选修3-3 第七章 第二单元 固体、液体和气体 课时练习

选考部分 选修3-3 第七章
第二单元 固体、液体和气体
1．如图11－2－5所示，一向右开口的汽缸放置在水平
地面上，活塞可无摩擦移动且不漏气，汽缸中间位置
有小挡板．初始时，外界大气压为p0，活塞紧压小
挡板处，现缓慢升高缸内气体温度，则如图11－2－
6所示的p－T图象能正确反应缸内气体压强变化情
况的是 (　　)
图11－2－6
解析：初始时刻，活塞紧压小挡板，说明汽缸中的气体压强小于外界大气压强；在
缓慢升高汽缸内气体温度时，气体先做等容变化，温度升高，压强增大，当压强等
于大气压时活塞离开小挡板，气体做等压变化，温度升高，体积增大，A、D是错误
的．在p－T图象中，等容线为通过原点的直线，所以C图是错误的．
答案：B
2．(2010·上海模拟)(1)研成粉末后的物体已无法从外形特征和物理性质各向异性上加以
判断时，可以通过________________方法来判断它是否为晶体．
(2)在严寒的冬天，房间玻璃上往往会结一层雾，雾珠是在窗玻璃的________________
表面．(填“外”或“内”)．
(3)密闭容器里液体上方的蒸汽达到饱和后，还有没有液体分子从液面飞出？为什么
这时看起来不再蒸发？
答：_____________________________________________________________________
解析：(1)加热时，晶体有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点，因而可以用加热
时有无确定熔点的实验来判断．
(2)靠近窗的温度降低时，饱和汽压也变小，这时会有部分水蒸气液化变成水附着在
玻璃上，故在内侧出现雾珠．
(3)还有液体分子从液面飞出，但同时也有气体分子被碰撞飞回到液体中去，当液体
上方的蒸汽达到饱和时，单位时间内逸出液体表面的分子数与回到液体表面的分子
数相等而呈动态平衡即饱和汽．液体不再减少，从宏观上看好像不再蒸发了．
答案：(1)用加热时有无确定熔点的实验
(2)内　(3)见解析
3．(2010·东城模拟)如图11－2－7所示，导热的汽缸固定
在水平地面上，用活塞把一定质量的理想气体封闭在汽
缸中(状态①)，汽缸的内壁光滑．现用水平外力F作用
于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动一段距离(状态②)，在
此过程中：
(1)如果环境保持恒温，下列说法正确的是 (　　)
A．每个气体分子的速率都不变
B．气体分子平均动能不变
C．水平外力F逐渐变大
D．气体内能减少
E．气体放热
F．气体内能不变，却对外做功，此过程违反热力学第一定律，不可能实现
G．气体是从单一热库吸热，全部用来对外做功，此过程不违反热力学第二定律
(2)如果环境保持恒温，分别用p、V、T表示该理想气体的压强、体积、温度．气体
从状态①变化到状态②，此过程可用图11－2－8中的哪几个图象表示 (　　)
图11－2－8
解析：(1)温度不变，分子平均动能不变，分子平均速率不变，由于热运动频繁碰撞，
不是每个分子的速率都不变，B对，A错；由玻意耳定律知体积增大，压强减小，活
塞内、外压强差增大，水平拉力F增大，C对；由温度不变、体积增大知，气体内
能不变，对外做功，由热力学第一定律知，气体一定从外界吸收热量，D、E、F均
错；题中气体虽从单一热库吸热，全部用来对外做功，但必须有外力作用于杆并引
起气体的体积增大，因而引起了其他变化，不违反热力学第二定律，G对．(2)由题
意知，从①到②，温度不变，体积增大，压强减小，所以只有A、D正确．
答案：(1)BCG　(2)AD
4．内壁光滑的导热汽缸竖直浸放在盛有冰水混合物的水
槽中，用不计质量的活塞封闭压强为1.0×105 Pa、体积
为2.0×10－3 m3的理想气体．现在活塞上方缓缓倒上沙
子，使封闭气体的体积变为原来的一半，然后将汽缸移
出水槽，缓慢加热，使气体温度变为127℃.(大气压强
为1.0×105 Pa)
(1)求汽缸内气体的最终体积；
(2)在图11－2－9所示的p－V图上画出整个过程中汽缸内气体的状态变化．
解析：(1)在活塞上方倒沙的全过程中温度保持不变，即p0V0＝p1V1
解得：p1＝p0
＝×1.0×105 Pa＝2.0×105Pa
在缓慢加热到127℃的过程中压强保持不变，则
＝
所以V2＝V1＝×1.0×10－3m3
≈1.47×10－3m3.
(2)如下图所示．
答案：(1)1.47×10－3m3　(2)见解析图
5．(2009·山东高考)一定质量的理想气体由状态A经状态B变为状态C，其中A→B过
程为等压变化，B→C过程为等容变化．已知VA＝0.3 m3，TA＝TC＝300 K，TB＝400
K.
