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物理选择性必修三第二章 气体、固体和液体检测卷
一、选择题(共13题；共39分)
1．（3分）东北寒冷的冬季，“胜哥”开着汽车进入有暖气的车库，一段时间后，轮胎内气体与室内气体达到热平衡，则（ ）
A．两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的内能
B．热平衡时，轮胎内气体分子的平均动能比室内气体的大
C．室内气体每个分子的速率比室外气体所有分子的速率大
D．热平衡后，轮胎内气体分子单位时间内与单位面积器壁的平均作用力比热平衡前的大
【答案】D
【知识点】热平衡与热平衡定律
【解析】【解答】A．热平衡的标志是温度相同，内能还与质量、状态等有关，温度相同内能不一定相同，故A错误；
B．热平衡时温度相同，分子平均动能相同，故B错误；
C．分子速率遵循统计分布，不能说室内每个分子速率都比室外大，故C错误；
D．热平衡后轮胎内气体温度升高，分子平均动能变大，单位时间内分子对器壁单位面积的平均作用力（即压强的微观本质）变大，故D正确。
故答案为：D。
【分析】明确 “热平衡的温度标志”“分子平均动能与温度的关系”“气体压强的微观本质”，据此逐一判断选项。
2．（3分）物理学中，常用图像或示意图描述现象及其规律， 甲图是对一定质量的气体进行的等温实验中压强随体积的变化图像，乙图是氧气分子的速率分布规律图像，丙图是分子间作用力随分子间距的变化图像，丁图是每隔一定时间悬浮在水中的粉笔末位置示意图，关于下列四幅图像的所描述的热现象，说法正确的是（ ）
A．由图甲可知，图线①对应的温度较低
B．由乙图可知，图线②对应的温度较低
C．由图丙可知，分子间距离从r0增大的过程中，分子力先减小后增大
D．图丁说明分子在短时间内沿直线运动
【答案】A
【知识点】布朗运动；分子间的作用力；气体的等温变化及玻意耳定律；气体热现象的微观意义
【解析】【解答】A．图甲中，相同体积下①图线所对应的压强更小，根据理想气体状态方程，则①图线对应的温度较低，A正确；
B．图乙中，②图线速率大的分子所占比例更大，则②图线所对应的温度更高，B错误；
C．图丙中，分子间的距离从增大的过程中，分子力先增大后减小，C错误；
D．图丁是每隔一定时间悬浮在水中的粉笔末位置示意图，这些位置的连线并不是分子的运动轨迹，也不能说明分子在短时间内做直线运动，D错误。
故选A。
【分析】
根据理想气体状态方程可比较①和②的温度高度；温度升高，速率较大的分子所占比例增大，则②图线的温度较高；分子间的距离从增大的过程中，分子力先增大后减小；图丁是每隔一定时间悬浮在水中的粉笔末位置示意图，这些位置的连线并不是分子的运动轨迹。
3．（3分）关于晶体和非晶体以下说法正确的是（ ）
A．晶体表现为各向异性是由于微粒都是按一定的规则排列的
B．用热针尖接触涂有石蜡薄层的金属片背面，熔化的石蜡呈圆形，说明石蜡具有各向同性
C．非晶体沿各个方向的物理性质都是一样的，且具有确定的熔点
D．在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，但非晶体不能转变为晶体
【答案】A
【知识点】晶体和非晶体
【解析】【解答】A： 晶体的各向异性是由于它的微粒按一定的规则在空间排列，A符合题意。
B： 用热针尖接触涂有石蜡薄层的金属片背面，熔化的石蜡呈圆形，说明多晶体的金属导热具有各向同性，不能说明石蜡具有各向同性。B不符合题意。
C： 非晶体沿各个方向的物理性质都是一样的，没有具有确定的熔点，C不符合题意。
D： 在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也能转变为晶体，D不符合题意。
故答案为A。
【分析】利用晶体与非晶体的特性解决问题。
4．（3分）下列关于温度及内能的说法中正确的是（ ）
A．物体的内能可能为零
B．温度高的物体比温度低的物体内能大
C．的水的内能小于的水蒸气的内能
D．相同质量的理想气体如果内能相同，则它们的分子平均动能一定相同
【答案】C
【知识点】温度；物体的内能
【解析】【解答】A．因分子永不停息的做无规则运动，则物体的内能永远不可能为零，A不符合题意；
B．物体的内能与物体的温度、体积以及物质的量等都有关，则温度高的物体比温度低的物体内能不一定大，B不符合题意；
C．的水变成的水蒸气要吸收热量，则的水的内能小于的水蒸气的内能，C符合题意；
D．理想气体的分子势能可忽略不计，理想气体的内能等于分子平均动能与分子数的乘积，相同质量的不同理想气体所含的分子数不同，则内能相同时分子的平均动能不同，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】物体的内能永远不可能为零，物体的内能与物体的温度、体积以及物质的量等都有关，理想气体的分子势能可忽略不计，理想气体的内能等于分子平均动能与分子数的乘积。
5．（3分）如图所示，一定质量的理想气体分别经历 和 两个过程，其中 为等温过程，状态b、c的体积相同，则（ ）
A．状态a的内能大于状态b B．状态a的温度高于状态c
C． 过程中气体吸收热量 D． 过程中外界对气体做正功
【答案】C
【知识点】气体的变化图像P-V图、P-T图、V-T图
【解析】【解答】A．由于a→b为等温过程，分子平均动能相同，对于理想气体状态a的内能等于状态b的内能，故A错误；
B． 状态b、c的体积相同 ，且b状态压强小于c状态压强，根据理想气体状态方程，，故，故B错误；
