高中物理人教版能力提升练习 选修3-3 　固体、液体与气体 Word版含解析

1.(多选)(2020·桂林模拟)下列说法正确的是 (　　)
A.天然石英表现为各向异性,是由于组成该物质的微粒在空间的排列是规则的
B.在不考虑分子势能的情况下,质量和温度相同的氢气和氧气内能相同
C.根据=恒量,可知液体的饱和汽压与温度和体积有关
D.在分子间的距离r=r0时,分子间的引力和斥力都不为零但大小相等,分子势能最小
E.液体表面张力使液面具有收缩趋势,因为在液体表面层内分子间的作用力表现为引力
【解析】选A、D、E。天然石英表现为各向异性,是由于组成该物质的微粒在空间的排列是规则的,具有空间上的周期性,故A项与题意相符;质量相等的氢与氧比较,氢的物质的量较多,温度相等则分子的平均动能相等,所以在不考虑分子势能的情况下,质量和温度相同的氢气和氧气内能不相同,故B项与题意不相符;同一种液体的饱和汽压仅仅与温度有关,与体积无关,故C项与题意不符;在分子间的距离r=r0时,分子间的引力和斥力都不为零但大小相等,合力为零,分子势能最小,故D项与题意相符;液体表面张力使液面具有收缩趋势,因为在液体表面层内分子间的作用力表现为引力,故E项与题意相符。
【补偿训练】
　　(多选)下列说法正确的是 (　　)
A.气体扩散现象表明气体分子间只存在斥力
B.高压气体的体积很难被压缩,表明高压气体分子间无间隙
C.热量总是自发地从分子平均动能较大的物体传递到分子平均动能较小的物体
D.液晶具有流动性,其光学性质表现为各向异性
E.液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离,所以液体表面存在表面张力
【解析】选C、D、E。扩散现象说明分子在做无规则运动,不能说明分子间只存在的斥力,故A错误;高压气体的体积很难被压缩,说明气体压强大,故B错误;热量总是自发地从温度高的物体传递到温度低的物体,而温度是分子平均动能的标志,故C正确;液晶是一类介于晶体与液体之间的特殊物质,它具有流动性,光学性质表现为各向异性,故D正确;液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离,分子之间的作用力表现为引力,所以液体表面存在表面张力,故E正确。
2.关于下列现象的说法中正确的是 (　　)
A.图甲说明薄板是非晶体
B.图乙在用油膜法测分子大小时,多撒痱子粉比少撒得到的实验数据更准确
C.丙图说明,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
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
【解析】选C。图甲说明薄板具有各向同性,但多晶体也具有各向同性;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;如图丙可以说明,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。
3.(2019·北京高考)下列说法正确的是 (　　)
A.温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度
B.内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和
C.气体压强仅与气体分子的平均动能有关
D.气体膨胀对外做功且温度降低,分子的平均动能可能不变
【解析】选A。温度是分子平均动能的宏观表现,温度越高,分子热运动越剧烈,选项A正确;物体的内能是物体内所有分子的热运动动能和分子之间由于相互作用而具有的分子势能之和,选项B错误;气体压强与温度和体积有关,体积大小影响分子密度,选项C错误;气体温度降低,分子平均动能减小,选项D错误。
4.(多选)(2020·桂林模拟)下列说法正确的是 (　　)
A.悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动
B.空气的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果
C.彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点
D.高原地区水的沸点较低,这是高原地区温度较低的缘故
E.干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度,这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果
