第二章《固体、液体和气体》单元试卷测试—2021-2022学年高二下学期物理粤教版选修3-3word版含答案

第二章《固体、液体和气体》单元试卷测试-2021-2022年高中物理粤教版物理选修3-3
一、单选题
1．下列说法不正确的是（　　）
A．多晶体有确定的熔点
B．晶体和非晶体在适当的条件下是可以相互转化的
C．气体向真空的自由膨胀过程是不可逆过程
D．常见的金属都是非晶体
2．2020年，“嫦娥五号”探测器胜利完成月球采样任务并返回地球。探测器上装有用石英制成的传感器，其受压时表面会产生大小相等、符号相反的电荷——“压电效应”。如图所示，石英晶体沿垂直于x轴晶面上的压电效应最显著，则石英晶体（　　）
A．具有各向异性的压电效应 B．没有确定的熔点
C．有确定的几何形状 D．是多晶体
3．对固体和液体性质的理解，下列说法正确的是（　　）
A．晶体的物理性质都具有各向异性
B．液晶具有液体的流动性，同时具有晶体的各向异性
C．当两块薄玻璃板间有一层水膜时，在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开，这是由于水膜具有表面张力的缘故
D．液体表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部
4．下列说法正确的（　　）
A．毛细管插入不浸润液体中，管内液面会上升
B．明矾表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则
C．两分子的间距逐渐增大的过程，则分子势能可能先减少，后增加
D．在太空的空间站中，自由飘浮的水滴呈球形，这是万有引力作用的结果
5．如图所示，一个横截面积为S的内壁光滑圆筒形容器竖直固定放置，容器中静止的金属圆板A的上表面水平，下表面倾斜，下表面与水平面的夹角为。已知圆板质量为M，大气压强为，则容器内气体压强等于（　　）
A． B．
C． D．
6．如图所示为某同学设计的喷药装置，内部装有8L药液，上部密封1atm的空气1L，保持阀门关闭，再充入1atm的空气0.2L，设在所有过程中空气可看成理想气体，且温度不变，下列说法错误的是（　　）
A．充气后，密封气体的压强增大为1.2atm
B．充气后，密封气体的分子平均动能不变
C．打开阀门后，密封气体对外界做正功
D．打开阀门后，不再充气也能把药液喷光
7．两个容器A、B用截面均匀的水平玻璃管相通，如图所示，A、B中所装气体温度分别为10℃和20℃，水银柱在管中央平衡，如果两边温度都升高10℃，则水银将（　　）
A．向左移动 B．向右移动 C．不动 D．无法确定
8．下列说法中正确的是（　　）
A．液体上方的蒸汽达到饱和时就不会有液体分子从液面飞出
B．单晶体有固定的熔点且物理性质具有各向同性
C．液体不浸润某种固体，则附着层内部液体分子相互吸引
D．当人感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大
9．关于固体、液体和物态变化，下列说法正确的是（　　）
A．当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大
B．当人们感到潮湿时，空气的相对对湿度一定较小
C．一定质量的理想气体，在压强不变时，气体分子每秒对器壁单位面积碰撞次数随着温度升高而减少
D．水的饱和汽压随温度和体积的增大而增大
10．一定质量的理想气体经过一系列变化过程，如图所示。下列说法中正确的是（ ）
A．b→c过程中，气体压强不变，体积增大
B．a→b过程中，气体体积增大，压强减小
C．c→a过程中，气体压强增大，体积变小
D．c→a过程中，气体内能增大，体积变小
二、多选题
11．关于固体、液体和气体，下列说法正确的是（　　）
A．固体可以分为晶体和非晶体两类，晶体都有确定的几何形状
B．空气的相对湿度越大，空气中水蒸气的压强越接近同一温度时水的饱和汽压
C．在围绕地球运行的航天器中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果
D．液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些多晶体相似，具有各向同性
12．对下列图中一定质量的理想气体图像的分析，正确的是（　　）
A．甲图中理想气体的体积一定不变
B．乙图中理想气体的温度一定不变
C．丙图中理想气体的压强一定不变
D．丁图中理想气体从到，可能经过了温度先降低后升高的过程
13．一定质量的理想气体，处于某一状态，要使它的压强经过变化又回到初始状态值，用下列哪些方法可能实现（　　）