CD．因为a→c过程气体温度升高，内能增加，气体体积增大，气体对外界做正功，根据热力学第一定律可知气体吸收热量；故C正确，D错误；
故选C。
【分析】根据理想气体状态方程和热力学第一定律，结合图像各点等温等压特点进行分析。
6．（3分）有一种新型二维半导体材料——黑磷，并成功制备了半导体测试材料。已知黑磷是有黑色金属光泽的半导体，是白磷在很高压强和较高温度下转化形成的。图为黑磷的微观结构，下列说法正确的是（ ）
A．黑磷是晶体材料
B．黑磷和白磷是同位素
C．黑磷没有固定的熔点
D．黑磷的微观各层结构都不同，每层内部结构松散
【答案】A
【知识点】固体和液体
【解析】【解答】AC．黑磷的微观结构呈现规则排列，具有空间上的周期性，属于晶体材料，因而具有固定的熔点，A符合题意，C不符合题意；
B．质子数（即原子序数）相同，而中子数不同的元素互称同位素，白磷和黑鳞属于同素异型体，不属于同位素，B不符合题意；
D．黑磷的微观各层结构都相同，每层内部结构紧密，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】黑磷的微观结构呈现规则排列，属于晶体材料。质子数（即原子序数）相同，而中子数不同的元素互称同位素。
7．（3分）液体的附着层具有收缩趋势的情况发生在：（ ）
A．液体不浸润固体的附着层 B．表面张力较大的液体的附着层
C．所有液体的附着层 D．液体浸润固体的附着层
【答案】A
【知识点】毛细现象和液体的表面张力
【解析】【解答】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，即为不浸润现象，所以A对。
故答案为：A
【分析】液体附着层体现为引力时会有收缩的趋势，体现为液体对固体的不浸润。
8．（3分）下列说法正确的是（ ）
A．运动员入水过程激起的水花中，很多水滴呈现球形是因为水的表面张力的作用
B．浸润液体在毛细管中下降，不浸润液体在毛细管中上升
C．晶体一定表现出各向异性，非晶体一定表现出各向同性
D．在轨道上运行的空间站中的密闭容器内的气体压强为零
【答案】A
【知识点】毛细现象和液体的表面张力；物态变化
【解析】【解答】A．运动员落水激起的水花中，较小的水滴呈现接近球形是因为表面张力的作用，A符合题意；
B．浸润液体在毛细管里上升，不浸润液体在毛细管里下降，B不符合题意；
C．单晶体表现为各向异性，多晶体和非晶体表现为各向同性，C不符合题意；
D．在轨道上运行的空间站中的密闭容器内的气体处于失重状态，但分子热运动不会停止，所以分子仍然不断撞击容器壁产生压力，故压强不为零．D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】虽然气体是失重状态，但物体分子不停运动，依然存在气体压强。
9．（3分）下列四幅图所涉及的物理知识，论述正确的是（ ）
A．图甲表明晶体熔化过程中分子平均动能变大
B．图乙对应曲线为同一气体温度较高时的速率分布图
C．图丙是显微镜下三颗小炭粒每隔一定时间的运动位置连线图，连线表示小炭粒的运动轨迹
D．图丁中A是浸润现象，B是不浸润现象
【答案】D
【知识点】布朗运动；温度和温标；晶体和非晶体；浸润和不浸润
【解析】【解答】A．温度不变，分子平均动能不变，故A错误；
B．当温度升高时，分子速率较大的分子数占总分子数的百分比增大，故B错误；
C．把这些位置依次连接成折线，布朗运动图像反映每隔一段时间固体微粒的位置，而不是运动轨迹，故C错误；
D．图丁中A是浸润现象，B是不浸润现象，故D正确。
故选D。
【分析】温度不变，分子平均动能不变，当温度升高时，分子速率较大的分子数占总分子数的百分比增大。
10．（3分）宇航员在“天宫课堂”中演示毛细现象时，将三根内径不同的细管子插入水槽，稳定后三根管中液面（忽略液面形状）的高度是下图中的（ ）
A． B．
C． D．
【答案】D
【知识点】毛细现象
【解析】【解答】毛细现象中的表面张力作用使粗细不同的细管中液体充满整个管子，因为在太空中完全失重，没有重力影响。故选D。
【分析】 毛细现象是液体表面对固体表面的吸引力的一种表现，具体表现为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。
11．（3分）物理知识与我们的生活实际紧密相关，下列有关说法正确的是（ ）
A．炒菜时的烟气升腾，是油烟颗粒的热运动
B．液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性
C．自行车打气越打越困难主要是因为胎内气体分子间相互排斥的原因
D．为了把地下水分引上来要把地面上的土壤锄松
【答案】B
【知识点】分子动理论的基本内容；气体压强的微观解释；毛细现象；液晶
【解析】【解答】A．油烟颗粒的运动不是热运动，故A错误；
B．液晶的光学性质具有各向异性，故B正确；
C．给车胎打气，越来越吃力，主要是因为打气过程中车胎内气体压强增大，故C错误；
D．将地面的土壤锄松，破坏了这些土壤的毛细管，这样就可以保存地下水分，故D错误。
故选B。
【分析】微观粒子运动为热运动，气体分子间作用力很小忽略不计或体现为微弱引力。土壤锄松可以保存地下水分。
12．（3分）如图所示，导热良好的气缸内封闭一定质量的理想气体，气缸与活塞间的摩擦忽略不计。现缓慢向沙桶倒入细沙，下列关于密封气体的状态图像一定正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【解答】本题考查了理想气体状态方程，理解气体前后压强、体积和温度的变化关系是解决此类问题的关键。由题可知气缸导热性能良好，代表在热交换中气缸内的气体温度保持不变，缓缓向活塞上倒细沙的过程中，气体体积减小，压强增大，由玻意耳定律得知，气体压强与体积成反比，与体积倒数成正比。
