第二章-气体、固体和液体(综合复习与测试)(人教版2019选择性必修第三册)解析版.docx

第二章 气体、固体和液体
综 合 测 试
一、 单选题：
1．2021年12月9日，在“天宫课堂”中王亚平往水球中注入一个气泡，如图所示，气泡静止在水中，此时（　　）

A．水球呈球状
B．水与气泡界面处，水分子间作用力表现为斥力
C．气泡中分子的平均动能为0
D．气泡受到浮力
【答案】A
【解析】由于在失重状态下，水球呈球状而不是扁球状，故A正确；水与气泡界面处，水分子较为稀疏，水分子间作用力表现为引力，故B错误；气泡内分子一直在做无规则的热运动，平均动能不为零，故C错误。“天宫课堂”中物体在失重状态下，气泡不会受到浮力，故D错误。
故选A。
2.如图，两端封闭的玻璃管与水平面成θ角倾斜静止放置，一段水银柱将管内一定质量的气体分为两个部分。则下列各种情况中，能使管中水银柱相对于玻璃管向A端移动的是（　　）

A．使玻璃管沿B→A方向加速上升
B．在竖直面内以过B点垂直纸面的直线为轴顺时针缓慢转动玻璃管
C．在竖直面内以过B点垂直纸面的直线为轴逆时针缓慢转动玻璃管
D．降低环境温度
【答案】B
【解析】当玻璃管沿B→A方向加速上升时，水银柱有一个斜向上的加速度，根据牛顿第二定律得下部气体对水银柱的压力要增大，即压强增大，所以水银柱向B端移动，A错误；在竖直面内以过B点垂直纸面的直线为轴顺时针缓慢转动玻璃管，使θ角变小，如果将玻璃管放平的时候，即减小了对下部气体的压力，水银柱向A端移动；同理可知逆时针转动时水银柱向B端移动，B正确，C错误；假定两段空气柱的体积不变，即V1、V2不变，初始温度为T，当温度降低时，A端空气柱的压强由p1减至p1'，则，B端空气柱的压强由p2减至p2'，则，由查理定律得，，因为，所以，即水银柱应向B端移动，D错误。
故选B。
3.一根足够长的试管开口竖直向下，中间用水银封闭了一定质量的理想气体，如图所示。现将试管绕定点缓慢向右转到虚线处，则下列图像中可能正确的是（　　）
A． B． C． D．
【答案】D
【解析】设管内气体的压强为p、体积为V，水银柱的长度为h，转过的角度为θ。则
当θ增大时，cosθ减小，封闭气体的压强增大、体积减小、温度不变。
A．根据理想气体状态方程可得,压强增大、V-T图像中斜率应该减小，故A错误；
B．根据理想气体状态方程可得,气体体积减小、p-T图像的斜率增大，故B错误；
C．根据理想气体状态方程可得,温度不变，压强增大，图中箭头方向反了，故C错误；
D．p-V图像的等温线为双曲线的一支，由于封闭气体的压强增大、体积减小、温度不变，故D正确。
故选D。
4.石墨烯是从石墨中分离出的新材料，其中碳原子紧密结合成单层六边形晶格结构，如图所示，则（　　）

A．石墨是非晶体
B．石墨研磨成的细粉末就是石墨烯
C．单层石墨烯的厚度约3μm
D．碳原子在六边形顶点附近不停地振动
【答案】D
【解析】A．石墨是晶体，故A错误；
B．石墨烯是石墨中提取出来的新材料，故B错误；
C．单层石墨烯厚度约为原子尺寸，故C错误；
D．根据分子动理论可知，固体分子在平衡点不停的振动，故D正确。
故选D。
5.甲分子固定在坐标原点O，只在两分子间的作用力作用下，乙分子沿x轴方向运动，两分子间的分子势能Ep与两分子间距离x的变化关系如图所示，设乙分子在移动过程中所具有的总能量为0，则下列说法正确的是(　　)

A.乙分子在P点时加速度最大
B.乙分子在Q点时分子势能最小
C.乙分子在Q点时处于平衡状态
D.乙分子在P点时动能最大
【答案】D
【解析】由题图可知，乙分子在P点时分子势能最小，此时乙分子受力平衡，甲、乙两分子间引力和斥力相等，乙分子所受合力为0，加速度为0，选项A错误；乙分子在Q点时分子势能为0，大于乙分子在P点时的分子势能，选项B错误；乙分子在Q点时与甲分子间的距离小于平衡距离，分子引力小于分子斥力，合力表现为斥力，所以乙分子在Q点所受合力不为0，故不处于平衡状态，选项C错误；乙分子在P点时，其分子势能最小，由能量守恒可知此时乙分子动能最大，选项D正确。
故选D。
6.如图所示，两端开口的T型管，一端竖直插入水银槽内，竖直管的上端有一小段水银，水银的上表面刚好与水平管平齐，水平部分足够长，若将玻璃管稍微上提一点，被封闭的空气柱长度和试管内外的夜面高度差的变化分别是（　　）       .