A．先保持温度不变，使它的体积膨胀，接着保持体积不变而降低温度
B．先保持温度不变，使它的体积缩小，接着保持体积不变而降低温度
C．先保持体积不变，升高温度，接着保持温度不变而使它的体积膨胀
D．先保持体积不变，升高温度，接着保持温度不变而使它的体积缩小
14．回热式制冷机是一种极低温设备，制冷极限约50 K。某台回热式制冷机工作时，一定量的氦气（可视为理想气体）缓慢经历如图所示的四个过程。已知状态A、B的温度均为27 ℃，状态C、D的温度均为－133 ℃，下列判断正确的是（　　）
A．气体由状态A到状态B的过程，温度先升高后降低
B．气体由状态B到状态C的过程，内能保持不变
C．气体由状态C到状态D的过程，气体对外做功
D．气体由状态D到状态A的过程，其热力学温度与压强成正比
15．下列说法正确的是（　　）
A．当分子间距离为时，分子间既不存在引力也不存在斥力
B．气体做等温膨胀时，气体分子单位时间对汽缸壁单位面积的碰撞次数将变少
C．液晶像液体一样具有流动性，其光学性质与某些多晶体相似，表现出各向同性
D．空气的相对湿度越大，空气中水蒸气的压强就越接近同一温度时水的饱和汽压
E.水黾能够站在水面上，是表面张力作用的结果
16．如图所示，10℃的氧气和20℃的氢气体积相同，汞柱在连通两容器的细管中央，下面的叙述中，正确的是（　　）
A．氧气和氢气的温度都升高10℃时，汞柱不移动
B．当氧气和氢气的温度都升高10℃时，汞柱将向右移
C．当氧气温度升高10℃，氢气温度升高20℃时，汞柱向左移
D．当氧气温度升高10℃，氢气温度升高20℃时，汞柱不会移动
三、实验题
17．某同学利用如图所示的装置，来测定一颗形状不规则的石子的体积，图（a）中A为压强传感器，A与计算机相连，可以直接读出注射器内封闭气体的压强，注射器与传感器A之间的软管内气体的体积不能忽略。
（1）将石子装进注射器，通过推、拉活塞改变封闭气体的体积和压强。操作中，为了减小误差请写出两种减小误差的方法___________；若实验过程中不慎将活塞拔出针筒，则必须废除之前获得的数据，重做实验，这是为了________。
（2）实验中通过活塞所在刻度读取了多组气体体积V及对应压强p，为了在坐标系中获得直线图像，应取y轴、x轴分别为_________（选填“V、”或“p、”）
（3）选择合适的坐标后，该同学通过描点作图，得到直线的函数图像如图（b）所示，若已知传感器和注射器连接处的软管容积为，则这颗石子的体积为__________。
（4）若该同学整个过程操作正确，则随着V的减小，p、V乘积会________（填“变大”、“不变”或“变小”）。
18．如图所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，操作步骤如下：
①在注射器内用活塞封闭一定质量的气体，将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接起来；
②移动活塞至某一位置，记录此时注射器内封闭气体的体积V1和由计算机显示的气体压强值p1；
③重复上述步骤②，多次测量并记录；
④根据记录的数据，作出相应图像，分析得出结论。
（1）关于本实验的基本要求，下列说法中正确的是 _______（选填选项前的字母）。
A．移动活塞时应缓慢一些 B．封闭气体的注射器应密封良好
C．必须测出注射器内封闭气体的质量 D．必须测出注射器内封闭气体的温度
（2）为了能最直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系，应作出________（选填“p-V”或“”）图像。对图线进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条直_______线，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。
（3）在不同温度环境下，另一位同学重复了上述实验，实验操作和数据处理均正确。环境温度分别为T1、T2，且T1>T2。在如图所示的四幅图中，可能正确反映相关物理量之间关系的是______（选填选项的字母）。
四、解答题
19．如图所示，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口a和b，a、b间距为h，b距缸顶的高度为H；活塞只能在a，b间移动，其上方密封有一定质量的理想气体。已知活塞质量为m，面积为S，厚度可忽略；不计活塞和汽缸壁之间的摩擦，开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为p0，温度均为T0，现在设法冷却汽缸中的气体，直至活塞刚好到达b处，求此时汽缸内气体的温度（重力加速度大小为g）
