2025人教版高中物理选择性必修第三册强化练习题（有解析）--第二章　气体、固体和液体复习提升

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2025人教版高中物理选择性必修第三册
本章复习提升
易混易错练
易错点1　理解不透单晶体、多晶体与非晶体的特性差异
1.(多选题)关于晶体和非晶体,下列说法不正确的是 (　　)
A.凡是晶体都具有各向异性
B.黄金可以切割加工成任意形状,所以是非晶体
C.一定条件下晶体可以转化成非晶体,非晶体也可转化成晶体
D.单晶体有确定的熔点,多晶体没有确定的熔点
易错点2　涉及热力学温度与摄氏温度的计算问题出错
2.一定质量的理想气体,在压强不变的情况下,温度由5 ℃升高到10 ℃,体积的增量为ΔV1;温度由283 K升高到288 K,体积的增量为ΔV2,则 (　　)
A.ΔV1=ΔV2　　　　B.ΔV1>ΔV2
C.ΔV1<ΔV2　　　　D.无法确定
易错点3　解决变质量问题时不能精准选取研究对象
3.房间里气温升高3 ℃时,房间内的空气将有1%逸出到房间外,由此可计算出房间内原来的温度是 (　　)
A.-7 ℃　　　　B.7 ℃　　　　C.27 ℃　　　　D.24 ℃
4.(2023辽宁部分重点高中联考)汽车轮胎内的压强(胎压)是保证车辆行驶安全与降低汽车能耗的关键指标。一台小汽车的轮胎容积为V0,初始状态轮胎内气体与外界大气状态相同。冬天时理想胎压为2.5倍标准大气压强,夏天环境温度为冬天时的1.2倍(温度为热力学温度),理想胎压为2.4倍标准大气压强。假设轮胎容积不变,空气视为理想气体,外界大气压恒为一个标准大气压。
(1)求冬天时,将初始状态的轮胎充气至理想胎压,需要充入的外界空气的体积V1。(充气时温度不变)
(2)为使(1)问充气后的轮胎在夏天时达到理想胎压,求需要释放的胎内空气在外界时的体积V2。
5.一同学制造了一个便携气压千斤顶,其结构如图所示,直立圆筒形汽缸导热良好,长度为L0,活塞面积为S,活塞通过连杆与上方的顶托相连接,连杆长度大于L0,在汽缸内距缸底处有固定限位装置A、B,以避免活塞运动到缸底。开始活塞位于汽缸顶端,现将重为3p0S的物体放在顶托上,已知大气压强为p0,活塞、连杆及顶托重力忽略不计,求:
(1)稳定后活塞下降的高度;
(2)为使重物升高到原位置,需用气泵加入多大体积的压强为p0的气体。
思想方法练
一、极限法
方法概述
极限法即将问题推到极端状态或在极限条件下分析问题的方法。利用极限法可将非理想物理模型转化成理想物理模型,从而避免了不必要的详尽的物理过程分析和烦琐的数学推导运算,使问题的隐含条件暴露,陌生模型变得熟悉,难以判断的结论变得一目了然。
1.如图所示,粗细均匀竖直放置的玻璃管中,P为一小活塞,有一段水银柱将封闭在玻璃管中的空气分成上、下两部分,活塞和水银柱都静止不动。现在用力向下压活塞,使得活塞向下移动一段距离L,同时水银柱将向下缓慢移动一段距离H,在此过程中温度不变,则有 (　　)
A.L>H　　　　B.LC.L=H　　　　D.无法判断
二、图像法
方法概述
物理图像能够直观、形象、简洁地展现两个物理量之间的关系,清楚地表达物理过程和物理规律。若巧妙运用图像法,将烦琐问题化为简易模型,可快速解决实际问题。
2.如图所示,a、b、c、d表示一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态,图中ad平行于横轴,dc平行于纵轴,ab的延长线过原点,以下说法正确的是 (　　)
A.从状态d到c,气体体积减小
B.从状态c到b,气体体积减小
C.从状态b到a,气体体积减小
D.从状态a到d,气体体积减小
3.(2024吉林长春月考)如图,一定质量的理想气体,从A状态开始,经历了B、C状态,最后达到D状态,下列判断正确的是 (　　)
A.A→B过程温度升高,压强变大
B.B→C过程温度不变,压强变小
C.B→C过程体积不变,压强不变
D.C→D过程体积变小,压强变大
三、假设推理法
方法概述
当某一变因素的存在形式限定在有限种可能时,假设该因素处于某种情况,并以此为条件进行推理,称为假设推理法。当应用假设推理法时,不能随意假设物理定律,只能假设情景或条件,例如,假设液柱不动、气体体积或压强不变等。
4.(2022河南南阳六校联考)如图所示,一端封闭的玻璃管,开口向下竖直插在水银槽里,管内封有长度分别为l1和l2的两段理想气体。外界温度和大气压均不变,当将管慢慢地向上提起时,管内气柱的长度(　　)
A.l1变小,l2变大　　　　B.l1变大,l2变小
C.l1、l2都变小　　　　D.l1、l2都变大
答案与分层梯度式解析