A．变大；变小 B．变大；不变 C．不变；不变 D．不变；变大
【答案】C
【解析】在向上提玻璃管时，管内气体温度不变，设大气压为，封闭气体压强,当玻璃管稍向上提一点时，封闭气体压强不变，由玻意耳定律可知，气体体积不变，空气柱长度不变， 试管内外的夜面高度差不变。
故选C。
7.如图所示，四个两端封闭、粗细均匀的玻璃管内的空气被一段水银柱隔开，按图中标明的条件，当玻璃管水平放置时，水银柱处于静止状态。如果管内两端的空气都升高相同的温度，则水银柱向左移动的是
A． B．
C． D．
【答案】CD
【解析】假设温度升高，水银柱不动，两边气体均作等容变化，根据查理定律可得压强的增加量
而左右两边初态压强p相同，两边温度升高量∆T也相同，所以∆p跟成正比，即左右两边气体初态温度T高的，气体压强的增加量∆p小，水银柱应向气体压强增加量小的方向移动，即应向初态温度高的一方移动，根据以上分析，A图中的TaTb，水银柱应向右移动；B图中Ta=Tb，水银柱不动；C图中Ta>Tb，水银柱应向左移动；D图中TaTb，水银柱应向左运动，AB错误，CD正确。
故选CD。
8.关于图中实验及现象的说法，正确的是（ ）

A. 图甲说明薄板是非晶体
B. 图乙说明气体速率分布随温度变化且T1>T2
C. 图丙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. 图丁说明水黾受到了浮力作用
【答案】A
【解析】A．应变片是在外力的作用下产生机械形变，其电阻发生相应变化，从而将力学量转换为电学量。A正确；
B．干簧管是将磁学量转化为电学量，B错误；
C．热敏电阻是将温度转化为电学量，C错误；
D．霍尔元件是将磁学量转化为电学量，D错误。
故选A。
二、 多选题：
9.已知某轿车四个轮胎为同一种型号的轮胎，汽车刚启动时四个轮胎的压强都为2.0 atm（标准大气压），环境温度为27℃。汽车行驶一段时间后，胎压检测系统显示其中三个轮胎压强为2.4 atm，一个轮胎的压强仍为2.0 atm（漏气）。四个轮胎此时温度相等，假设轮胎体积均不变，密闭气体可视为理想气体，则（　　）
A．轮胎此时的温度为360 K
B．轮胎此时的温度为360℃
C．漏气轮胎内气体吸收的热量等于内能的增加量
D．完好轮胎内气体吸收的热量等于内能的增加量
【答案】AD
【解析】对三个完好轮胎之一，由查理定律可得，其中，代入数据解得，A正确，B错误；完好轮胎体积不变，外界没有对气体做功，即W＝0，由于温度升高内能增大，由热力学第一定律可得，故气体吸收的热量等于内能的增加量，D正确；假设漏气轮胎漏出的气体没有散开，发生等压膨胀，对外做功，即W<0，温度升高内能增大，由热力学第一定律可知，气体吸收的热量大于内能的增加量，C错误。
故选：AD。
10.一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。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。下列说法正确的是（       ）

A．两边汞柱高度相等时右侧管内气体的压强90 cmHg
B．两边汞柱高度相等时右侧管内气体的压强144 cmHg
C．活塞向下移动的距离7.50 cm
D．活塞向下移动的距离942 cm
【答案】BD
【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，由题给条件可得，，，由玻意耳定律得，解得，A错误，B正确；依题意，，由玻意耳定律得，解得活塞向下移动的距离为，C错误，D正确。
故选：BD。
11.将分子a固定在x轴上的O点,另一分子b由无穷远处只在分子间作用力作用下沿x轴的负方向运动,其分子势能随两分子的空间关系的变化规律如图所示。则下列说法正确的是(　　)