因此本题选A。
【分析】根据气缸内温度不变，结合玻意耳定律分析求解。
13．（3分）“胜哥”制作了一个简易温度计，其结构如图所示，长直玻璃管竖直固定，上端与玻璃球形容器相连，下端通过软管与柱形开口容器相连，用水银将一定质量的空气封闭在球形容器内。大气压强保持不变，上下移动柱形容器使左右水银面平齐时，长直玻璃管中水银面对应刻度可以表示外界温度。则玻璃管M、N区间内的刻度可能正确的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】A
【知识点】气体的等压变化及盖-吕萨克定律
【解析】【解答】本题考查了气体的等压变化与盖-吕萨克定律的应用，解题时需注意，一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积V与热力学温度T成正比。因为大气压强保持不变，所以球形容器内气体做等压变化，则其体积V与热力学温度T成正比，由此可知，温度越高，体积越大，则玻璃管M、N区间内的刻度越靠下，对应温度越高，又因为摄氏温度与热力学温度差值不变，则M、N区间内的刻度分布均匀。
故选A。
【分析】因为大气压强保持不变，所以球形容器内气体做等压变化，结合题意及摄氏温度与热力学温度的关系，即可分析判断ABCD正误。
二、多项选择题(共4题；共12分)
14．（3分）下列说法正确的是( )
A．把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面，这是由于水的表面存在表面张力的缘故
B．水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在干净的玻璃板上却不能，这是因为油脂使水的表面张力增大的缘故
C．在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果
D．在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低，这与液体的种类和毛细管的材质有关
E．当两薄玻璃板间夹有一层水膜时，在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开，这是由于水膜具有表面张力的缘故
【答案】A,C,D
【知识点】液体的表面张力；浸润和不浸润；毛细现象
【解析】【解答】凡作用于液体表面，使液体表面积缩小的力，称为液体表面张力。毛细现象：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。A、把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面，浮力很小，可以忽略不计，故一定是由于水表面存在表面张力的缘故，故A正确；
B、水对油脂表面是不浸润的所以成水珠状，水对玻璃表面是浸润的，无法形成水珠，表面张力是一样的，故B错误；
C、宇宙飞船中的圆形水滴是表面张力的缘故，故C正确；
D、毛细现象中有的液面升高，有的液面降低，这与液体种类和毛细管的材料有关，故D正确；
E、当两薄玻璃板间夹有一层水膜时，在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开，这是由于大气压力的缘故，故E错误．
故选ACD。
【分析】表面张力产生的原因是：液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层，表面层里的分子比液体内部稀疏，分子间的距离比液体内部大一些，分子间的相互作用表现为引力。就象你要把弹簧拉开些，弹簧反而表现具有收缩的趋势。正是因为这种张力的存在，有些小昆虫才能无拘无束地在水面上行走自如。
15．（3分）我国南方经常会出现“回南天”和“闷热”天气，而北方的冬季会特别“干冷”，以下关于这些气候特点的说法正确的是（ ）
A．“回南天”空气的相对湿度较大，温度低的地砖墙壁等物体表面处的水蒸气很容易达到饱和状态
B．“闷热”天气空气中氧气分子的平均动能可能和“干冷”空气中水分子的平均动能相等
C．“干冷天”与“回南天”的空气比较，只是绝对湿度低，但相对湿度不一定低
D．南方的夏天之所以让人觉得“闷热”，是因为在相对湿度高且空气不流通的环境中皮肤表面的水分难蒸发，不容易散热
E．中午在阳光照射下，气温升高，若大气压强不变，则空气分子间平均距离一定增大了
【答案】A,D,E
【知识点】饱和汽及物态变化中能量
【解析】【解答】A．“回南天”空气的相对湿度较大，饱和态与温度有关，则温度低的地砖墙壁等物体表面处的水蒸气很容易达到饱和状态，A符合题意；
B．“闷热”天气的温度高于“干冷”天气的温度，则“闷热”天气空气中氧气分子的平均动能比“干冷”空气中水分子的平均动能要大，B不符合题意；
C．“干冷天”与“回南天”的空气比较，相对湿度一定低，C不符合题意；
D．南方的夏天之所以让人觉得“闷热”，是因为在相对湿度高且空气不流通的环境中皮肤表面的水分难蒸发，不容易散热，D符合题意；
E．根据 可知，中午在阳光照射下，气温升高，若大气压强不变，则气体体积变大，则空气分子间平均距离一定增大了，E符合题意。
故答案为：ADE。
【分析】利用温度的大小可以比较平均动能的大小；利用干燥与潮湿可以比较相对湿度的大小。
