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2021高考物理一轮复习 热学 第2讲 气体、固体与液体课时作业

2021高考物理一轮复习 热学 第2讲 气体、固体与液体课时作业

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第2讲　气体、固体与液体

1．(2020·山东济南针对性训练)(多选)下列说法中正确的有(　　)
A．用气筒给自行车打气，越打越费劲，说明此时气体分子之间的分子力表现为斥力
B．合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体
C．空载的卡车停在水平地面上，在缓慢装载沙子的过程中，车胎不漏气，胎内气体可视为理想气体，温度不变，不计分子间势能，则胎内气体对外放热
D．汽车尾气中含有多种有害气体污染空气，可以想办法使它们自发分离，既清洁了空气又变废为宝
E．PM2.5是指空气中直径等于或小于2.5 μm的悬浮颗粒物，在空中做无规则运动，它是空气中分子无规则热运动的反映
BCE　[合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体，B项正确；在卡车装沙子过程中，车胎内气体体积减小，外界对气体做功，但气体温度不变即内能不变，由热力学第一定律可知，气体向外放热，C项正确；PM 2.5的无规则运动属于布朗运动，它反映了空气中分子的无规则运动，E项正确，用气筒给自行车打气，越打越费劲是因为车胎内气体的压强在变大，但车胎内气体分子间距离依然很大，远远超过分子间作用力的范围，A项错误；使尾气成分分离需要消耗能量，不可能自发分离，D项错误。]
2．(2020·山东聊城模拟)(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。]
3．(多选)如图所示，一定质量的理想气体，沿状态A、B、C变化，下列说法中正确的是(　　)

A．沿A→B→C变化，气体温度不变
B．A、B、C三状态中，B状态气体温度最高
C．A、B、C三状态中，B状态气体温度最低
D．从A→B，气体压强减小，温度升高
E．从B→C，气体密度减小，温度降低
BDE　[由理想气体状态方程＝常数可知，B状态的pV乘积最大，则B状态的温度最高，A到B的过程是升温过程，B到C的过程是降温过程，体积增大，密度减小，选项B、D、E正确，选项A错误。]
4．(多选)下列说法正确的是(　　)
A．液面上方的蒸汽达到饱和时就不会有液体分子从液面飞出
B．萘的熔点为80 ℃，质量相等的80 ℃的液态萘和80 ℃的固态萘具有不同的分子势能
C．车轮在潮湿的地面上滚过后，车辙中会渗出水，属于毛细现象
D．液体表面层分子的势能比液体内部分子的势能大
E．液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似，具有各向同性
BCD　[液面上方的蒸汽达到饱和时，液体分子从液面飞出，同时有蒸汽分子进入液体中，从宏观上看，液体不再蒸发，故A错误；80 ℃时，液态萘凝固成固态萘的过程中放出热量，温度不变：则分子的平均动能不变，萘放出热量的过程中内能减小，而分子平均动能不变，所以一定是分子势能减小，故B正确；由毛细现象的定义可知，C正确；液体表面层的分子间距离比液体内部的分子间距离大，故液体表面层分子之间的作用力表现为引力，分子之间的距离有缩小的趋势，可知液体表面层的分子比液体内部的分子有更大的分子势能，故D正确；液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，E错误。 ]
5.

(2020·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。]
6．某容积为20 L的氧气瓶装有30 atm的氧气，现把氧气分装到容积为5 L的小钢瓶中，使每个小钢瓶中氧气的压强为5 atm，若每个小钢瓶中原有氧气压强为1 atm，问能分装多少瓶？(设分装过程中无漏气，且温度不变)
解析：　设最多能分装n个小钢瓶，并选取氧气瓶中的氧气和n个小钢瓶中的氧气整体为研究对象。因为分装过程中温度不变，故遵循玻意耳定律。
分装前整体的状态：
p1＝30 atm，V1＝20 L；p2＝1 atm，V2＝5n L
分装后整体的状态：
p1′＝5 atm，V1＝20 L；p2′＝5 atm，V2＝5n L
根据玻意耳定律，有p1V1＋p2V2＝p1′V1＋p2′V2
代入数据解得n＝25(瓶)。
答案：　25
7．一个篮球的容积是2.5 L，用打气筒给篮球打气时，每次把105 Pa的空气打进去125 cm3。如果在打气前篮球内的空气压强也是105 Pa，那么打30次以后篮球内的空气压强是多少？(设打气过程中气体温度不变)
解析：　令V2为篮球的容积，V1为30次所充空气的体积及篮球的容积之和，则
V1＝V2＋nΔV＝2.5 L＋30×0.125 L＝6.25 L
由于整个过程中空气质量不变、温度不变，可用玻意耳定律求解，即有p1V1＝p2V2
解得p2＝＝ Pa＝2.5×105 Pa。
答案：　2.5×105 Pa

8.

