2025-2026学年人教版物理选择性必修第三册单元检测：第2章　气体、固体和液体（含解析）

第2章　气体、固体和液体
(时间:90分钟　满分:100分)
一、选择题(共10题。第1~7题为单项选择题,每题4分;第8~10题为多项选择题,每题6分,共46分)
1.老师用额温枪给小明测量了额温,液晶屏显示36.8 ℃,该温度用热力学温标来表示为(　　)
A.309.8 K B.36.8 K
C.336.8 K D.236.2 K
2.下列有关固体、液体的说法正确的是(　　)
A.天然水晶和石英玻璃都是晶体
B.液晶具有各向同性的光学性质
C.石墨和金刚石都是由碳原子构成
D.水在接近0 ℃时不能发生蒸发
3.关于液体的表面张力,下列说法正确的是(　　)
A.表面张力产生在液体表面层,它的方向跟液面垂直
B.表面张力是液体内部各部分之间的相互作用力
C.由于液体表面有收缩的趋势,故液体表面的分子间不存在斥力
D.有些小昆虫能在水面上自由行走,这是由于表面张力的作用
4.下列说法正确的是(　　)
A.质量相等的铁块和铜块,如果温度相同,则它们的分子平均速率相等
B.液晶的特点与生物组织的特点正好吻合,在多种人体组织中都发现了液晶结构
C.一些昆虫之所以能停在水面上,是因为它们受到的浮力等于自身的重力
D.由分子热运动理论可知,石头的分子可能一会儿飞到了空气中,一会儿又回到石头里
5.如图所示,一定量的理想气体从状态A沿直线变化到状态B,在此过程中,其压强(　　)
A.逐渐增大
B.逐渐减小
C.始终不变
D.先增大后减小
6.如图所示,竖直圆筒是固定不动的,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=20 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相当于75 cm高的水银柱产生的压强,则此时气体的压强(　　)
A.相当于100 cm高水银柱产生的压强
B.相当于95 cm高水银柱产生的压强
C.相当于85 cm高水银柱产生的压强
D.相当于75 cm高水银柱产生的压强
7.一定质量的某种理想气体状态变化的p-V图像如图所示,气体由状态A变化到状态B,关于气体的状态变化情况,下列说法正确的是(　　)
A.此过程中压强逐渐增大,体积逐渐减小
B.A、B两状态的温度相等,该过程为等温变化
C.此过程中温度先降低后升高
D.此过程中气体分子平均动能先增大后减小
8.关于液体表面张力和浸润现象,下列说法正确的是(　　)
A.液体表面张力产生的原因是液体表面层分子比较稀疏,分子间引力大于斥力
B.液体表面张力产生的原因是液体表面层分子比较稀疏,分子间斥力大于引力
C.图甲是浸润现象,浸润原因是附着层里的分子比液体内部更加密集,附着层分子间表现为排斥力
D.图乙是浸润现象,浸润原因是附着层里的分子比液体内部更加密集,附着层分子间表现为排斥力
9.一定质量的理想气体,开始时处于某一初始温度,现要使它的温度经变化后回到初始温度,下列过程中可以实现的是(　　)
A.等容降压后等压膨胀 B.等压膨胀后等容降压
C.等容增压后等压膨胀 D.等压膨胀后等容增压
10.一定质量的某种气体自状态A经状态C变化到状态B,这一过程在V-T图上的表示如图所示,则(　　)
A.在过程AC中,气体的压强不断变大
B.在过程CB中,气体的压强不断变小
C.在状态A时,气体的压强最大
D.在状态B时,气体的压强最大
二、实验题(共2小题,共18分)
11.(6分)验证“气体体积随温度变化关系”的实验装置如图所示,用支架将封有一定质量气体的注射器和温度传感器固定在盛有热水的烧杯中。实验过程中,随着水温的缓慢下降,记录多组气体温度和体积的数据。
(1)不考虑漏气因素,符合理论预期的图线是　　　。
(2)下列有助于减小实验误差的操作是　　　　。
A.实验前测量并记录环境温度
B.实验前测量并记录大气压强
C.待温度示数完全稳定后才记录数据
D.测量过程中保持水面高于活塞下端
12.(12分)用气体压强传感器探究一定质量的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,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　　　　,因为该操作会直接影响气体的　　　　(选填“温度”“压强”或“体积”)。
