人教版高中物理选修3-3知识讲解，巩固练习（教学资料，补习资料）：第09章 章末测试

一、选择题（共8小题）
1．下列说法中正确的是
A．雨水没有透过布雨伞是因为液体表面存在张力
B．夏天荷叶上小水珠呈球状是由于液体表面张力使其表面积具有收缩到最小趋势的缘故
C．喷泉喷到空中的水形成一个个球形小水球是表面张力的结果
D．晶体一定具有规则形状，且有各向异性的特征
2．下列说法正确的是
A．当一定量气体吸热时，其内能可能减小
B．玻璃、石墨和金刚石都是晶体，木炭是非晶体
C．单晶体有固定的熔点，多晶体和非晶体没有固定的熔点
D．当液体与大气相接触时，液体表面层内的分子所受其他分子作用力的合力总是指向液体内部
3．甲、乙、丙、丁四位同学组成合作学习小组，对晶体和液晶的特点展开了讨论，他们的说法正确的是
A．甲说：晶体有单晶体和多晶体，单晶体有天然规则的几何外形
B．乙说：多晶体是由许多单晶体杂乱无章地组合而成的，所以多晶体没有固定的熔点
C．丙说：液晶就是液态的晶体，其光学性质与多晶体相似，具有各向异性
D．丁说：液晶是一种在分子结构上介于固体和液体之间的中间态，它具有液体的流动性，又像某些晶体那样具有光学各向异性
4．关于下列四幅图的说法，正确的是
甲 乙 丙 丁
A．甲图中估测油酸分子直径时，可把油酸分子简化为球形处理
B．乙图中，显微镜下看到的三颗微粒运动位置连线是它们做布朗运动的轨迹
C．烧热的针尖，接触涂上薄蜂蜡层的云母片背面上某点，经一段时间后形成图丙的形状，则说明云母为非晶体
D．丁图中分子间距离为r0时，分子间作用力F最小，分子势能也最小
5．有一块长方形的铜条，下列说法正确的是
A．这是一块单晶体，因为它有规则的几何外形
B．这是一块晶体，因为它有固定的熔点
C．这是一块多晶体，因为它由许多晶粒杂乱无章地排列而成
D．这是一块非晶体，因为它的物理性质表现为各向同性
6．下列说法正确的是
A．空气中水蒸气的压强越大，空气的相对湿度就越大
B．单晶体具有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点
C．水龙头中滴下的水滴在空中呈球状是由表面张力引起的
D．当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大
7．关于下列现象的说法正确的是
A．甲图说明分子间存在间隙
B．乙图在用油膜法测分子大小时，多撒痱子粉比少撒好
C．丙图说明，气体压强的大小既与分子平均动能有关，也与分子的密集程度有关
D．丁图水黾停在水面上的原因是水黾受到了水的浮力作用
8．有一款新型水杯，在杯的夹层中封入适量的固态物质，实现了“快速降温”和“快速升温”的功能，使用时，将水杯上下晃动几分钟，可以将100℃的开水降温至55℃左右的温水，也可以将冷水升温到55℃左右的温水，这款水杯被广泛成称为“55°杯”。依据上述说明，其工作原理是
A．首次使用时，必须加注冷水；降温时利用物质凝固放热；升温时利用熔化吸热
B．首次使用时，必须加注热水；降温时利用物质熔化吸热；升温时利用凝固放热
C．首次使用时，加注冷热水均可；降温时利用物质熔化吸热；升温时利用凝固放热
D．首次使用时，加注冷热水均可；降温时利用物质凝固放热；升温时利用熔化吸热
二、填空题（共2小题）
9．前段时间CCTV一1黄金时段播出的电视连续剧《雪域天路》为我们呈现了青藏铁路修建的全过程。在青藏铁路修建时遇到的最大问题就是多年冻土对路基的影响，夏天气温上升，冻土层中的冰吸热就要________，上面的路基就塌了，而冬天温度降低，冻土层的体积就要变大，上面的路基和钢轨就会被顶起来，一降一升，火车极易脱轨。为了解决这个问题，工程技术人员设计的几种方案中，有一种是在铁路的两旁插了许多叫做热棒的柱子，整个热棒是中空的，里面装有液氨。当路基温度升高时，液氨吸收热量发生________现象，气态氨上升到热棒的上端，通过散热片将热量传导给空气，此时气态氨放出热量发生________现象，变成了液态氨，又沉入棒底，这样，热棒就相当于一个“制冷机”。
10．水在不同温度下有不同的汽化热，温度升高，水的汽化热________（填“增大”或“减小”）。水在100℃时的汽化热是2.26×106 J/kg，它表示使1 kg 100℃的水变成100℃的水蒸气需吸热________，这些热量完全用于增加水分子的________。
三、计算题（共3小题）
11．如图所示，试说明晶体从开始加热到全部熔化为液体的过程中能的转化情况（分熔化前、熔化时、熔化后三个阶段说明）。
12．在沿海城市的秋天，白天的气温是30℃，空气的相对湿度是60%，天气预报提示夜里的气温要降到20℃，那么，空气中的水蒸气会不会成为饱和汽？为什么？（30 ℃时，水的饱和汽压为4.23×103 Pa，20℃时水的饱和汽压为2.33×103 Pa）