16．（3分）汽缸用活塞封闭一定量的理想气体，气体开始处于状态 ，然后经过过程 到达状态 ，第二次经过过程 到状态 状态温度相同，如 图所示。设气体在状态 和状态 的压强分别为 和 在过程 和 中吸收的热量分别为 和 ，则（ ）
A． B． C． D．
【答案】B,C
【知识点】气体的变化图像P-V图、P-T图、V-T图
【解析】【解答】 图象的斜率为 ，因此 ，过程 体积变大，温度升高由热力学第一定律可知
因此
过程 温度升高，体积不变由热力学第一定律可知
因此
由于
所以
故答案为：BC。
【分析】根据图像可知ab过程发生的是等压变化，bc过程是发生的是等温变化，ca发生的是等容变化，根据气体实验定律以及热力学第一定律分析求解。
17．（3分）回热式制冷机是一种极低温设备，制冷极限约50K.某台回热式制冷机工作时，一定量的氦气（可视为理想气体）缓慢经历如图所示的四个过程.已知状态A、B的温度均为27℃，状态C、D的温度均为，下列说法正确的是（ ）
A．气体由状态A到状态B的过程，温度先升高后降低
B．气体由状态B到状态C的过程，分子平均动能保持不变
C．气体由状态C到状态D的过程，分子间的平均间距变大
D．气体由状态D到状态A的过程，其热力学温度与压强成反比
【答案】A,C
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；热力学图像类问题
【解析】【解答】A.状态A、B的温度相等，经过A、B的等温线应是过A、B的双曲线，根据理想气体状态方程
可得
可知沿直线由A到B，pV先增大后减小，所以温度先升高后降低，A符合题意；
B.由可知，气体由状态B到状态C的过程，体积不变，压强减小，故温度降低，分子平均动能减小，B不符合题意；
C.由可知，气体由状态C到状态D的过程，温度不变，压强减小，故体积增大，分子间的平均间距变大，C符合题意；
D.由可知，气体由状态D到状态A的过程，体积不变，其热力学温度T与压强成正比，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】理想气体状态方程分析各段气体变化过程中气体参量的变化情况，得出相关结论。
三、非选择题(共5题；共49分)
18．（10分）为探究热敏电阻的伏安特性，“胜哥”做了下列实验。
（1）（3分）描绘热敏电阻的I-U图像。已知热敏电阻的阻值为几百欧姆，所使用的电流表内阻小于1Ω，电压表内阻为几千欧姆，为使电压的测量范围足够大，下列测量电路应该选用（ ）
A． B．
C． D．
（2）（3分）按照你选择的正确电路，将图甲中的实物图连接成电路。
（3）（2分）“胜哥”现将上述测量的两个相同的热敏电阻（伏安特性曲线如图乙所示）和定值电阻、恒压电源组成如图丙所示的电路，电源电动势为6V，内阻不计，定值电阻。每个热敏电阻消耗的电功率约为 W（结果保留两位有效数字）。
（4）（2分）已知热敏电阻的阻值随温度的变化规律如图丁所示，则（3）中热敏电阻的热力学温度约为 K（结果保留整数）。
【答案】（1）B
（2）
（3）0.019
（4）292
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线；温度和温标
【解析】【解答】（1）由于描绘热敏电阻的图像需要电压从零开始逐渐增大，故滑动变阻器采用分压式接法，又因为电流表内阻远小于热敏电阻的阻值，电流表采用内接方式，故B正确。
故答案为：B
（2）根据图B所示电路，用笔画线代替导线连接实物电路，如图甲所示。
（3）设热敏电阻两端电压为，通过热敏电阻的电流为，根据闭合电路欧姆定律有
代入数据得
在题图乙中作出对应的函数图线，如图乙所示
图线与热敏电阻的伏安特性曲线的交点表示此时热敏电阻的工作点，电压，电流。
则每个热敏电阻消耗的电功率
故答案为：0.019
（4）由交点坐标可得对应的热敏电阻的阻值。由图丁可知，对应的温度约为20℃，其热力学温度约为293K（292 K ~294 K均正确）。
故答案为：292
【分析】（1）电路选择：根据“分压式调压”和“电流表内接（大电阻）”的规则选择电路；
（2）实物连接：按所选电路的元件连接方式（分压、内接）完成连线；
（3）电功率计算：利用串联电路的电压、电流关系，结合热敏电阻的I-U图像试算功率；
（4）温度计算：由电阻值结合电阻 - 温度曲线得摄氏温度，再转换为热力学温度。
（1）由于描绘热敏电阻的图像需要电压从零开始逐渐增大，故滑动变阻器采用分压式接法，又因为电流表内阻远小于热敏电阻的阻值，电流表采用内接方式，故B正确。
（2）根据图B所示电路，用笔画线代替导线连接实物电路，如图甲所示。
（3）设热敏电阻两端电压为，通过热敏电阻的电流为，根据闭合电路欧姆定律有
代入数据得
在题图乙中作出对应的函数图线，如图乙所示
图线与热敏电阻的伏安特性曲线的交点表示此时热敏电阻的工作点，电压，电流。
则每个热敏电阻消耗的电功率
（4）由交点坐标可得对应的热敏电阻的阻值。由图丁可知，对应的温度约为20℃，其热力学温度约为293K（292 K ~294 K均正确）。
19．（10分）“胜哥”用图甲所示装置完成“探究气体等温变化的规律”实验，注射器刻度可测出气体体积包含橡胶套内气体体积，气压计可测出压强。
（1）（3分）下列说法正确的是 。
A．封闭一定质量的气体时，先要摘除橡胶套，拉动活塞使之移到最尾端后，再用橡胶套封闭注射器的注射孔
B．在活塞上涂润滑油，目的是为了减小摩擦
C．注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位