1.ABD　单晶体具有各向异性,而多晶体具有各向同性,故A错误。黄金的延展性好,可以切割加工成任意形状;黄金有确定的熔点,是晶体,故B错误。在合适的条件下,某些晶体可以转化为非晶体,某些非晶体也可以转化为晶体,故C正确。晶体都有确定的熔点,非晶体没有确定的熔化温度,故D错误。故选A、B、D。
错解分析
理解不透单晶体、多晶体与非晶体之间的特性差异是解答本题出错的原因。要熟练掌握以下内容:单晶体有确定的熔点,有规则的几何外形,具有各向异性的特性;多晶体有确定的熔点,没有确定的几何形状,具有各向同性的特性;非晶体没有确定的熔化温度,没有规则的几何外形,具有各向同性的特性。
2.A　由盖-吕萨克定律=C,得ΔV=V,所以ΔV1=V1、ΔV2=V2,不能错误地选择B选项,因为V1、V2分别是气体在5 ℃和283 K时的体积,而=,所以ΔV1=ΔV2,故A正确。
错解分析
不用热力学温度表示初始温度,将摄氏温度代入盖-吕萨克定律公式中导致计算出错。在应用盖-吕萨克定律公式=时,T是热力学温度,不是摄氏温度;而ΔT用热力学温度或摄氏温度都可以。
3.D　以升温前房间里的气体为研究对象,由盖-吕萨克定律得=,解得T=297 K,故t=24 ℃。
错解分析
房间内气体的质量是改变的,若不能巧妙选取研究的气体,就不能正确应用气体实验定律求解。本题还可以剩余气体为研究对象,设房间容积为V,剩余气体原来的体积为99%V,升温后体积为V,由盖-吕萨克定律有=,解得T=297 K,t=24 ℃。
4.答案　(1)1.5V0　(2)0.6V0
解析　(1)由玻意耳定律得p(V0+V1)=2.5pV0
解得需要充入的外界空气的体积V1=1.5V0
(2)由理想气体状态方程,有=+(解题技法)
解得V2=0.6V0
5.答案　(1)　(2)3L0S
解析　(1)取密封气体为研究对象,初状态压强为p0,体积为L0S,假设没有A、B限位装置,设末状态(稳定)时压强为p,气柱长度为L,则p=p0+=4p0
气体发生等温变化,由玻意耳定律有p0L0S=pLS
解得L=
因<,故活塞停在A、B限位装置处,活塞下降的高度为。
(2)以活塞回到初始位置时汽缸内的气体为研究对象,气体发生等温变化,由玻意耳定律有4p0L0S=p0V
气泵压入的压强为p0的气体体积为ΔV=V-L0S
解得ΔV=3L0S。
错解分析
对于有限位装置的汽缸问题,要利用假设法,并对计算结果进行讨论;对充气的变质量问题,往往选取充气完毕后所有气体为研究对象求解较为方便。
思想方法练
1.A 2.B 3.D 4.D
1.A　题目没说压力多大,可以采用极限法分析,不妨设其为无穷大,这时空气柱的体积几乎都被压缩为零。显然,活塞移动的距离要比水银柱移动的距离多A部分空气柱的长度,即L比H大,故选项A正确。
方法点津
在单调函数的变化过程中,可以应用极限法定性分析物理量之间的变化关系。例如,本题中,压强与体积之间的变化关系是减函数,可以采用极限法分析当压强为无穷大时对应的体积情况;活塞移动距离与气体体积减小量之间的变化关系是增函数,可以采用极限法分析当气体体积为零时对应的活塞移动距离。
2.B　由理想气体状态方程=C,得p=·T,
可知,p-T图像中延长线过坐标原点的直线是等容线。图像中各点与原点的连线的斜率越小,气体体积越大。从状态d到c,气体体积增大,A错误;从状态c到b,气体体积减小,B正确;从状态b到a,气体体积不变,C错误;从状态a到d,气体体积增大,D错误。选B。
方法点津
在p-T图像中,延长线过原点的直线表示气体发生等容变化,在同一个p-T图像中,斜率大的直线对应的气体体积小,在解答本题时,画出多条过原点的直线,即构建不同的等容变化来比较不同状态下气体体积的大小。
3.D　由理想气体状态方程=C,得V=·T,可知,V-T图像中延长线过坐标原点的直线是等压线。图像中各点与原点的连线的斜率越小,压强越大。A→B过程温度升高,压强不变,A错误;B→C过程温度降低,压强变小,故B、C错误;C→D过程体积变小,压强变大,D正确。故选D。
方法点津
在V-T图像中,延长线过原点的直线表示气体发生等压变化,在同一个V-T图像中,斜率大的直线对应的气体压强小,在解答本题时,画出多条过原点的直线,即构建不同的等压变化来比较不同状态下气体压强的大小。
4.D　当将管慢慢地向上提起时,假设上段气柱长度不变,则下段气柱体积增大,由玻意耳定律可知压强减小,从而导致上段气体压强减小,因此上段气体体积增大,故l1、l2都变大,A、B、C错误,D正确。
方法点津
由于两部分气体的体积和压强都变化,如果直接去分析四个变化情况,就会使问题难以解决。在定性分析时,往往可以先假设气体体积不变、压强不变或水银柱的长度不变等,然后利用气体实验定律分析真实的变化关系。
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