(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)在不同温度环境下,某小组重复了上述实验,实验操作和数据处理均正确。环境温度分别为T1、T2,且T1>T2,可能正确反映相关物理量之间关系的是(　　)
三、计算题(共3小题,共36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13.(10分)如图所示,一篮球内胆容积为20V0且保持不变,其内气体压强等于外界大气压的1.2倍,因气压不足,现用打气筒给其打气。打气筒的最大容积为V0、内空为圆柱体且横截面积为S,每次打气都能将筒内吸入的体积为V0、压强等于外界大气压的空气注入球内。已知外界大气压为p0且不变,设整个打气过程中气体温度均不变,空气可视为理想气体。求:
(1)第6次打气完成后,篮球内气体的压强;
(2)第7次活塞下压的距离Δh至少为多大时,阀门K1才能被打开
14.(12分)如图所示,用U形管和细管连接的玻璃烧瓶A和橡胶气囊B内都充有理想气体,A浸泡在温度为27 ℃的水槽中,U形管右侧水银柱比左侧高h=40 cm。现挤压气囊B,使其体积变为原来的,此时U形管两侧的水银柱等高。已知挤压过程中气囊B温度保持不变,U形管和细管的体积远小于A、B的容积,变化过程中烧瓶A中气体体积可认为不变。(大气压强相当于75 cm高水银柱产生的压强,即100 kPa,水银密度为ρ,重力加速度力g)
(1)求烧瓶A中气体压强。
(2)将橡胶气囊B恢复原状,再将水槽缓慢加热至47 ℃,求U形管两侧水银柱的高度差。
15.(14分)如图所示,上端开口的光滑圆柱形汽缸竖直放置,横截面积为40 cm2的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在汽缸内。在汽缸内距缸底60 cm处设有a、b两限制装置,使活塞只能向上滑动。开始时活塞搁在a、b上,缸内气体的压强为p0(p0=1.0×105 Pa为大气压强),温度为300 K,现缓慢加热汽缸内气体,当温度为360 K时,活塞恰好离开a、b;当温度为396 K时,活塞上升了3 cm。g取10 m/s2,求:
(1)当温度为360 K时,缸内气体的压强;
(2)活塞的质量;
(3)固体A的体积。
第2章　气体、固体和液体
(时间:90分钟　满分:100分)
一、选择题(共10题。第1~7题为单项选择题,每题4分;第8~10题为多项选择题,每题6分,共46分)
1.A
热力学温度T与摄氏温度t的关系是T=t+273 K,所以该温度用热力学温标来表示为T=t+273 K=(36.8+273) K=309.8 K,选项B、C、D错误,A正确。
2.C
天然水晶是晶体,熔化后再凝固的水晶(即石英玻璃)却不是晶体,选项A错误;液晶具有各向异性的光学性质,选项B错误;石墨和金刚石都是由碳原子构成,选项C正确;液体在任何温度下都能发生蒸发,但温度低时蒸发较慢,选项D错误。
3.D
表面张力产生在液体表面层,它的方向平行于液体表面,而非与液面垂直,故选项A错误; 表面张力是液体表面层分子间的相互作用力,而不是液体各部分间的相互作用力,故选项B错误;液体表面的分子之间引力和斥力同时存在,故选项C错误;有些小昆虫能在水面上自由行走是由于液体有表面张力,故选项D正确。
4.B
质量相等的铁块和铜块,如果温度相同,则它们的平均动能相等,铁块的分子平均速率大,故选项A错误。液晶的特点与生物组织的特点正好吻合,在多种人体组织中都发现了液晶结构,符合客观实际,选项B正确。一些昆虫之所以能停在水面上,是因为液体有表面张力,故选项C错误。石头常温下是固体,表面上的分子因受到分子间引力作用,不会飞到空中,只在平衡位置附近振动,故选项D错误。
5.A
根据气体状态方程=C,因为沿直线从A到B,V逐渐变小,T逐渐变大,所以p逐渐变大,选项A正确。
6.B
当有一半的水银被推入细筒中时,由于粗筒横截面积是细筒横截面积的3倍,因此,细筒中水银柱的高度为×3=15 cm,活塞A上方水银柱的总高度h'=15 cm+=20 cm,因活塞A的重力不计,所以气体的压强p=p0+ρ水银gh'=95 cm·ρ水银g,故选项B正确。
7.D
由题中p-V图像可知,气体由状态A变化到状态B的过程,压强逐渐减小,体积逐渐增大,选项A错误;根据理想气体状态方程=C,由p-V图像可知,气体的pV乘积先增大后减小,则气体的温度先升高后降低,气体分子平均动能先增大后减小,根据pAVA=pBVB可知A、B两状态的温度相等,选项B、C错误,D正确。