D．为节约时间，实验时应快速推拉活塞和读取数据
（2）（3分）利用正确操作测量的数据，作出了如图乙所示的一条过原点的直线。由图可知，当体积为时，注射器中气体的压强为
（3）（4分）“胜哥”使用该实验装置时，由于润滑油涂得过多，活塞前面堆积了润滑油，实验得到如图丙所示的图像，图线截距为b，直线部分斜率为k，则前端堆积的润滑油的体积为 ，图线发生弯曲的可能原因是 。
【答案】（1）C
（2）
（3）b；气体温度升高
【知识点】气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【解答】（1）A．封闭一定质量的气体时，应在活塞处于适当位置时用橡胶套封闭注射器的注射孔，若先摘除橡胶套，拉动活塞移到最尾端，再封闭，很难保证封闭的气体质量一定， A错误；
B．在活塞上涂润滑油，目的是防止漏气，保证被封闭气体的质量不变，而不是减小摩擦， B错误；
C．在“探究气体等温变化的规律”实验中，根据为常数，只要刻度分布均匀，就可以研究 p与V的关系，不需要标注单位，C正确。
D．快速推拉活塞会使气体温度发生变化，不满足等温条件；快速读取数据会导致测量误差增大，故D 错误。
故答案为：C。
（2）由图乙可知p与成正比，当时
从图中对应压强
。
故答案为：
（3）设前端堆积的润滑油的体积为，气体实际体积为 V实，则，根据玻意耳定律pV实，可得，在图像中，纵截距就是，即b。图线弯曲原因可能是气体温度升高，不满足等温条件；或者气体发生泄漏，导致气体质量发生变化。
故答案为：b；气体温度升高
【分析】（1）结合实验操作细节与原理，逐一分析选项的合理性，体现实验条件的把控。
（2）利用等温变化的线性关系，通过图像读取比例关系计算压强，体现实验数据的图像法处理。
（3）通过玻意耳定律的变形与图像截距分析，推导润滑油体积，并结合实验条件分析图线弯曲原因，体现气体实验定律的应用与误差分析。
（1）A．封闭一定质量的气体时，应在活塞处于适当位置时用橡胶套封闭注射器的注射孔，若先摘除橡胶套，拉动活塞移到最尾端，再封闭，很难保证封闭的气体质量一定， A错误；
B．在活塞上涂润滑油，目的是防止漏气，保证被封闭气体的质量不变，而不是减小摩擦， B错误；
C．在“探究气体等温变化的规律”实验中，根据为常数，只要刻度分布均匀，就可以研究 p与V的关系，不需要标注单位，C正确。
D．快速推拉活塞会使气体温度发生变化，不满足等温条件；快速读取数据会导致测量误差增大，故D 错误。
故选C。
（2）由图乙可知p与成正比，当时，，从图中对应压强。
（3）[1][2]设前端堆积的润滑油的体积为，气体实际体积为 V实，则，根据玻意耳定律pV实
可得
在图像中，纵截距就是，即b。图线弯曲原因可能是气体温度升高，不满足等温条件；或者气体发生泄漏，导致气体质量发生变化。
20．（10分）有的固体形状不规则，且不能够浸入液体中来测量它的体积。“胜哥”设计了如图所示的装置来测定此类固体的体积。放置于水平地面上的导热汽缸横截面积S，将一个不规则的固体放置在汽缸中，用轻质活塞密封一定质量的理想气体，封闭气体的高度。然后缓慢地向活塞上面加细沙，当封闭气体高度变为时，所加细沙的质量。外界温度恒为，大气压强恒为，忽略活塞与汽缸壁之间的摩擦，活塞始终未与不规则固体接触，重力加速度。
（1）（5分）若封闭气体的温度不发生变化，求不规则固体的体积；
（2）（5分）若汽缸导热性能不够理想，加上的细沙后读取气体温度时封闭气体温度已上升至T2，求此时不规则固体的实际体积。
【答案】（1）解：设加细沙时，封闭气体的压强为，
由平衡条件可知
解得
由玻意耳定律可得
解得
（2）解：封闭气体温度上升至时，由理想气体状态方程可得
解得
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【分析】（1）等温过程：通过受力平衡求加沙后的气体压强，结合玻意耳定律（等温变化）联立求解固体体积。
（2）升温过程：利用理想气体状态方程，代入压强与温度的变化，推导实际体积。
（1）设加细沙时，封闭气体的压强为，
由平衡条件可知
解得
由玻意耳定律可得
解得
（2）封闭气体温度上升至时，由理想气体状态方程可得
解得
21．（10分）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为，原线圈接在电压有效值为的家用电源上，副线圈接入阻值为的电热丝，电热丝密封安装在高为的竖直放置的圆柱形汽缸底部（电热丝体积可忽略），加热电阻可以改变汽缸内的温度，汽缸口有固定卡销，汽缸内用质量为、横截面积为的活塞封闭了一定质量的理想气体，初始时汽缸内气体温度为，大气压强恒为，活塞位于距汽缸底部处，重力加速度为。不计活塞及固定卡销厚度，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动且不漏气。求：
（1）（5分）副线圈电流的有效值；
（2）（5分）使汽缸内气体温度缓慢升高到，求此时汽缸内气体的压强。
【答案】（1）解：对变压器，由
解得
则副线圈的电流有效值为
（2）解：初始时，假设活塞刚好到达汽缸口时，气体温度为，由盖—吕萨克定律可得
解得
此后气体体积不再变化，由查理定律得
活塞上升至汽缸口前做等压变化，对活塞，有
联立解得，
可知汽缸内气体温度缓慢升高到，汽缸内气体的压强为。
【知识点】变压器原理；气体的等压变化及盖-吕萨克定律；气体的等容变化及查理定律
【解析】【分析】（1）变压器电流：利用理想变压器的电压比公式求副线圈电压，再结合欧姆定律计算电流。