20．如图所示，竖直放置的一粗细均匀的U形管A侧上端封闭，B侧上端与大气相通。U形管下端开口处阀门K关闭时，A侧空气柱的长度l=10cm，B侧水银面比A侧水银面高h=3cm。现将阀门K打开，从U形管中放出部分水银，当两侧水银面的高度差h1=10cm时，将阀门K关闭。已知大气压强p0=75cmHg。
（1）求放出部分水银后A侧空气柱的长度。
（2）若此后再向B侧注入水银，使A、B两侧的水银面达到同一高度，求注入的水银在管内的长度。
21．如图所示，两粗细相同的玻璃管竖直放置，底部连通，管中装有水银，左右管中水平液面高度差为。左管中有一活塞，将管内封闭一段长为的气柱。大气压强为，环境温度为400K。玻璃管足够长，现将活塞缓慢向上移，使左右两管中水银液面相平。活塞与玻璃管内壁气密性良好，玻璃管导热性能良好。求：
（i）活塞上移的距离；（小数点后保留两位数字）
（ii）若不移动活塞，缓慢降低环境的温度，当左右两管中水银液面相平时环境的温度。
22．如图所示，某洗车的高压水枪由长方体储水箱、空气压缩机、进气管、进水管和出水管几部分组成，其中水箱的体积为5m3，底面面积为1m2，出水管紧靠水箱顶部。关闭进气管，打开进水管和出水管，将4m3的水注入水箱，水箱和出水管内的水面高度相平，然后关闭进水管阀门和出水管阀门；再打开进气管阀门，用空气压缩机将一个大气压下的体积为V的空气压入储水箱，然后关闭进气管阀门。进、出水管及进气管很细，忽略进、出水管及进气管中气体和水的体积，已知一个大气压相当于10m高的水柱产生的压强，温度保持不变。若该水箱始终不漏气，打开出水管阀门直到出水管不再向外喷水，发现水箱内的水面下降了1m。求：
（1）出水管不再向外喷水后水箱内气体的压强相当于多少个大气压？
（2）空气压缩机压入一个大气压下的空气的体积V。
参考答案
1．D
【详解】
A．单晶体和多晶体都有确定的熔点，故A正确，不符合题意；
B．在适当的条件下晶体可以转变为非晶体，非晶体也可以转变为晶体，故B正确，不符合题意；
C．热现象具有方向性，气体向真空的自由膨胀过程就是一种不可逆过程，没有外界的参与气体是不可能自动收缩回去的，故C正确，不符合题意；
D．常见的金属虽然显示各向同性，并不意味着是非晶体，也可能是多晶体，故D错误，符合题意。
故选D。
2．AC
【详解】
A．由题意可知，石英晶体沿垂直于x轴晶面上的压电效应最显著，其它方向不明显，因此石英具有各向异性的压电效应，A正确；
BCD．晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点，石英是单晶体，有确定的熔点，有规则的几何形状，BD错误，C正确。
故选AC。
3．B
【详解】
A．单晶体具有各向异性，多晶体不具有各向异性，A错误；
B．液晶具有液体和晶体共同的特性，即液晶具有液体的流动性，同时具有晶体的各向异性，B正确；
C．当两块薄玻璃板间有一层水膜时，在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开，这是由于水分子和玻璃分子间存在引力作用，C错误；
D．液体表面张力的方向与液面平行，跟这部分液面的分界线垂直，D错误。
故选B。
4．C
【详解】
A．在毛细现象中，液面的上升还是下降与液体的种类、毛细管的材质有关，毛细管插入不浸润液体中，管内液面一般会下降，A错误；
B．明矾表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列规则，B错误；
C．两分子的间距从无限接近开始，间距逐渐增大的过程，分子力先做正功后做负功，则分子势能先减少后增加，故两分子的间距逐渐增大的过程，则分子势能可能先减少，后增加，C正确；
D．在太空的空间站中，自由飘浮的水滴表面张力会使表面积有缩小的趋势，在失重条件下会使得液体成球状，D错误；
故选C。
5．A
【详解】
以活塞为研究对象，分析受力：重力Mg、外界大气压力p0S，气缸壁的压力N和气缸内气体的压力F；
其中
根据平衡条件得
p0S+Mg=Fcosα
联立得
故选A。
6．D
【详解】
A．把充入的气体和原气体作为整体：气体做等温变化，根据玻意耳定律可得
解得
故A正确，不符合题意；
B．温度是平均动能的标志，温度不变，所以分子的平均动能不变，故B正确，不符合题意；
C．充气后封闭气体压强变为1.2atm，大于大气压强，所以打开阀门后，气体膨胀，对外界做功，故C正确，不符合题意；