A.分子b在x=x2处时的速度最大
B.分子b由x=x2处向x=x1处运动的过程中分子力减小
C.分子b在x=x2处受到的分子力为零
D.分子b由无穷远处向x=x2处运动的过程中,分子b的加速度先增大后减小
【答案】ACD
【解析】分子b在x=x2处受到的分子力为零,故C正确;分子b在向x=x2处运动时,分子力做正功,分子b速度增大,由x=x2处向x=x1处运动时,分子力做负功,分子b速度减小,所以分子b在x=x2处时的速度最大,故A正确;分子b由x=x2处向x=x1处运动的过程中分子力增大,故B错误;分子b由无穷远处向x=x2处运动的过程中,b受到的分子力先增大后减小,根据牛顿第二定律可知,分子b的加速度也是先增大后减小,故D正确。
故选：ACD。
12.晓燕和小松同学合作设计了一个简易的气温计，如图所示，向一个空的铝制饮料罐中插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱（长度可以忽略）。大气压的变化可忽略不计，罐内气体视为理想气体。已知罐的容积是，吸管内部粗细均匀，横截面积为S，吸管的总有效长度为L（总有效长度为铝罐外部吸管量远端到接口的距离），铝罐水平放置条件下，当温度为时，油柱到接口的距离为L1.根据以上信息，在吸管上标上温度刻度值。以下说法中正确的有（　　）

A．吸管上的温度刻度值左低右高
B．吸管上的温度刻度分布不均匀
C．吸管上的温度刻度分布均匀
D．该简易温度计的测温灵敏度与管的总有效长度L有关（若温度升高△T，油柱到接口的距离增加△x，定义为测温灵敏度）
【答案】AC
【解析】A．根据题意可知，罐内气体做等压变化，根据盖吕萨克定律可知，罐内气体温度越高，体积越大，吸管内油柱越靠近吸管的右端，则吸管上的温度刻度值应左低右高，故A正确；
BC．根据盖吕萨克定律可知，空气的体积和温度成正比，即,则,根据题意可知,则,即温度的变化量与距离的变化量成正比，则吸管上的温度刻度分布均匀，故B错误C正确；
D．根据题意及C分析可知，测温灵敏度为,可知，简易温度计的测温灵敏度与管的总有效长度L无关，故D错误。
故选：AC。
13．一汽缸竖直放于水平地面上，缸体质量，活塞质量，活塞横截面积。活塞上方的汽缸内封闭了一定质量的理想气体，下方通过气孔P与外界相通，大气压强。活塞下面与劲度系数的轻弹簧相连，当汽缸内气体温度为时弹簧为自然长度，此时缸内气柱长度。已知，取，活塞不漏气且与缸壁无摩擦。现给封闭气体加热，则下列说法正确的是（　　）

