高中物理教科版选修3-3限时集训　 固体、液体和气体 Word版含解析

固体、液体和气体
1．(多选)(2018·全国卷Ⅱ)对于实际的气体，下列说法正确的是(　　)
A．气体的内能包括气体分子的重力势能
B．气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能
C．气体的内能包括气体整体运动的动能
D．气体的体积变化时，其内能可能不变
E．气体的内能包括气体分子热运动的动能
BDE　[实际气体的内能包括气体分子间相互作用的势能和分子热运动的动能，当气体体积变化时影响的是气体的分子势能，内能可能不变，所以B、D、E正确，A、C错误。]
2．(2019·南京检测)把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，它的尖端就变钝了。产生这一现象的原因是(　　)
A．玻璃是非晶体，熔化再凝固后变成晶体
B．玻璃是晶体，熔化再凝固后变成非晶体
C．熔化的玻璃表面分子间表现为引力使其表面绷紧
D．熔化的玻璃表面分子间表现为斥力使其表面扩张
C　[玻璃是非晶体，熔化再凝固后仍然是非晶体，故A、B错误；玻璃裂口尖端放在火焰上烧熔后尖端变钝，是表面张力的作用，因为表面张力具有减小表面积的作用，即使液体表面绷紧，故C正确，D错误。]
3.(多选)(2019·武汉模拟)固体甲和固体乙在一定压强下的熔解曲线如图所示，横轴表示时间t，纵轴表示温度T。下列判断正确的有(　　)
A．固体甲一定是晶体，固体乙一定是非晶体
B．固体甲不一定有确定的几何外形，固体乙一定没有确定的几何外形
C．在热传导方面固体甲一定表现出各向异性，固体乙一定表现出各向同性
D．固体甲和固体乙的化学成分有可能相同
E．图线甲中ab段温度不变，所以甲的内能不变
ABD　[晶体具有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，所以固体甲一定是晶体，固体乙一定是非晶体，故A正确；固体甲若是多晶体，则不一定有确定的几何外形，固体乙是非晶体，一定没有确定的几何外形，故B正确；在热传导方面固体甲若是多晶体，则一定不表现出各向异性，固体乙一定表现出各向同性，故C错误；固体甲一定是晶体，有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体，则固体甲和固体乙的化学成分有可能相同，故D正确；晶体在熔化时温度不变，但由于晶体吸收热量，内能在增大，故E错误。]
题组二：气体的性质
4.(2019·上海检测)一定质量的理想气体，状态变化由a到b到c，其p-T图中直线ab平行p坐标轴，直线bc通过坐标原点，三状态的体积分别为Va、Vb、Vc，则根据图象可以判定(　　)
A．Va>Vb　　 B．Va＝Vb
C．Vb>Vc D．Vb＝Vc
D　[根据理想气体状态方程有＝C，其中a→b过程温度不变，压强减少，即体积增大，故Va5.(2019·洛阳模拟)一定质量理想气体的状态变化如图所示，则该气体(　　)
A．状态b的压强大于状态c的压强
B．状态a的压强大于状态b的压强
C．从状态c到状态d，体积减小
D．从状态a到状态c，温度不变
A　[分别过a、b、c、d四个点作出等压变化线，如图所示。在V-T图象中，斜率越大，压强越小，所以pa6.(2019·上海检测)如图所示，下端用橡皮管连接的两根粗细相同的玻璃管竖直放置，右管开口，左管内被封闭一段气体，水银面比右管低，现保持左管不动，为了使两管内水银面一样高，下面采取的措施可行的是(　　)
A．减小外界气压
B．从U形管的右管向内加水银
C．把U形管的右管向上移动
D．把U形管的右管向下移动
D　[要使两管内水银面一样高，左管中空气的压强应减小，由玻意耳定律可知，气体的体积应增大，右管必须向下移动，D正确。]
[考点综合练]
7.(2019·石家庄模拟)如图所示，粗细均匀的U形管竖直放置，左管上端封闭，右管上端开口，下端正中开口处有一开关K，K关闭，管中装有水银，左右两管中的水银面在同一水平线上，左管中的空气柱长度L1＝21 cm。控制开关K缓慢放出一些水银，使左管液面比右管液面高h1＝25 cm时关闭开关K。已知大气压强p0＝75 cmHg，环境温度不变。求：