D．膨胀过程温度不变属于等温变化，若都喷完容器中的水，由
得喷完容器中的水后，容器的气体压强小于外界气体压强，所以水不能喷完，故D错误，符合题意。
故选D。
7．B
【详解】
假定两个容器的体积不变，即V1，V2不变，A、B中所装气体温度分别为283K和293K，当温度升高△T时，容器A的压强由p1增至p'1
△p1=p'1﹣p1
容器B的压强由p2增至p′2
△p2=p′2﹣p2
由查理定律得
因为
p2=p1
所以
△p1＞△p2
即水银柱应向右移动，故B正确，ACD错误．
故选B。
8．C
【详解】
A．液体上方的蒸汽达到饱和时，进入液体中的分子数等于从液面飞出的分子数，A错误；
B．单晶体有固定的熔点且物理性质具有各向异性，B错误；
C．如果附着层的液体分子和固体分子吸引力较小，则液体不浸润该固体，则附着层内部液体分子相互吸引，使得液体体积尽可能收缩到最小，C正确；
D．当人感到潮湿时，空气的相对湿度一定较大，D错误。
故选C。
9．C
【详解】
AB．当人们感到潮湿时，空气的相对对湿度一定较大，故AB错误；
C．一定质量的理想气体，在压强不变时，温度升高，则分子对器壁的平均碰撞力增大，所以分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数减少，故C正确；
D．在一定温度下，饱和蒸气的分子数密度是一定的，因而其压强也是一定的，与体积无关，故D错误。
故选Ｃ。
10．B
【详解】
A．由图可知b→c过程中，气体压强不变，温度降低即Tb > Tc，根据
=
可得Vb > Vc，即体积减小，A错误；
B．由图可知a→b过程中气体的温度保持不变，即气体发生等温变化，由图可知Pa > Pb，根据玻意耳定律
PaVa = PbVb
可得Va < Vb，即压强减小，体积增大，B正确；
CD．根据
C =
可得
=
可知c→a过程中气体的体积保持不变，即发生等容变化，CD错误。
故选B。
11．BC
【详解】
A．固体可以分为晶体和非晶体两类，单晶体有确定的几何形状，多晶体和非晶体没有确定的几何形状，A错误；
B．空气的相对湿度越大，空气中水蒸气的压强越接近同一温度时水的饱和汽压，B正确；
C．在围绕地球运行的航天器中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果，C正确；
D．液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些单晶体相似，具有各向异性，D错误。
故选BC。
12．AC
【详解】
A．甲图中的p-T图象是过原点的倾斜直线，即压强与热力学温度成正比，气体发生等容变化，所以理想气体体积一定不变，故A正确；
B． p-V图象为双曲线的一支则为等温线，乙图中可能是等温线，所以理想气体的温度可能不变，故B错误；
C．丙图中的V-T图象是过原点的倾斜直线，即体积与热力学温度成正比，气体发生等压变化，所以理想气体压强一定不变，故C正确；
D．p-V图象中的等温线是在第一象限的双曲线的一支，p与V的积越大，温度越高，由图示图象可知，所以从P到Q的过程中，温度先升高，后降低，故D错误。
故选AC。
13．BC
【详解】
A．先保持温度不变，使它的体积膨胀，根据理想气体状态方程，压强减小；接着保持体积不变而降低温度，根据理想气体状态方程，压强再次减小；故A错误；
B．先保持温度不变，使它的体积缩小，根据理想气体状态方程压强增大；接着保持体积不变而降低温度，根据理想气体状态方程，压强减小，故B正确；
C．先保持体积不变，升高温度，根据理想气体状态方程，压强增大；接着保持温度不变而使它的体积膨胀，根据理想气体状态方程，压强减小，故C正确；
D．先保持体积不变，升高温度，根据理想气体状态方程，压强增大；接着保持温度不变而使它的体积缩小，根据理想气体状态方程，压强再次增大，故D错误。
故选BC。
14．ACD
【详解】
A．状态A、B的温度相等，根据
＝C
经过A、B的等温线应是过A、B的双曲线，沿直线由A到B，pV先增大后减小，所以温度先升高后降低，A正确；
B．气体由状态B到状态C的过程，温度降低，内能减小，B错误；
C．气体由状态C到状态D的过程，体积增大，气体对外做功，C正确；
D．气体由状态D到状态A的过程，体积不变，根据
＝C
其热力学温度与压强成正比，D正确。
故选ACD。
15．BDE
【详解】
A．分子间既存在引力也存在斥力，当分子间距离为时，分子间的合力为零，故A错误；
B．气体做等温膨胀时，温度不变体积增大，而压强减小，即分子的平均速率不变，当分子数密度变小，则气体分子单位时间对汽缸壁单位面积的碰撞次数将变少，故B正确；
