围环境温度为T0。若仅对A加热，使A的温度缓慢提高到1.5T0，B温度不变。
(1)为使活塞回到初始位置，需给A的活塞施加向左的推力F，求推力F的大小；
(2)若不加向左推力，求A的温度为1.5T0时气体压强p。
章末检测试卷(二)
1．C　[向上拉动下表面紧贴水面的玻璃板时，拉力大于玻璃板的重力，主要是受到水的张力的影响，故A错误；表面张力让液体收缩，而球面是同体积物体最小的表面积，所以肥皂泡呈球状与液体的表面张力有关，故B错误；玻璃杯附着层内的液体分子由于受到固体分子的吸引，所以附着层液体分子比较密集，分子之间的分子力表现为斥力，故C正确；石英沿垂直x轴晶面上的压电效应最显著，沿其他方向不明显，说明具有各向异性的压电效应，说明石英是单晶体，故D错误。]
2．C　[当把毛细管B插入液体时，液体在毛细管B中上升且液面呈现凹形，说明液体对B浸润，液体不能附着在A的表面，说明液体对A不浸润，所以A与B一定不是同种材料，故A、B错误，C正确；根据浸润与不浸润的特点，浸润时，附着层内的分子引力小于固体对分子的引力，而不浸润时，附着层内的分子引力大于固体对分子的引力，所以固体A的分子对液体附着层内的分子引力比毛细管B的分子对液体附着层内的分子引力小，故D错误。]
3．C　[从a到b过程，根据玻意耳定律有paVa＝paVb，
由图可知pa>pb，则有Vaρb，从b到c过程，根据理想气体状态方程＝C，则有p＝T，由题图可知p与T成正比，故V一定，则密度不变，即ρb＝ρc，故A、B、D错误，C正确。]
4．D　[由V－T图像可知，从A到B体积不变，温度升高，压强变大；从B到C，温度不变，体积减小，压强变大；在p－T图像中，过原点的直线为等容线，则结合给定的四个p－T图像可知，只有D符合。]
5．C　[药瓶内气体的体积为V1＝0.9 mL－0.5 mL＝0.4 mL，压强为p1＝1.0×105 Pa，
注射器内气体的体积为V2＝0.3 cm2×0.4 cm＝0.12 cm3＝0.12 mL
压强为p2＝1.0×105 Pa，
设注入气体后药瓶内气体压强为p，
则可得p1V1＋p2V2＝pV1，
解得p＝1.3×105 Pa，故选C。]
6．D　[p－图像在过程①的各点与坐标原点连线的斜率逐渐减小，表示理想气体的温度逐渐降低，可知气体分子的平均动能减小，故A错误；p－图像过程②的各点与坐标原点连线的斜率逐渐增大，则温度升高，气体分子的平均动能增大，故B错误；过程③中气体压强增大，体积减小，温度不变，则气体分子对容器壁的碰撞次数增大，故C错误；过程③中温度不变，因理想气体的分子势能不计，可知理想气体的内能不变，故D正确。]
7．B　[使活塞B缓慢上移，当水银的一半被推入细筒中时，粗筒内的水银柱高5 cm，因粗筒横截面积是细筒的3倍，所以进入细筒内的水银柱高为15 cm，水银柱的总高度为H′＝20 cm，所以此时气体的压强为p2＝p0＋ρgH′＝95 cmHg，设粗筒的横截面积为S，水银的一半被推入细筒中时气柱的长为l，根据玻意耳定律：p1V1＝p2V2，V1＝LS，V2＝lS，p1＝85 cmHg，解得l＝17 cm，故B正确，A、C、D错误。]
8．D　[根据理想气体状态方程＝C，等压压缩过程中温度降低，等容减压过程中温度降低，不可能回到初始温度，A错误；等容增压过程中温度升高，等压膨胀过程中温度升高，不可能回到初始温度，B错误；等压膨胀过程中温度升高，等容增压过程中温度升高，不可能回到初始温度，C错误；等容减压过程中温度降低，等压膨胀过程中温度升高，可能回到初始温度，D正确。]
9．D　[当温度升高时，由＝C，p＝p0＋ρgh1＝p0＋ρgh2，可知，封闭气体的压强增大，h1、h2都增大，A错误；
平衡后管中封闭气体的压强p＝p0＋ρgh1＝p0＋ρgh2，则得h1＝h2，若大气压升高时，封闭气体的压强增大，由玻意耳定律pV＝C，得知，封闭气体的体积减小，水银柱将移动，使h1和h2同时减小，二者一直相等，B错误；若把弯管下移少许距离，封闭气体的体积减小，压强增大，水银柱将移动，h1和h2同时增大，C错误；若右管中滴入少许水银，封闭气体的体积减小，压强增大，水银柱将移动，h1和h2同时增大，D正确。]