8.AC
液体表面张力的产生原因是液体表面层分子较稀疏,分子间引力大于斥力,合力表现为引力,故选项A正确,B错误。附着层里的液体分子比液体内部分子稀疏,附着层内液体分子间距离大于r0,附着层内分子间作用表现为引力,附着层有收缩的趋势,表现为不浸润;附着层液体分子比液体内部分子密集,附着层内液体分子间距离小于r0,附着层内分子间作用表现为斥力,附着层有扩散趋势,表现为浸润,故选项C正确,D错误。
9.AB
先等容降压后等压膨胀,状态变化如图甲所示,虚线是等温线,故可以回到初始状态的温度,选项A正确;先等压膨胀后等容降压,状态变化如图乙所示,虚线是等温线,故可以回到初始状态的温度,选项B正确;先等容增压后等压膨胀,状态变化如图丙所示,故不能回到初始状态的温度,选项C错误;先等压膨胀后等容增压,状态变化如图丁所示,故不能回到初始状态的温度,选项D错误。
甲
乙
丙
丁
10.AD
气体在过程AC中发生等温变化,由pV=C可知,体积减小,压强增大,故选项A正确;在CB变化过程中,气体的体积不发生变化,为等容变化,由=C可知,温度升高,压强增大,故选项B错误;综上所述,在ACB过程中气体的压强始终增大,所以气体在状态B时的压强最大,故选项C错误,D正确。
二、实验题(共2小题,共18分)
11.(6分)
(1)A
(2)C
(1)根据=C,可得V=T=(t+273 K),可知,在压强不变的情况下,气体体积与热力学温度成正比,与摄氏温度成一次函数关系,选项A正确。
(2)环境温度不影响实验数据,实验前测量并记录环境温度并不能减小实验误差,选项A错误。本实验压强不变,实验前测量并记录大气压强不能减小实验误差,选项B错误。待温度示数完全稳定后才记录数据,稳定后的数据更加接近真实数据,能减小误差,选项C正确。测量过程中保持水面高于活塞下端不能减小误差,选项D错误。
12.(12分)
(1)B　温度　(2)C　(3)AC
(1)在进行该实验时要保持被封闭气体的温度不变化,所以实验中,不能用手握住注射器前端,否则会使气体的温度发生变化,所以错误操作是B,因为该操作直接影响气体的温度。
(2)根据p=CT·可知,某小组在一次实验过程中,环境温度升高,则p-图像的斜率将增大,得到的图像如选项C所示。
(3)气体温度不同,由理想气体状态方程=C可知,气体温度越高,pV乘积越大,常数C越大,由理想气体状态方程=C可知,p=CT·,气体温度越高,p-图像斜率越大,故选项A、C符合题意。
三、计算题(共3小题,共36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13.(10分)
(1)1.5p0
(2)
(1)设第6次打气完成后,篮球内气体的压强为p1,由题意可得6p0V0+1.2p0×20V0=p1×20V0,解得p1=1.5p0。
(2)当第7次活塞下压前,已经压下了6次,此时篮球内的气体压强为p1=1.5p0,设当第7次活塞下压的距离为Δh时打气筒内的气压为p2,则有p0V0=p2S,要使阀门K1打开,则至少p2=p1,解得Δh=。
14.(12分)
(1)160 kPa　(2)48 cm
(1)由题意知,A中气体压强pA不变,且与B中气体末态压强 pB'相等,
即pA=pB'
B中气体初状态压强pB=pA-ρgh
对B中气体由玻意耳定律有pBVB=pB'VB
代入数据解得烧瓶A中气体的压强pA=160 kPa。
(2)A中的气体发生等容变化,由查理定律有
解得pA'= kPa
橡胶气囊B恢复原状,其压强为 pB=pA-ρgh= kPa
设加热后U形管两侧水银柱的高度差为Δh,则
pA'=pB+ρgΔh
解得Δh=48 cm。
15.(14分)
(1)1.2×105 Pa　(2)8 kg　(3)1 200 cm3
(1)T0=300 K,p0=1.0×105 Pa,T1=360 K
从开始到缓慢加热汽缸到360 K时,为等容过程,有
代入数据得p1=1.2×105 Pa。
(2)T1=360 K时,p1=p0+
代入数据得m=8 kg。
(3)从缓慢加热汽缸到活塞上升为等压过程,T2=396 K,ΔV=(3×40) cm3
V2=V0+ΔV
代入数据得V0=10ΔV
设固体A的体积为VA
则有VA=(60×40) cm3-V0
代入数据得VA=1 200 cm3。