C．液晶像液体一样具有流动性，其光学性质与某些多晶体相似表现出各向异性，故C错误；
D．空气的相对湿度越大，空气中水蒸气的压强就越接近同一温度时水的饱和汽压，表示空气潮湿，故D正确；
E．水黾能够站在水面上，是液体表面层的分子间为引力，即表面张力作用的结果，故E正确；
故选BDE。
16．BC
【详解】
AB．假设两部分气体的体积不变，设气体的初始状态为，；末的状态为，，变化温度为，，由查理定律得
得
原来两部分气体中的压强相同，当氧气和氢气的温度都升高10℃时，即温度的变化相同，由于初始状态氧气的温度小于氢气的温度，根据查理定律得，氧气变化的压强大于氢气变化的压强，故汞柱向右移动，A错误，B正确；
CD．开始时两部分气体压强相同，当氧气温度升高10℃时，氧气的温度变化为10K，氢气温度升高20℃时，氢气的温度变化为20K，则有
所以氧气增加的压强小于氢气增加的压强，汞柱向左移，C正确，D错误。
故选BC。
17．在活塞周围涂上润滑油；不能用手握住注射器封闭气体的部分 保持封闭气体质量不变 、p 变小
【详解】
(1)[1]实验中需保证封闭气体质量、温度不变，可以在活塞周围涂上润滑油，防止漏气，操作中不能用手握住注射器封闭气体的部分，防止温度升高。
[2]若实验过程中不慎将活塞拔出针筒，则必须废除之前获得的数据，重做实验，这是为了保持封闭气体质量不变。
(2)[3]设石子体积为V1，则实际气体体积为
由玻意耳定律可得
为了获得直线，应表示为
应取y轴、x轴分别为、p。
(3)[4]若已知传感器和注射器连接处的软管容积为，(2)中函数关系可表示为
对比图线可得
可得这颗石子的体积为
[5]则随着V的减小，p的增大，会有轻微漏气、软管会膨胀，导致p、V乘积会变小。
18．AB 过原点的倾斜直 AC
【详解】
（1）[1]AB．由于该实验是“用气体压强传感器探究气体等温变化的规律”，条件是对于一定质量的气体而言的，故实验中不能出现漏气的现象，实验时应该缓慢一些，因为移动活塞时，相当于对气体做功或者气体对外做功，如果太快的话，气体的温度就会发生变化，故AB正确；
CD．等温变化的规律为
所以不必要测出气体的质量和温度，只要看它是否满足这样的变化规律即可，故CD错误。
故选AB。
（2）[2] [3]如果做p-V图象，因为它们的乘积是不变的，故这个图象应该是一条曲线，为了直观地判断压强p与体积V的数量关系，正比关系更能形象直观的体现二者的关系，故应作出的图象，在误差允许的范围内，图线是一条过原点的倾斜直线。
（3）[4]AB．由于实验操作和数据处理均正确，则温度高的对应的pV值较大，分别在图线上找到两个点，则pV乘积较大的是T1对应的图线，故A正确，B错误；
CD．设
则k值大的对应的pV的乘积也大，即斜率越大的对应的温度越高，故C正确，D错误。
故选AC。
19．
【详解】
开始时活塞位于a处，加热后，汽缸中的气体先经历等容过程，直至活塞开始运动。设此时汽缸中气体的温度为T1，压强为p1，根据查理定律有
根据力的平衡条件有
联立可得
此后，汽缸中的气体经历等压过程，直至活塞刚好到达b处，设此时汽缸中气体的温度为T2；活塞位于a处和b处时气体的体积分别为V1和V2。根据盖—吕萨克定律有
又
V2=SH
V1=S（H+h）
联立解得
20．（1）12cm；（2）13.2cm
【详解】
（1）以cmHg为压强单位。设A侧空气柱长度l=10cm时的压强为p，当A、B两侧的水银面的高度差h1=10cm时，A侧空气柱的长度为l1、压强为p1
由力学平衡条件，得
由玻意耳定律，得
在打开阀门K、放出水银的过程中，B侧水银面处的压强始终为p0，而A侧水银面处的压强随空气柱长度的增加逐渐减小，A、B两侧的水银面的高度差也随之减小，直至B侧水银面低于A侧水银面h1为止。由力学平衡条件，得
联立以上三式，并代入数据得
（2）当A、B两侧的水银面达到同一高度时，设A侧空气柱的长度为l2、压强为p2
由玻意耳定律，得
由力学平衡条件，有
联立以上两式，并代入数据得
设注入的水银在管内的长度为 ，依题意得
联立解得
21．（i）；（ii）
【详解】
（i）开始时封闭气体的压强为
左右两管中水银液面相平后，气体压强为
气体发生等温变化，则
解得
活塞上移的距离
（ii）开始时环境温度，降温后，根据理想气体状态方程
其中，解得
22．（1） 1.2p0；（2） 1.4m3
【详解】
（1）设外界大气压为p0，空气被压入水箱后，出水管口距离水箱内水面的高度为2m，相当于0.2p0 ，则气体压强p2满足
（2）取水箱上方最终的一定质量的空气研究，初始
最终
由
解得