10．A　[对题图甲，设气体的压强为p1，以活塞为研究对象，由二力平衡可得p1S＝p0S
对题图乙，对汽缸与活塞组成的整体，由牛顿第二定律可得F＝(m＋m)a，F＝mg
设气体的压强为p2，温度为T，对汽缸受力分析，由牛顿第二定律可得(p2－p0)S＝ma
比较甲、乙两种气体的状态，由等容变化规律可得
＝，
解得T＝(1＋)T0，p2＝p0＋
故A正确，B、C、D错误。]
11．C　[由于轻质吸盘导热良好，所以扳下锁扣前、后吸盘内气体可视为等温变化，根据玻意耳定律有p0V0＝p1V1，解得扳下锁扣后吸盘内气体压强为p1＝0.5×105 Pa，故A错误；扳下锁扣后吸盘内气体质量不变，体积变为原来的2倍，所以密度变为原来的一半，即0.645 kg/m3，故B错误；此时吸盘与墙壁间的正压力大小为FN＝(p0－p1)S＝40 N，该吸盘此时能悬挂的物体的重力不能超过Gmax＝1.5FN＝60 N，故C正确；根据前面分析可知，扳下锁扣后吸盘内、外压强差为大气压强的一半，冬天大气压强较大，所以冬天使用该吸盘时，吸盘与墙壁间正压力增大，吸盘能够承受的最大拉力将增大，故D错误。]
12．(1)B(3分)　(2)C(3分)　(3)6(3分)
解析　(1)探究气体等温变化的规律，需要保持不变的量是气体的温度和质量，手握住注射器筒的空气柱部分会改变气体的温度，所以操作错误的步骤是手握住注射器筒的空气柱部分，开始缓慢推拉活塞改变气体体积。
(2)对于一定质量的气体，温度越高，p－图像的斜率越大。故选C。
(3)以注射器内气体为研究对象，初始时p1＝p0，V1＝12 cm3，体积最小V2＝4 cm3，体积最大V3＝24 cm3，根据玻意耳定律p1V1＝p2V2＝p3V3，压强的最大值与最小值分别为p2＝3p0，p3＝0.5p0，二者比值为＝6。
13．(1)375 K　(2)见解析图
解析　(1)C→D过程为等压变化，则有＝
TD＝300 K，(2分)
所以TC＝375 K(2分)
(2)A状态TA＝300 K，
TB＝TA＝×300 K＝750 K(2分)
TD＝300 K，可画出p－T图线如图。(2分)
14．(1)　(2)不合格
解析　(1)缓慢变化中，则气体温度不变，
由玻意耳定律得p0＝pV0(2分)
V0＝(2分)
(2)由题意及理想气体状态方程可得
＝(2分)
＝≈95.8%(2分)
即其漏气量为4.2%，该香水瓶封装不合格。(2分)
15．(1)5.0×104 Pa　(2)266 K
解析　(1)气囊中的温度不变，则发生的是等温变化，设气囊内的气体在目标位置的压强为p1，
由玻意耳定律p0V0＝p1·1.5V0(1分)
解得p1＝p0(1分)
由目标处的内外压强差可得p1－p＝p0(1分)
解得p＝p0＝5.0×104 Pa(1分)
(2)由胡克定律F＝kx可知弹簧的压缩量变为原来的(1分)
则活塞受到弹簧的弹力也变为原来的(1分)
即px＝p0×＝p0(1分)
设此时气囊内气体的压强为p2，对活塞压强平衡可得
p2＝px＋p＝p0(2分)
由理想气体状态方程可得＝(2分)
其中V2＝V0＋0.5V0×＝V0(2分)
解得T＝T0＝266 K。(1分)
16．(1)p0S　(2)1.125p0
解析　(1)若增加向左推力，A、B体积均不变，初始时A气体压强等于大气压强p0，对A中气体，根据查理定律
＝(2分)
解得p1＝1.5p0(1分)
因为除A中气体对活塞压力的变化，其他力不变，所以F＝(1.5p0－p0)·2S＝p0S(2分)
(2)外界压强未发生变化，因此汽缸内气体对活塞压力之和未发生变化，设A压强增加Δp，B体积增大，压强将减小，压强减小Δp′，所以Δp·2S＝Δp′S(2分)
计算得Δp′＝2Δp(1分)
设A气体长度增加ΔL，对A，根据理想气体状态方程有＝(2分)
对B，根据理想气体状态方程有
＝(2分)
解得Δp＝0.125p0(1分)
综上p＝p0＋Δp＝1.125p0。(2分)