【解析】选B、C、E。水中花粉的布朗运动,反映的是水分子的热运动规律,则A项不合题意。正是水的表面张力使空气中雨滴呈球形,则B项符合题意。液晶的光学性质是各向异性,液晶显示器正是利用了这种性质,故C项符合题意。高原地区大气压较低,对应的水的沸点较低,D项不合题意。因为纱布中的水蒸发吸热,则同样环境下湿泡显示的温度较低,E项符合题意。
5.(多选)(2020·南宁模拟)关于热现象和热学规律,下列说法正确的是
(　　)
A.布朗运动表明了构成悬浮微粒的分子在做无规则运动
B.两个分子的间距从极近逐渐增大到10r0(r0为平衡位置时分子间距)的过程中,分子间的引力和斥力都在减小
C.物体的内能变化时,它的温度一定改变
D.封闭气体对容器壁的压强是气体分子对容器壁的碰撞引起的
E.晶体熔化过程中,晶体分子平均动能不变,晶体分子势能总和增加
【解析】选B、D、E。布朗运动是悬浮微粒的无规则运动,表明液体分子在做无规则运动,选项A错误;两个分子的间距从极近逐渐增大到10r0(r0为平衡位置时分子间距)的过程中,分子间的引力和斥力都在减小,选项B正确;物体的内能与物体的温度、体积等都有关系,则当物体的内能变化时,它的温度不一定改变,选项C错误;封闭气体对容器壁的压强是气体分子对容器壁的碰撞引起的,选项D正确;晶体熔化过程中吸收热量,但是温度不变,晶体分子平均动能不变,晶体分子势能总和增加,选项E正确。
6.如图所示,一端封闭、一端开口的U形管竖直放置,管中有两段水银柱封闭着a、b两部分气体,若保持a部分气体温度不变,使b部分气体温度缓慢升高,则
(　　)
A.a的体积和压强不变;b的体积变大,压强不变
B.a的体积变小,压强变大;b的体积变大,压强变小
C.a的体积变小,压强变大;b的体积变大,压强不变
D.a和b的体积都变大,压强都变小
【解析】选A。根据pb=p0+ρgh1=pa+ρgh2,水银柱高度差不变,所以ab两部分压强均不变;又a部分气体温度不变,使b部分气体温度缓慢升高,根据理想气体状态方程=C可知,a部分体积也不变,b部分体积减小;故A正确,B、C、D错误。
7.如图所示,一定质量的理想气体分别在温度T1和T2情形下做等温变化的p-V图象,则下列关于T1和T2大小的说法,正确的是 (　　)
A.T1大于T2　　　 B.T1小于T2
C.T1等于T2 D.无法比较
【解析】选A。根据一定质量的理想气体状态方程=C,结合图象的含义可正确解答。
由图示图象可知,当体积V相等时,p1>p2,由理想气体状态方程:=C可知,T1>T2;
故选A。
8. (多选)如图所示,U形管A、B内装有一部分水银,通过橡胶软管与玻璃管C相连,C管竖直插入水银槽中,若A、B、C三管内径相同,U形管两侧液面高度差为h,中间封有一段空气,则 (　　)
A.C管内外水银面的高度差小于h
B.若将C管向下移动少许,稳定后h变大,气体体积变小
C.若环境温度降低,则A管水银面上升的高度等于C管水银面上升的高度
D.若再往水银槽内注入一些水银,则C管水银面上升的高度大于A管水银面下降的高度
【解析】选B、D。根据AB水银面的高度差求出封闭气体的压强,再确定C管内外水银面的高度差。若将C管向下移动少许,封闭气体的压强增大,B管内水银面沿管壁上升。若往B管注入一些水银,封闭气体的压强增大,气体的体积减小,A管水银面上升的高度大于C管水银面下降的高度。若环境温度升高,封闭气体的压强增大,A管水银面下降的高度大于C管水银面下降的高度。设C管内外水银面的高度差为h′,则封闭气体的压强为p0+h=p0+h′,则有h′=h,即C管内外水银面的高度差为h。故A错误。若将C管向下移动少许,假设水银柱不动,则气体体积减小,根据玻意耳定律得封闭气体的压强增大,所以C管内水银面沿管壁下降,即高度差增大。故B正确。若环境温度降低,封闭气体的压强减小,A管水银面上升的高度小于C管水银面上升的高度。故C错误。若往B管注入一些水银,封闭气体的压强增大,根据玻意耳定律可知,气体的体积减小,A管水银面上升的高度大于C管水银面下降的高度。故D正确。
9.某小组利用如下装置研究“一定质量气体温度不变时,压强与体积的关系”。
如图所示,带刻度的注射器内封闭了一定质量的气体,推动活塞可以改变气体体积V,实验所用测量压强的装置较特殊,测量的是注射器内部气体和外部大气(压强为p0)的压强差Δp,在多次改变体积后,得到如下数据:
Δp/×105 Pa
0
0.11
0.25
0.43
0.67
V/mL
10
9
8
7
6
(1)图中装置1为__________,装置2为__________。?
(2)每次气体的状态调整后,都要等一会儿再记录数据,这是为了__________
_______________　。?
(3)研究小组基于数据,以Δp为y轴,作出的函数图线为直线,则x轴是__________。?
(4)若图象斜率为k,该直线的函数表达式是__________,图象纵轴截距的绝对值的物理含义是__________。?