(1)放出水银后左管空气柱的长度L2；
(2)放出这些水银后，再从右管口缓慢注入水银，使得右管液面比左管液面高h2＝15 cm，需在右管中加入的水银柱长度H。
解析：(1)设U形管的横截面积为S，水银的密度为ρ，根据玻意耳定律有p0L1S＝(p0－ρgh1)L2S
解得L2＝31.5 cm。
(2)设此时左管中空气柱的长度为L3，根据玻意耳定律有
p0L1S＝(p0＋ρgh2)L3S
由几何关系得H＝2(L2－L3)＋h1＋h2
解得H＝68 cm。
答案：(1)31.5 cm　(2)68 cm
8.(2019·遂宁模拟)A、B是体积相同的汽缸，B内有一导热的、可在汽缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞C，D为不导热的阀门。起初，阀门关闭，A内装有压强p′1＝2.0×105 Pa，温度T′1＝300 K的氮气。B内装有压强p′2＝1.0×105 Pa，温度T′2＝600 K的氧气。打开阀门D，活塞C向右移动，最后达到平衡，以V1和V2分别表示平衡后氮气和氧气的体积，则V1∶V2等于多少？(假定氧气和氮气均为理想气体，并与外界无热交换，连接汽缸的管道体积可忽略)
解析：对于A容器中的氮气，
初状态：压强p′1＝2.0×105 Pa，体积V′1＝V，温度T′1＝300 K
末状态：压强p1，体积V1，温度T1＝T
根据理想气体的状态方程可得＝
对于B容器中的氧气，
初状态：压强p′2＝1.0×105 Pa，体积V′2＝V，温度T′2＝600 K
末状态：压强p2，体积V2，温度T2＝T
根据理想气体状态方程可知＝
根据活塞受力平衡可得p1＝p2
联立以上各式解得＝。
答案：4∶1
9.(2019·襄阳模拟)如图所示，横截面积分别为SA＝1 cm2、SB＝0.5 cm2的两个上部开口的柱形汽缸A、B，底部通过体积可以忽略不计的细管连通，A、B两个汽缸内分别有两个不计厚度的活塞，质量分别为mA＝1.4 kg、mB＝0.7 kg。A汽缸内壁粗糙，活塞与汽缸间的最大静摩擦力Ff＝3 N，B汽缸内壁光滑，且离底部2h高处有一活塞销。当汽缸内充有某种理想气体时，A、B中的活塞距底部均为h，此时气体温度T0＝300 K，外界大气压p0＝1.0×105 Pa。现缓慢升高气体温度，(g取10 m/s2)求：
(1)当汽缸B中的活塞刚好被活塞销卡住时，气体的温度T1；
(2)当汽缸A中的活塞刚要滑动时，气体的温度T2。
解析：(1)此过程为等压过程，由盖—吕萨克定律得
＝
初状态：温度T0＝300 K，体积V0＝SAh＋SBh＝1.5hSA
末状态：体积V1＝SAh＋2SBh＝2hSA
解得T1＝400 K。
(2)气体做等容变化，最初，对B活塞有p1SB＝p0SB＋mBg
解得p1＝2.4×105 Pa
活塞要动时，对A活塞有p2SA＝p0SA＋mAg＋Ff
解得p2＝2.7×105 Pa
由查理定律得＝
解得T2＝450 K。
答案：(1)400 K　(2)450 K
10．(2015·海南高考)如图，一底面积为S、内壁光滑的圆柱形容器竖直放置在水平地面上，开口向上，内有两个质量均为m的相同活塞A和B；在A与B之间、B与容器底面之间分别封有一定量的同样的理想气体，平衡时体积均为V。已知容器内气体温度始终不变，重力加速度大小为g，外界大气压强为p0。现假设活塞B发生缓慢漏气，致使B最终与容器底面接触。求活塞A移动的距离。
解析：初始状态下A、B两部分气体的压强分别设为pAO、pBO，则对活塞A、B由平衡条件可得：
p0S＋mg＝pAOS
pAOS＋mg＝pBOS
最终状态下两部分气体融合在一起，压强设为p，体积设为V′，对活塞A由平衡条件有
p0S＋mg＝pS
对两部分气体由理想气体状态方程可得
pAOV＋pBOV＝pV′
设活塞A移动的距离为h，则有
V′＝2V＋hS
联立以上各式可得
h＝。
答案：