13．石墨和金刚石都是由碳原子构成的晶体，它们的空间点阵不同，已知碳的摩尔质量M=12.0 g/mol，石墨的密度为ρ1=2.25 g/cm3，金刚石的密度ρ2=3.52 g/cm3。试求石墨和金刚石中相邻原子间的平均距离各为多大。
参考答案
1．ABC【详细解析】雨水不能透过布雨伞，是因为液体表面存在张力，A正确；荷叶上小水珠与喷泉喷到空中的水形成一个个球形小水珠均呈球状，是由于液体表面张力使其表面积具有收缩到最小趋势的缘故，BC正确；单晶体一定具有规则形状，且单晶体有各向异性的特征，D错误。
【名师点睛】对固体和液体知识的考查，涉及晶体和非晶体、表面张力、浸润、液晶、饱和汽和饱和汽压、湿度等方面，应结合分子动理论、热力学定律等知识加强识记和理解能力。
3．AD【解析】晶体有单晶体和多晶体，单晶体有天然规则的几何外形，A正确；多晶体是由许多单晶体杂乱无章地组合而成的，所以多晶体没有规则的几何外形，但凡是晶体都有固定的熔点，B错误；液晶是一种在分子结构上介于固体和液体之间的中间态，它具有液体的流动性，又像某些晶体那样具有光学各向异性，C错误，D正确。
4．AD【解析】在估测油酸分子直径时，我们把油酸分子简化为了球形，并在水面上形成了单分子油膜，故A正确；乙图中，显微镜下观察到的是每隔30 s时微粒的位置，不是布朗运动的轨迹，故B错误；晶体具有各向异性，而非晶体和多晶体具有各向同性，由图可知，其为各向异性，说明云母为单晶体，故C错误；D图中分子间距离为r0时，分子间作用力的合力F最小为零，分子势能也最小，故D正确。故选AD。
【名师点睛】本题考查热学的基本内容，在学习热学时要注意全面综合分析，每个知识点均可作为考点出题。
5．BC【解析】长方形铜条是由许多晶粒杂乱无章地排列组合而成，由于外部作用小，晶粒可组合成不同形状的几何体，它有确定的熔点，且具有各向同性，故本题应选B、C。
7．C【解析】两铅块相互挤压后粘在一起，是因为分子间相互吸引而造成的，故A错误；在用油膜法测分子大小时，应少撒痱子粉以便于实验，故B错误；C图可以说明，气体压强的大小既与分子动能有关，也与分子的密集程度有关，故C正确；水黾停在水面上的原因是水黾受到了水的表面张力的作用，故D错误，故选C。
8．B【解析】首次使用时，必须加注开水倒入杯中，此时固态物质被熔化，此过程固态物质会吸收热量，当水的温度下降到55℃以下时，此时固态物质会凝固，会放出热量，在此过程中水能较长时间保持水温不变。故选：B。
【名师点睛】物质由固态变为液态的过程是熔化，熔化需要吸热；物质由液态变为气态的过程是汽化，汽化需要吸热；物质由液态变为固态叫凝固，凝固过程要放出热量。
9．熔化 汽化 液化
在青藏铁路修建时遇到的最大问题就是多年冻土对路基的影响，夏天气温上升，冻土层中的冰吸热就要熔化，上面的路基就塌了；而冬天温度降低，冻土层的体积就要变大，上面的路基和钢轨就会被顶起来，一降一升，火车极易脱轨。为了解决这个问题，工程技术人员设计的几种方案中，有一种是在铁路的两旁插了许多叫做热棒的柱子，整个热棒是中空的，里面装有液氨。当路基温度升高时，液氨吸收热量发生汽化现象，气态氨上升到热棒的上端，通过散热片将热量传导给空气，此时气态氨放出热量发生液化现象，变成了液态氨，又沉入棒底，这样，热棒就相当于一个“制冷机”。故答案为：熔化；汽化；液化。
11．见解析
（1）熔化前，晶体从外界吸收能量，主要用来增加组成点阵结构的微粒的平均动能，使物体的温度升高，其体积一般也有所增大，也有小部分能量用来增加微粒的势能。
（2）熔化时，当温度升高到熔点时，点阵结构中的一部分微粒已有足够的动能，能够克服其他微粒的束缚离开平衡位置，破坏点阵结构，开始熔化。继续加热，微粒所吸收的热量不再用来增加其平均动能，而完全消耗在破坏点阵结构所需的能量上，即用来增加势能。
（3）熔化后，液体吸收的能量主要转变为分子动能，只要继续加热，温度就会升高。
12．见解析
根据题意，30℃时，水的饱和汽压为p1＝4.23×103 Pa，当此时的相对湿度为60%时，空气的绝对湿度为p＝4.23×103×60%＝2.54×103 Pa。
当夜里的气温变为20 ℃时，水的饱和汽压为p2＝2.33×103 Pa<2.54×103 Pa。
此时的饱和汽压小于白天时水的实际汽压，所以水会凝结，水蒸气仍然是饱和汽。
因此会成为饱和汽，因为夜里的饱和汽压小于白天水的实际汽压。
13．2.57×10-10 m 2.21×10-10 m
金刚石与石墨都是原子晶体，由于原子间距很小，我们可以认为原子是紧密排列的，相邻原子间的距离等于原子的直径（把原子视为球形）。摩尔体积
一个原子体积
把原子视为小球
整理得
代入数据得