【解题指南】(1)图中装置1为压强传感器,装置2为数据采集器。
(2)每次气体的状态调整后,都要等一会儿再记录数据,这是为了使封闭气体的温度不变。
(3)研究小组基于数据,以Δp为y轴,作出的函数图线为直线,则x轴是。
(4)根据pV=C,利用数学知识写出直线的函数表达式,再分析图象纵轴截距的绝对值的物理含义。
【解析】实验中所用的是测量压强的装置,所以图中装置1为压强传感器,装置2为数据采集器。每次气体的状态调整后,都要等一会儿再记录数据,这是为了充分的热交换,保持封闭气体的温度不变。
封闭气体的压强p=p0+Δp
根据pV=C得 (p0+Δp)V=C
变形得Δp=C·-p0,
据题知,C=k
整理得Δp=k·-p0,
可知,图象纵轴截距的绝对值的物理含义是大气压强
答案:(1)压强传感器　数据采集器
(2)充分的热交换,保持封闭气体的温度不变
(3)　(4)Δp=k·-p0　大气压强
10. (2020·铜仁模拟)如图所示,在长为L=61 cm的一端封闭、另一端开口向上的竖直细玻璃管内,用4 cm高的水银柱封闭着38 cm长的理想气体,管内外气体的温度均为27 ℃,大气压强p0=76 cmHg。
(1)若缓慢对玻璃管加热,当水银柱上表面与管口刚好相平时,求管中气体的温度;
(2)若保持管内温度始终为27 ℃,现将玻璃管缓慢放至水平时,求管中气体的长度。
【解析】 (1)设玻璃管横截面积为S,以管内封闭气体为研究对象,气体经等压膨胀,则
T1=300 K,V1=38 cm×S,V2=57 cm×S
由盖·吕萨克定律得=,得T2=450 K。
(2)气体等温变化,压强为p3=76 cmHg,气体长度为H cm,V3=HS,
p1=(76+4)cmHg=80 cmHg
由玻意耳定律:p1V1=p3V3,得H=40 cm
答案:(1)450 K　(2) 40 cm
11.如图所示,喷洒农药用的某种喷雾器。其药液桶的总容积为15 L,装入药液后,封闭在药液上方的空气体积为2 L,打气筒活塞每次可以打进1 atm、150 cm3的空气,忽略打气和喷药过程气体温度的变化。
(1)若要使气体压强增大到2.5 atm,应打气多少次?
(2)如果压强达到2.5 atm时停止打气,并开始向外喷药,那么当喷雾器不能再向外喷药时,桶内剩下的药液还有多少升?
【解题指南】(1)选择里面原有气体和打进气体的整体作为研究对象,运用玻意耳定律,即可求出要使药液上方的气体压强增大到2.5 atm时应打气的次数。
(2)运用玻意耳定律结合几何关系,即可求出剩下药液的体积。
【解析】(1)设应打n次,则有:
p1=1 atm,V1=150 cm3·n+2 L=0.15 nL+2 L,
p2=2.5 atm,V2=2 L
根据玻意耳定律得:p1V1=p2V2
解得n=20
(2)由题意可知:V1′=2 L,p1′=2.5 atm;p2′=1 atm,
根据玻意耳定律得p1′V1′=p2′V2′
V2′=V1′=5 L
剩下的药液:V=15 L-5 L=10 L。
答案:(1)要使药液上方的气体压强增大到2.5 atm,应打气20次
(2)当喷雾器不能再向外喷药时,筒内剩下的药液还有10 L
12.(2019·全国卷Ⅰ)热等静压设备广泛应用于材料加工中。该设备工作时,先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中,然后炉腔升温,利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理,改善其性能。一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为0.13 m3,炉腔抽真空后,在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中。已知每瓶氩气的容积为3.2×10-2 m3,使用前瓶中气体压强为1.5×107 Pa,使用后瓶中剩余气体压强为2.0×106 Pa;室温温度为27 ℃。氩气可视为理想气体。
(1)求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强;
(2)将压入氩气后的炉腔加热到1 227 ℃,求此时炉腔中气体的压强。
【解析】(1)设初始时每瓶气体的体积为V0,压强为p0;使用后气瓶中剩余气体的压强为p1。假设体积为V0、压强为p0的气体压强变为p1时,其体积膨胀为V1。由玻意耳定律
p0V0=p1V1 ①
被压入进炉腔的气体在室温和p1条件下的体积为
V1′=V1-V0 ②
设10瓶气体压入完成后炉腔中气体的压强为p2,体积为V2。由玻意耳定律
p2V2=10p1V1′ ③
联立①②③式并代入题给数据得
p2=3.2×107 Pa④
(2)设加热前炉腔的温度为T0,加热后炉腔温度为T1,气体压强为p3,由查理定律
= ⑤
联立④⑤式并代入题给数据得
p3=1.6×108 Pa⑥
答案:(1)3.2×107 Pa　(2)1.6×108 Pa