（2）气体压强：分 “等压变化（盖-吕萨克定律）+ 等容变化（查理定律）” 两步，结合气缸的几何关系与气体实验定律，推导最终压强。
（1）对变压器，由
解得
则副线圈的电流有效值为
（2）初始时，假设活塞刚好到达汽缸口时，气体温度为，由盖—吕萨克定律可得
解得
此后气体体积不再变化，由查理定律得
活塞上升至汽缸口前做等压变化，对活塞，有
联立解得，
可知汽缸内气体温度缓慢升高到，汽缸内气体的压强为。
22．（9分）为了便于研究一定质量气体在温度不变时气体压强与体积的关系，“胜哥”借助如图所示DIS实验软件系统进行实验，主要步骤如下：
①将压强传感器接入数据采集器；
②将注射器体积调整为18mL，并接入压强传感器；
③打开电脑上“专用软件”，待数据稳定后开始记录气体体积为18mL时的压强值；
④减小注射器内气体体积，重复②③操作，每隔1mL记录一次数据，得到如下表实验数据。
次序 1 2 3 4 5
压强 104.0 112.7 117.9 125.3 132.9
体积 18 17 16 15 14
体积的倒数 0.056 0.059 0.063 0.067 0.071
乘积 1872.0 1915.9 1886.4 1879.5 1860.6
回答下列问题：
（1）（3分）根据表中实验数据，以为纵坐标进行拟合，发现是一条不过原点的直线，应该选择表中 为横坐标；
（2）（3分）“胜哥”将体积一栏每次的体积加上再重新拟合，发现拟合后的直线过了原点，则每次加上的主要为 的体积（漏气的体积远小于）；
（3）（3分）“胜哥”发现将体积一栏每次的体积加上前后，乘积一栏均依次增加，可能原因为
。
【答案】（1）体积的倒数或
（2）连接软管内气体
（3）手握注射器推活塞造成注射器内气体温度升高或没有缓慢移动活塞造成注射器内气体温度升高
【知识点】理想气体的实验规律
【解析】【解答】（1） 由玻意耳定律 （等温过程）得 ，所以如果p 与1/V 成正比，图线是过原点的直线。现在它“不过原点”，但仍为直线，说明横坐标可能是1/V，这样才可能是直线关系。根据表中给出的列：体积 、压强 、体积倒数 1/V、乘积 pV。如果直接用V 做横坐标，p V 图像是曲线，不符合“直线”，所以必须用体积的倒数作为横坐标，故应以为纵坐标，体积的倒数为横坐标；
（2）将体积一栏每次的体积加上再重新拟合，发现拟合后的直线过了原点，则加上的主要为连接软管内气体的体积；
（3）实验小组同学发现将体积一栏每次的体积加上前后，乘积一栏依次增加，说明手握注射器推活塞造成注射器内气体温度升高或没有缓慢移动活塞造成注射器内气体温度升高。
【分析】核心考点：
1、实验原理：玻意耳定律
一定质量的气体，在温度不变时，压强p 与体积V 成反比，即 （常数）。
推论：p 与 成正比，因此p 1/V 图像应为一条过原点的直线。这是图像法的理论基础。
2、图像法的数据处理与误差分析
当 图像是一条不过原点的直线时，说明存在系统误差。
最常见的原因：实验所研究的“气体体积” V 并不仅仅是注射器刻度对应的体积 ，还应包括压强传感器、连接软管等“死体积” V0 。
修正方法：将横坐标改为 图像就能过原点。其中 是需要测量或修正的常数。
3、对实验过程细节的物理理解
乘积 pV 在等温过程中应为常数。若乘积 pV 持续增大，则表明温度T 在升高（因为 ）。
温度升高的常见操作原因：用手握注射器筒（导致气体被人体加热），或推拉活塞速度过快（气体被压缩或膨胀的过程近似于绝热过程，导致温度变化）。
（1）分析题表中数据可知，一定质量气体在温度不变时气体压强与体积的倒数成正比，即图像为一条直线，故应以为纵坐标，体积的倒数为横坐标；
（2）将体积一栏每次的体积加上再重新拟合，发现拟合后的直线过了原点，则加上的主要为连接软管内气体的体积；
（3）实验小组同学发现将体积一栏每次的体积加上前后，乘积一栏依次增加，说明手握注射器推活塞造成注射器内气体温度升高或没有缓慢移动活塞造成注射器内气体温度升高。（说明：只要回答出注射器内气体温度升高就可得分）
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物理选择性必修三第二章 气体、固体和液体检测卷
一、选择题(共13题；共39分)
1．（3分）东北寒冷的冬季，“胜哥”开着汽车进入有暖气的车库，一段时间后，轮胎内气体与室内气体达到热平衡，则（ ）
A．两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的内能
B．热平衡时，轮胎内气体分子的平均动能比室内气体的大
C．室内气体每个分子的速率比室外气体所有分子的速率大
D．热平衡后，轮胎内气体分子单位时间内与单位面积器壁的平均作用力比热平衡前的大
2．（3分）物理学中，常用图像或示意图描述现象及其规律， 甲图是对一定质量的气体进行的等温实验中压强随体积的变化图像，乙图是氧气分子的速率分布规律图像，丙图是分子间作用力随分子间距的变化图像，丁图是每隔一定时间悬浮在水中的粉笔末位置示意图，关于下列四幅图像的所描述的热现象，说法正确的是（ ）
A．由图甲可知，图线①对应的温度较低
B．由乙图可知，图线②对应的温度较低
C．由图丙可知，分子间距离从r0增大的过程中，分子力先减小后增大
D．图丁说明分子在短时间内沿直线运动
3．（3分）关于晶体和非晶体以下说法正确的是（ ）
A．晶体表现为各向异性是由于微粒都是按一定的规则排列的
B．用热针尖接触涂有石蜡薄层的金属片背面，熔化的石蜡呈圆形，说明石蜡具有各向同性
C．非晶体沿各个方向的物理性质都是一样的，且具有确定的熔点