(1)求气体在状态B时的体积．
(2)说明B→C过程压强变化的微观原因．
(3)设A→B过程气体吸收热量为Q1，B→C过程气体放出热量为Q2，比较Q1、Q2
的大小并说明原因．
解析：(1)设气体在状态B时的体积为VB，由盖-吕萨克定律得
＝
代入数据得VB＝0.4 m3
(2)微观原因：气体体积不变，分子密集程度不变，温度变化(降低)，气体分子平均动
能变化(减小)，导致气体压强变化(减小)．
(3)Q1大于Q2；因为TA＝TC，故A→B增加的内能与B→C减少的内能相同，而A→B
过程气体对外做正功，B→C过程气体不做功，由热力学第一定律可知Q1大于Q2.
答案：(1)0.4 m3　(2)见解析　(3)Q1大于Q2，原因见解析
6.某同学在夏天游玩时，看到有一些小昆虫可以在水面上停
留或能跑来跑去而不会沉入水中，尤其是湖水中鱼儿戏
水时吐出小气泡的情景，觉得很美，于是画了一幅鱼儿戏水的图画如图11－2－10
所示．但旁边的同学考虑到上层水温较高和压强较小的情况，认为他的画有不符合
物理规律之处，请根据你所掌握的物理知识指出正确的画法(用简单的文字表述，不
要画图)，并指出这样画的物理依据．
(1)正确的画法应为：__________________________.
(2)物理学依据：____________________________.
(3)试分析小昆虫在水面上不会沉入水中的原因_____________________________．
解析：(1)正确的画法应为：上面的气泡体积比下面的气泡体积要大．
(2)物理学依据：由理想气体状态方程得V2＝V1.
因为p1＞p2，T2＞T1，所以V2＞V1.
(3)由于水的表面张力作用，当昆虫在水面上时，水的表面向下凹，像张紧的橡皮膜，
小昆虫受到向上的弹力与重力平衡，所以昆虫可以在水面上停留或能跑来跑去而不
会沉入水中．
答案：见解析
7．(2009·上海高考)如图11－2－11所示，粗细均匀的弯曲玻璃管A、
B两端开口．管内有一段水银柱，右管内气柱长为39 cm，中管
内水银面与管口A之间气柱长为40 cm.先将B端封闭，再将左
管竖直插入水银槽，设整个过程温度不变，稳定后右管内水银面
比中管内水银面高2 cm.求：
(1)稳定后右管内的气体压强p；
(2)左管A端插入水银槽的深度h.(大气压强p0＝76 cmHg)
解析：(1)设均匀玻璃管的横截面积为S，插入水银槽后对右管内
气体，由玻意耳定律得：
p0l0S＝p(l0－Δh/2)S，
所以p＝78 cmHg.
(2)插入水银槽后左管内气体压强：
p′＝p＋ρgΔh＝80 cmHg，
左管内、外水银面高度差h1＝＝4 cm，
对中、左管内气体有p0lS＝p′l′S，
得l′＝38 cm，
左管插入水银槽深度
h＝l＋Δh/2－l′＋h1＝7 cm.
答案：(1)78 cmHg　(2)7 cm
8.有人设计了一种测温装置，其结构如图11－2－12所示．玻璃
泡A内封有一定量气体，与管A相连的B管插在水银槽中，
管内水银面的高度x即可反映泡内气体的温度，即环境温度，
并可由B管上的刻度直接读出．设B管的体积与A泡的体积
相比可略去不计．
(1)B管刻度线是在1标准大气压下制作的(1标准大气压相当于
76 cm水银柱的压强)．已知当温度t＝27℃时的刻度线在x＝
16 cm处，问t＝0℃的刻度线在x为多少厘米处？
(2)若大气压已变为相当于75 cm水银柱的压强，利用该测温装置测量温度时所得读
数仍为27℃，问此时实际温度为多少？
解析：(1)A中气体为等容过程，有p＝p1
把p1＝76－16＝60 (cmHg)，
T1＝273＋27＝300 (K)，
T＝273 K代入上式得：
p＝×60 cmHg＝54.6 cmHg
x＝(76－54.6) cm＝21.4 cm
(2)此时A泡内气体压强为
p′＝p0′－x＝75－16＝59 (cmHg)
而体积未变，由查理定律：
T′＝T1＝×300 K＝295 K＝22℃.
答案：(1)21.4 cm　(2)22℃
9．如图11－2－13所示，一圆柱形容器竖直放置，通过活塞
封闭着摄氏温度为t的理想气体．活塞的质量为m，横截
面积为S，与容器底部相距h.现通过电热丝给气体加热一
段时间，结果活塞缓慢上升了h，若这段时间内气体吸收
的热量为Q，已知大气压强为p0，重力加速度为g，不计
器壁向外散失的热量及活塞与器壁间的摩擦，求：
(1)气体的压强；
(2)这段时间内气体的内能增加了多少？
(3)这段时间内气体的温度升高了多少？
解析：(1)p＝p0＋
(2)气体对外做功为
W＝pSh＝(p0＋)Sh＝(p0S＋mg)h
由热力学第一定律得：
ΔU＝Q－W＝Q－(p0S＋mg)h
(3)由盖-吕萨克定律得：＝
＝
解得：t′＝273＋2t
Δt＝t′－t＝273＋t.
答案：见解析