A．缸内气柱长度时，缸内气体压强为
B．当缸内气柱长度时，缸内气体温度约为
C．缸内气体温度上升到以上，气体将做等压膨胀
D．缸内气体温度上升到以上，气体将做等压膨胀
【答案】ABC
【解析】A．根据题意，由平衡条件有,代入数据解得,故A正确；
B．根据题意可知，当缸内气柱长度时，弹簧被压缩，根据平衡条件有,
根据理想气体气态方程有,又有,联立解得,,故B正确；
CD．根据题意可知，当气缸对地面的压力为零时，再升高气体温度，气体压强不变，设此时气体的温度为，对气缸，由平衡条件得,对活塞，根据平衡条件有,根据理想气体气态方程有,联立解得即缸内气体温度上升到以上，气体将做等压膨胀，故D错误C正确。
故选：ABC。
14.关于热现象,下列说法正确的是(　　)
A.分析布朗运动会发现,悬浮的颗粒越小,温度越高,布朗运动越剧烈
B.一定质量的气体,温度升高时,分子间的平均距离增大
C.分子间的距离r存在某一值r0,当r大于r0时,分子间引力大于斥力,当r小于r0时,分子间斥力大于引力
D.已知铜的摩尔质量为M(kg/mol),铜的密度为ρ(kg/m3),阿伏加德罗常数为NA(mol-1), 1 m3铜所含的原子数为N=ρNAM
【答案】ACD
【解析】温度越高,水分子运动越剧烈,对悬浮颗粒的冲力越大,布朗运动越剧烈,同时,悬浮颗粒越小,越容易改变运动状态, A正确;一定质量的气体,温度升高时,体积不一定增加,故分子间的平均距离不一定增大,B错误;分子间的距离r存在某一值r0,当r等于r0时,引力等于斥力,而分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小,由于斥力比引力变化快,所以当r小于r0时,斥力大于引力,当r大于r0时,引力大于斥力,C正确;1 m3铜的物质的量为n=ρM(mol),所含的原子数为N=nNA,解得N=ρNAM,D正确。
故选：ACD。
15.如图所示，U形汽缸固定在水平地面上，用重力不计的活塞封闭一定质量的理想气体，已知汽缸不漏气，活塞移动过程中与汽缸内壁无摩擦。初始时，活塞紧压小挡板，外界大气压强为p0，缸内气体体积为V0。现缓慢升高汽缸内气体的温度，则下列能反映汽缸内气体的压强p或体积V随热力学温度T变化的图像是（　　）
A．B．C．D．
【答案】BD
【解析】AB．当缓慢升高汽缸内气体温度时，气体先发生等容变化，汽缸内气体的压强p与热力学温度T成正比，在p-T图像中，图线是过原点的倾斜直线；当活塞开始离开小挡板时，因为活塞的重力不计，则汽缸内气体的压强等于外界的大气压，气体发生等压膨胀，其p-T图线是平行于T轴的直线，A错误，B正确；
CD．汽缸内气体先发生等容变化，后发生等压变化，所以V-T图线先平行于T轴，后是经过原点的一条直线，C错误，D正确。
故选：BD。
三、 计算题：
16.如图所示，两水平放置的导热汽缸底部由管道连通，轻质活塞a、b用刚性轻杆相连，可在汽缸内无摩擦地移动，两活塞横截面积分别为和，且。缸内密封有一定质量的气体，系统处于平衡状态时，左右汽缸内气体的体积均为。已知大气压强为，环境温度为，忽略管道中的气体体积，两活塞始终未脱离汽缸。
（1）若活塞在外力作用下使右侧汽缸内的体积减小，求稳定后缸内气体的压强。
（2）若大气压强不变，缓慢升高环境温度，使左侧汽缸内的气体体积恰好为零，求此时的环境温度。

【答案】（1）；（2）
【解析】（1）设缸中气体的压强为，以活塞a、b和刚性轻杆为研究对象，根据力的平衡有
,解得,以左右汽缸内全部气体为研究对象，初状态气体体积，压强，末状态气体体积,压强设为，根据等温变化规律有,解得

（2）以左右汽缸内全部气体为研究对象，初状态气体体积，压强，温度为，末状态气体体积,压强，温度设为T，根据等压变化规律有,解得
17．金刚石俗称“金刚钻”，也就是我们常说的钻石，它是一种由纯碳组成的矿物，也是自然界中最坚硬的物质。已知金刚石的密度ρ=4560kg/m3碳原子的摩尔质量为1.2×10-2kg/mol，现有一块体积V=4×10-8m3的金刚石，阿伏加德罗常数为6.02×1023mol-1（计算结果保留2位有效数字）
（1）金刚石中单个碳原子的质量是多少？
（2）假如金刚石中碳原子是紧密地堆在一起的，把金刚石中的碳原子看成球体，试估算碳原子的直径。
【答案】8×103 km2
【解析】(1)设金刚石中单个碳原子的质量是，有,解得
(2)设碳原子的直径为，有,解得
18.神舟13号航天员从天和核心舱气闸舱出舱时身着我国新一代“飞天”舱外航天服。航天服内密封了一定质量的理想气体，体积约为V1=2L，压强p1=1.0×105Pa，温度t1=27℃。

（1）打开舱门前，航天员需将航天服内气压降低到p2=4.4×104Pa，此时密闭气体温度变为t2=-9℃，则航天服内气体体积V2变为多少？
（2）为便于舱外活动，航天员出舱前还需要把航天服内的一部分气体缓慢放出，使气压降到p3=3.0×104Pa。假设释放气体过程中温度保持为t3=-9℃不变，体积变为V3=2.2L，那么航天服放出的气体与原来气体的质量比为多少？
【答案】　（1）4L；（2）5：8
【解析】（1）初态体积约为V1=2L，压强p1=1.0×105Pa，温度T1=300K，末态p2=4.4×104Pa，温度T2=264K，根据理想气体状态方程可得,解得
（2）气体缓慢放出的过程中气体的温度不变，设需要放出的气体体积为ΔV，据波意耳定律可,航天服放出的气体与原来气体的质量比,联立解得航天服放出的气体与原来气体的质量比为.