人教新版高中物理练习选择性必修 第3 册第 2 章 气体、固体与液体 Word版含解析

　气体、固体与液体
1．(多选)下列说法中正确的是________．
A．空气中水蒸气的实际压强与饱和汽压相差越大，越有利于水的蒸发
B．布朗运动是液体分子的运动，说明液体分子永不停息地做无规则热运动
C．水杯里的水面超出杯口但不溢出，是由于水的表面张力作用
D．单晶体具有物理性质各向异性的特征
E．温度升高，物体所有分子的动能都增大
答案　ACD
2．(多选)下列说法中正确的是________．
A．物体体积增大时，其分子势能一定增大
B．只要物体温度升高，其分子平均动能就一定变大
C．空气绝对湿度不变时，温度越高，相对湿度越小
D．给自行车打气越打越困难，主要是因为气体分子间斥力越来越大
E．液体表面层分子比内部分子稀疏，因此液体表面有收缩的趋势
BCE　[分子间距离从很小逐渐增大的过程中，分子势能先减小后增大，所以物体体积增大时，其分子势能不一定增大，故A错误．温度是分子平均动能的量度，只要物体温度升高，其分子平均动能就一定变大，故B正确．空气中水蒸气的实际压强与同温度水的饱和汽压之比叫做空气的相对湿度，空气绝对湿度不变时，温度越高，饱和汽压越大，相对湿度越小，故C正确；气体的分子间距较大，此时分子间作用力已经接近为零，故自行车打气越打越困难主要是因为胎内气体压强增大而非分子间相互排斥，故D错误；因液体表面层分子分布比内部稀疏，故分子间作用力表现为引力，液体表面有收缩趋势，故E正确．]
3．(2019·山东潍坊市一模)(多选)对于一定质量的理想气体，下列论述中正确的是________．
A．若单位体积内分子个数不变，当分子热运动加剧时，压强一定变大
B．若单位体积内分子个数不变，当分子热运动加剧时，压强可能不变
C．若气体的压强不变而温度降低，则单位体积内分子个数一定增加
D．若气体的压强不变而温度降低，则单位体积内分子个数可能不变
E．气体的压强由温度和单位体积内的分子个数共同决定
ACE　[单位体积内分子个数不变，当分子热运动加剧时，单位面积上的碰撞次数和碰撞的平均力都增大，因此这时气体压强一定增大，故A正确，B错误；若气体的压强不变而温度降低，则气体分子热运动的平均动能减小，则单位体积内分子个数一定增加，故C正确，D错误；气体的压强由气体的温度和单位体积内的分子个数共同决定，E正确．]
4．(2019·广东潮州模拟)(多选)下列四幅图的有关说法中不正确的是________．
A．分子间距离为r0时，分子间不存在引力和斥力
B．分子间距小于r0范围内分子间距离减小时，斥力增大引力减小，分子力表现为斥力
C．水面上的单分子油膜，在测量分子直径d大小时可把分子当作球形处理
D．食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性
E．猛推木质推杆，密闭的气体温度升高，压强变大，分子间表现为斥力，可看作是绝热变化
ABE　[当分子间距离为r0时，分子间存在的引力和斥力大小相等，所以分子力整体的效果为0，故A错误；分子间距小于r0范围内分子间距离减小时，斥力和引力都增大，但引力增大得慢，所以分子力表现为斥力，故B错误；水面上的单分子油膜，在测量油膜分子直径d大小时把它们当作球形处理，故C正确；晶体具有点阵结构，食盐属于晶体，食盐中的钠、氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性，故D正确；猛推木质推杆，外界对气体做正功，密闭的气体温度升高，压强变大，此时气体分子之间的距离仍然大于r0，分子之间的相互作用力仍然是引力，但是很小，几乎可以忽略不计，故E错误．]
5．(多选)如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A.其中，A、B和C、D为等温过程，B、C为等压过程，D、A为等容过程，则在该循环过程中，下列说法正确的是________．
A．A、B过程中，气体放出热量
B．B、C过程中，气体分子的平均动能增大
C．C、D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多
D．D、A过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化
E．若气体在B、C过程中内能变化量的数值为2
kJ，与外界交换的热量为7
kJ，则在此过程中气体对外做的功为5
kJ
ABE　[因为A、B为等温过程，压强变大，体积变小，故外界对气体做功，根据热力学第一定律有ΔE＝W＋Q，温度不变，则内能不变，故气体一定放出热量，选项A正确；B、C为等压过程，因为体积增大，由理想气体状态方程＝C可知，气体温度升高，内能增加，故气体分子的平均动能增大，选项B正确；C、D为等温过程，压强变小，体积增大，因为温度不变，故气体分子的平均动能不变，压强变小说明单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少，选项C错误；D、A为等容过程，体积不变，压强变小，由＝C可知，温度降低，气体分子的平均动能减小，故气体分子的速率分布曲线会发生变化，选项D错误；B、C为等压过程，体积增大，气体对外做功，该过程中气体的温度升高，则气体的内能增加2
kJ，气体从外界吸收的热量为7
kJ，气体对外界做功为5
kJ，故选项E正确．]
6．(2019·山东泰安一模)(多选)封闭在汽缸内一定质量的理想气体由状态A变到状态D，其体积V与热力学温度T关系如图所示，O、A、D三点在同一直线上．则________．
A．由状态A变到状态B过程中，气体吸收热量
B．由状态B变到状态C过程中，气体从外界吸收热量，内能增加
C．C状态气体的压强小于D状态气体的压强
D．D状态时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比A状态少
E．D状态与A状态，相等时间内气体分子对器壁单位面积的冲量相等
ADE　[由状态A变到状态B为等容变化，W＝0，温度升高，ΔU>0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，气体吸收热量Q>0，气体吸热，A正确；由状态B变到状态C过程中，内能不变，B错；C状态气体的压强大于D状态气体的压强，C错；D状态与A状态压强相等，D状态体积大，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比A状态少，D、E正确．]
7．(2019·云南昆明市一模)如图所示，两个边长为a＝10
cm的正方体密闭导热容器A、B，用一很细的玻璃管连接，玻璃管的下端刚好与B容器的底部平齐，玻璃管竖直部分长为L＝30
cm，初始时刻阀门K1、K2均关闭，B容器中封闭气体的压强为p1＝15
cmHg.外界环境温度保持不变．
(1)打开阀门K1，让水银缓慢流入B容器，求最终B容器中水银的高度；
(2)再打开阀门K2，向B容器中充入p0＝75
cmHg的气体，使B容器中恰好没有水银，求充入气体的体积．
解析　(1)打开阀门K1，稳定后，设B容器中水银的高度为h，容器底面积为S，初始时，B中封闭气体体积V1＝aS，气体压强p1＝15
cmHg，稳定时，B中封闭气体体积V2＝(a－h)S，气体压强p2＝(a－h＋L－h)ρg，根据玻意耳定律p1V1＝p2V2，解得h＝5
cm；
(2)打开阀门K2，向B容器中充入气体的体积为ΔV时，B容器中恰好没有水银，则B中封闭气体压强p3＝40
cmHg，由理想气体状态方程p1V1＋p0ΔV＝p3V1，解得ΔV＝3.3×10－4
m3.