D．在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，但非晶体不能转变为晶体
4．（3分）下列关于温度及内能的说法中正确的是（ ）
A．物体的内能可能为零
B．温度高的物体比温度低的物体内能大
C．的水的内能小于的水蒸气的内能
D．相同质量的理想气体如果内能相同，则它们的分子平均动能一定相同
5．（3分）如图所示，一定质量的理想气体分别经历 和 两个过程，其中 为等温过程，状态b、c的体积相同，则（ ）
A．状态a的内能大于状态b B．状态a的温度高于状态c
C． 过程中气体吸收热量 D． 过程中外界对气体做正功
6．（3分）有一种新型二维半导体材料——黑磷，并成功制备了半导体测试材料。已知黑磷是有黑色金属光泽的半导体，是白磷在很高压强和较高温度下转化形成的。图为黑磷的微观结构，下列说法正确的是（ ）
A．黑磷是晶体材料
B．黑磷和白磷是同位素
C．黑磷没有固定的熔点
D．黑磷的微观各层结构都不同，每层内部结构松散
7．（3分）液体的附着层具有收缩趋势的情况发生在：（ ）
A．液体不浸润固体的附着层 B．表面张力较大的液体的附着层
C．所有液体的附着层 D．液体浸润固体的附着层
8．（3分）下列说法正确的是（ ）
A．运动员入水过程激起的水花中，很多水滴呈现球形是因为水的表面张力的作用
B．浸润液体在毛细管中下降，不浸润液体在毛细管中上升
C．晶体一定表现出各向异性，非晶体一定表现出各向同性
D．在轨道上运行的空间站中的密闭容器内的气体压强为零
9．（3分）下列四幅图所涉及的物理知识，论述正确的是（ ）
A．图甲表明晶体熔化过程中分子平均动能变大
B．图乙对应曲线为同一气体温度较高时的速率分布图
C．图丙是显微镜下三颗小炭粒每隔一定时间的运动位置连线图，连线表示小炭粒的运动轨迹
D．图丁中A是浸润现象，B是不浸润现象
10．（3分）宇航员在“天宫课堂”中演示毛细现象时，将三根内径不同的细管子插入水槽，稳定后三根管中液面（忽略液面形状）的高度是下图中的（ ）
A． B．
C． D．
11．（3分）物理知识与我们的生活实际紧密相关，下列有关说法正确的是（ ）
A．炒菜时的烟气升腾，是油烟颗粒的热运动
B．液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性
C．自行车打气越打越困难主要是因为胎内气体分子间相互排斥的原因
D．为了把地下水分引上来要把地面上的土壤锄松
12．（3分）如图所示，导热良好的气缸内封闭一定质量的理想气体，气缸与活塞间的摩擦忽略不计。现缓慢向沙桶倒入细沙，下列关于密封气体的状态图像一定正确的是（ ）
A． B．
C． D．
13．（3分）“胜哥”制作了一个简易温度计，其结构如图所示，长直玻璃管竖直固定，上端与玻璃球形容器相连，下端通过软管与柱形开口容器相连，用水银将一定质量的空气封闭在球形容器内。大气压强保持不变，上下移动柱形容器使左右水银面平齐时，长直玻璃管中水银面对应刻度可以表示外界温度。则玻璃管M、N区间内的刻度可能正确的是（ ）
A． B． C． D．
二、多项选择题(共4题；共12分)
14．（3分）下列说法正确的是( )
A．把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面，这是由于水的表面存在表面张力的缘故
B．水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在干净的玻璃板上却不能，这是因为油脂使水的表面张力增大的缘故
C．在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果
D．在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低，这与液体的种类和毛细管的材质有关
E．当两薄玻璃板间夹有一层水膜时，在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开，这是由于水膜具有表面张力的缘故
15．（3分）我国南方经常会出现“回南天”和“闷热”天气，而北方的冬季会特别“干冷”，以下关于这些气候特点的说法正确的是（ ）
A．“回南天”空气的相对湿度较大，温度低的地砖墙壁等物体表面处的水蒸气很容易达到饱和状态
B．“闷热”天气空气中氧气分子的平均动能可能和“干冷”空气中水分子的平均动能相等
C．“干冷天”与“回南天”的空气比较，只是绝对湿度低，但相对湿度不一定低
D．南方的夏天之所以让人觉得“闷热”，是因为在相对湿度高且空气不流通的环境中皮肤表面的水分难蒸发，不容易散热
E．中午在阳光照射下，气温升高，若大气压强不变，则空气分子间平均距离一定增大了
16．（3分）汽缸用活塞封闭一定量的理想气体，气体开始处于状态 ，然后经过过程 到达状态 ，第二次经过过程 到状态 状态温度相同，如 图所示。设气体在状态 和状态 的压强分别为 和 在过程 和 中吸收的热量分别为 和 ，则（ ）
A． B． C． D．
17．（3分）回热式制冷机是一种极低温设备，制冷极限约50K.某台回热式制冷机工作时，一定量的氦气（可视为理想气体）缓慢经历如图所示的四个过程.已知状态A、B的温度均为27℃，状态C、D的温度均为，下列说法正确的是（ ）
A．气体由状态A到状态B的过程，温度先升高后降低
B．气体由状态B到状态C的过程，分子平均动能保持不变
C．气体由状态C到状态D的过程，分子间的平均间距变大
D．气体由状态D到状态A的过程，其热力学温度与压强成反比