(2020·江西重点中学盟校联考)为了更方便监控高温锅炉外壁的温度变化，在锅炉的外壁上镶嵌一个导热性能良好的汽缸，汽缸内气体温度可视为与锅炉外壁温度相等。汽缸开口向上，用质量为m＝1 kg且不计厚度的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞横截面积为S＝1 cm2。当汽缸内温度为300 K时，活塞与汽缸底间距为L，活塞上部距活塞L处有一用轻质绳悬挂的重物M。当绳上拉力为零时，警报器报警。已知室外大气压强p0＝1.0×105 Pa，活塞与器壁之间摩擦可忽略，g＝10 m/s2。求：
(1)当活塞刚刚碰到重物时，锅炉外壁温度；
(2)若锅炉外壁的安全温度为900 K，那么重物的质量应是多少？
解析：　本题考查气体实验定律与力学的结合。
(1)活塞上升过程为等压变化，则由盖­吕萨克定律得
＝，其中V1＝SL，T2＝300 K，V2＝2SL，
解得T2＝600 K；
(2)活塞碰到重物后到绳的拉力为零是等容过程，设重物质量为M，
则活塞与重物接触但无作用力时，有p2S＝p0S＋mg，
绳中拉力刚减为零时，有p3S＝p0S＋(m＋M)g，
由查理定律得＝，T3＝900 K，
可得M＝1 kg。
答案：　(1)600 K　(2)1 kg

9．(2016·海南单科·15)(多选)一定量的理想气体从状态M可以经历过程1或者过程2到状态N，其p V图象如图所示。在过程1中，气体始终与外界无热量交换；在过程2中，气体先经历等容变化再经历等压变化。对于这两个过程，下列说法正确的是(　　)

A．气体经历过程1，其温度降低
B．气体经历过程1，其内能减小
C．气体在过程2中一直对外放热
D．气体在过程2中一直对外做功
E．气体经历过程1的内能改变量与经历过程2的相同
ABE　[气体经历过程1，压强减小，体积变大，膨胀对外做功，内能减小，故温度降低，故选项A、B正确；气体在过程2中，根据理想气体状态方程＝C。则开始时，体积不变，压强减小，则温度降低，对外放热，然后压强不变，体积变大，膨胀对外做功，则温度升高，吸热，故选项C、D错误；无论是经过1过程还是2过程，初、末状态相同，故内能改变量相同，故选项E正确。]
10．(2020·西南名校联考)如图所示为某校同学设计的导热气缸温度计，将水平放置的气缸沿水平方向把缸内体积均分为20份，并在C、D两处设有限位装置，使活塞只能在C、D之间移动。气缸内壁光滑，限位装置和活塞的厚度不计，活塞左侧气缸内封闭着一定质量的理想气体，活塞处在图示位置时，环境温度为330 K。

(1)求活塞移动到刻度线16时，缸内气体的温度；
(2)求此温度计可测量的温度范围，并填写下列表格中各刻度线对应的温度值。

刻度线
8
10
12
14
16
18
热力学温度/K

解析：　(1)设单位刻度的体积为V0，因为m、p一定，有V11＝11V0，T11＝330 K　V16＝16V0
由盖 ­吕萨克定律得＝
解得T16＝480 K
(2)同理由盖 ­吕萨克定律得＝
解得T8＝240 K
由盖 ­吕萨克定律得＝
解得T18＝540 K
各刻度线对应的温度值如下表：

刻度线
8
10
12
14
16
18
热力学温度/K
240
300
360
420
480
540
答案：　(1)480 K　(2)240 K～540 K　如解析表所示
11.

[2016·全国丙卷·33(2)]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) cmHg①
l1′＝(20.0－) cm②
由玻意耳定律得p1l1＝p1′l1′③
联立①②③式和题给条件得
p1′＝144 cmHg④
依题意p2′＝p1′⑤
l2′＝4.00 cm＋cm－h⑥
由玻意耳定律得p2l2＝p2′l2′⑦
联立④⑤⑥⑦式和题给条件得h＝9.42 cm
答案：　144 cmHg　9.42 cm