答案　(1)5
cm　(2)3.3×10－4
m3
[能力提升练]
8．(2016·全国卷Ⅲ)一U形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞．初始时，管内汞柱及空气柱长度如图所示．用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时为止．求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离．已知玻璃管的横截面积处处相同；在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏；大气压强p0＝75.0
cmHg.环境温度不变．
解析　设初始时，右管中空气柱的压强为p1，长度为l1；左管中空气柱的压强为p2＝p0，长度为l2.活塞被下推h后，右管中空气柱的压强为p1′，长度为l1′；左管中空气柱的压强为p2′，长度为l2′.以cmHg为压强单位，由题给条件得
p1＝p0＋(20.0－5.00)cmHg
①
l1′＝cm
②
由玻意耳定律得p1l1＝p1′l1′
③
联立①②③式和题给条件得p1′＝144
cmHg
④
依题意p2′＝p1′⑤
l2′＝4.00
cm＋cm－h
⑥
由玻意耳定律可得p2l2＝p2′l2′
⑦
联立④⑤⑥⑦式和题给条件得h＝9.42
cm.
⑧
答案　144
cmHg　h＝9.42
cm
9．如图所示，导热良好、内壁光滑、长度为5l、横截面积为S的气缸A、B，A水平、B竖直固定，之间由一段容积可忽略的细管相连，整个装置置于温度为27
℃、大气压为p0的环境中，活塞C、D的质量及厚度均忽略不计．原长3l、劲度系数k＝的轻弹簧，一端连接活塞C、另一端固定在位于气缸A缸口的O点．开始活塞D距气缸B的底部为4l，后在D上放一质量为m＝的物体，气体为理想气体．
(1)求稳定后活塞D下降的距离；
(2)改变气缸内气体的温度使活塞D再回到初位置，则气体的温度应变为多少？
解析　(1)开始时被封闭气体的压强为p1＝p0，由受力平衡可知弹簧为原长，活塞C距气缸A的底部为2l，则气体总体积为V1＝6lS，物体放在活塞D上稳定后，被封闭气体的压强为p2＝p0＋＝2p0
设稳定时活塞C将弹簧向左压缩距离为l1，则对活塞C，有kl1＋p0S＝p2S
设稳定时A、B气缸内气体的总体积为xS
由玻意耳定律p1V1＝p2xS
联立解得x＝3l，l1＝0.5l
故活塞D下降的距离为Δl＝6l－x＋l1＝3.5l
(2)升高温度过程中，气体做等压变化，活塞C的位置不动，最终被封闭气体的体积为V2＝(6l＋l1)S，对最初和最终状态，由理想气体状态方程得＝
解得T2＝650
K
(结果得377
℃也对)
答案　(1)3.5l　(2)650
K(或377
℃)
10．(2017·全国卷Ⅰ)如图，容积均为V的汽缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通，阀门K2位于细管的中部，A、B的顶部各有一阀门K1、K3；B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)．初始时，三个阀门均打开，活塞在B的底部；关闭K2、K3，通过K1给汽缸充气，使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1.已知室温为27℃，汽缸导热．
(1)打开K2，求稳定时活塞上方气体的体积和压强；
(2)接着打开K3，求稳定时活塞的位置；
(3)再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20℃，求此时活塞下方气体的压强．
解析　(1)设打开K2后，稳定时活塞上方气体的压强为p1，体积为V1，依题意，被活塞分开的两部分气体都经历等温过程．由玻意耳定律得
p0V＝p1V1
①
(3p0)V＝p1(2V－V1)
②
联立①②式得
V1＝
③
p1＝2p0
④
(2)打开K3后，由④式知，活塞必定上升．设在活塞下方气体与A中气体的体积之和为V2(V2≤2V)时，活塞下方气体压强为p2.由玻意耳定律得
(3p0)V＝p2V2
⑤
由⑤式得
p2＝p0
⑥
由⑥式知，打开K3后活塞上升直到B的顶部为止；此时p2为p2′＝p0
(3)设加热后活塞下方气体的压强为p3，气体温度从T1＝300
K升高到T2＝320
K的等容过程中，由查理定律得
＝
⑦
将有关数据代入⑦式得
p3＝1.6p0
⑧
答案　(1)　2p0　
(2)活塞位于汽缸B顶部　(3)1.6p0
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