三、非选择题(共5题；共49分)
18．（10分）为探究热敏电阻的伏安特性，“胜哥”做了下列实验。
（1）（3分）描绘热敏电阻的I-U图像。已知热敏电阻的阻值为几百欧姆，所使用的电流表内阻小于1Ω，电压表内阻为几千欧姆，为使电压的测量范围足够大，下列测量电路应该选用（ ）
A． B．
C． D．
（2）（3分）按照你选择的正确电路，将图甲中的实物图连接成电路。
（3）（2分）“胜哥”现将上述测量的两个相同的热敏电阻（伏安特性曲线如图乙所示）和定值电阻、恒压电源组成如图丙所示的电路，电源电动势为6V，内阻不计，定值电阻。每个热敏电阻消耗的电功率约为 W（结果保留两位有效数字）。
（4）（2分）已知热敏电阻的阻值随温度的变化规律如图丁所示，则（3）中热敏电阻的热力学温度约为 K（结果保留整数）。
19．（10分）“胜哥”用图甲所示装置完成“探究气体等温变化的规律”实验，注射器刻度可测出气体体积包含橡胶套内气体体积，气压计可测出压强。
（1）（3分）下列说法正确的是 。
A．封闭一定质量的气体时，先要摘除橡胶套，拉动活塞使之移到最尾端后，再用橡胶套封闭注射器的注射孔
B．在活塞上涂润滑油，目的是为了减小摩擦
C．注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位
D．为节约时间，实验时应快速推拉活塞和读取数据
（2）（3分）利用正确操作测量的数据，作出了如图乙所示的一条过原点的直线。由图可知，当体积为时，注射器中气体的压强为
（3）（4分）“胜哥”使用该实验装置时，由于润滑油涂得过多，活塞前面堆积了润滑油，实验得到如图丙所示的图像，图线截距为b，直线部分斜率为k，则前端堆积的润滑油的体积为 ，图线发生弯曲的可能原因是 。
20．（10分）有的固体形状不规则，且不能够浸入液体中来测量它的体积。“胜哥”设计了如图所示的装置来测定此类固体的体积。放置于水平地面上的导热汽缸横截面积S，将一个不规则的固体放置在汽缸中，用轻质活塞密封一定质量的理想气体，封闭气体的高度。然后缓慢地向活塞上面加细沙，当封闭气体高度变为时，所加细沙的质量。外界温度恒为，大气压强恒为，忽略活塞与汽缸壁之间的摩擦，活塞始终未与不规则固体接触，重力加速度。
（1）（5分）若封闭气体的温度不发生变化，求不规则固体的体积；
（2）（5分）若汽缸导热性能不够理想，加上的细沙后读取气体温度时封闭气体温度已上升至T2，求此时不规则固体的实际体积。
21．（10分）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为，原线圈接在电压有效值为的家用电源上，副线圈接入阻值为的电热丝，电热丝密封安装在高为的竖直放置的圆柱形汽缸底部（电热丝体积可忽略），加热电阻可以改变汽缸内的温度，汽缸口有固定卡销，汽缸内用质量为、横截面积为的活塞封闭了一定质量的理想气体，初始时汽缸内气体温度为，大气压强恒为，活塞位于距汽缸底部处，重力加速度为。不计活塞及固定卡销厚度，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动且不漏气。求：
（1）（5分）副线圈电流的有效值；
（2）（5分）使汽缸内气体温度缓慢升高到，求此时汽缸内气体的压强。
22．（9分）为了便于研究一定质量气体在温度不变时气体压强与体积的关系，“胜哥”借助如图所示DIS实验软件系统进行实验，主要步骤如下：
①将压强传感器接入数据采集器；
②将注射器体积调整为18mL，并接入压强传感器；
③打开电脑上“专用软件”，待数据稳定后开始记录气体体积为18mL时的压强值；
④减小注射器内气体体积，重复②③操作，每隔1mL记录一次数据，得到如下表实验数据。
次序 1 2 3 4 5
压强 104.0 112.7 117.9 125.3 132.9
体积 18 17 16 15 14
体积的倒数 0.056 0.059 0.063 0.067 0.071
乘积 1872.0 1915.9 1886.4 1879.5 1860.6
回答下列问题：
（1）（3分）根据表中实验数据，以为纵坐标进行拟合，发现是一条不过原点的直线，应该选择表中 为横坐标；
（2）（3分）“胜哥”将体积一栏每次的体积加上再重新拟合，发现拟合后的直线过了原点，则每次加上的主要为 的体积（漏气的体积远小于）；
（3）（3分）“胜哥”发现将体积一栏每次的体积加上前后，乘积一栏均依次增加，可能原因为
。
答案解析部分
1．D 2．A 3．A 4．C 5．C 6．A 7．A 8．A 9．D 10．D
11．B 12．A 13．A 14．A,C,D 15．A,D,E 16．B,C 17．A,C
18．（1）B
（2）
（3）0.019
（4）292
19．（1）C
（2）
（3）b；气体温度升高
20．（1）解：设加细沙时，封闭气体的压强为，
由平衡条件可知
解得
由玻意耳定律可得
解得
（2）解：封闭气体温度上升至时，由理想气体状态方程可得
解得
21．（1）解：对变压器，由
解得
则副线圈的电流有效值为
（2）解：初始时，假设活塞刚好到达汽缸口时，气体温度为，由盖—吕萨克定律可得
解得
此后气体体积不再变化，由查理定律得
活塞上升至汽缸口前做等压变化，对活塞，有
联立解得，
可知汽缸内气体温度缓慢升高到，汽缸内气体的压强为。
22．（1）体积的倒数或
（2）连接软管内气体
（3）手握注射器推活塞造成注射器内气体温度升高或没有缓慢移动活塞造成注射器内气体温度升高
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