第二单元 气体、固体和液体 复习与测试题-【大单元教学】高二物理同步备课系列（人教版2019选择性必修第三册）

选择性必修三（人教版2019）物理大单元设计 第二单元 气体、固体和液体 单元复习与测试 一、单选题 1．若一气泡从湖底上升到湖面的过程中，温度保持不变，体积增大，则在此过程中关于气泡中的气体，下列说法中正确的是（　　） A．气体分子的平均速率减小 B．气体分子的平均速率增大 C．气体分子的平均动能减小 D．气体分子的平均动能不变 2．如图所示，一横截面积为S的圆柱形容器竖直放置，圆板A的上表面是水平的，下表面是倾斜的，且下表面与水平面的夹角为θ，圆板的质量为M，不计一切摩擦，大气压强为，重力加速度为g，则被圆板封闭在容器中的气体的压强p为（　　） A． B． C． D． 3．如图甲所示，一粗细均匀的长细管开口向下竖直固定时，管内高度为的水银柱上方封闭气体的长度为，现将细管缓慢旋转至开口竖直向上，如图乙所示。已知大气压强恒为，水银的密度为，管内气体温度不变且可视为理想气体，重力加速度大小为，图乙中封闭气体的长度为（　　） A． B． C． D． 4．开口向上，导热性能良好的气缸，用活塞封闭了一定质量的理想气体，如图所示。气缸与活塞间的摩擦忽略不计。现缓缓向活塞上倒上细沙，则下列关于密封气体的图像中可能正确的是（    ）    A．   B．   C．   D．   5．海上航行的船只大都装备有随时可用的充气救生船。充气船使用时在船的浮筒内充入气体，充满气后浮筒的体积可视为不变。海上昼夜温差较大，若将充气船放置在海上，则夜间充气船浮筒内的气体与白天相比（　　） A．内能更小 B．压强更大 C．分子数密度更小 D．单位时间撞击到单位面积浮筒内壁的分子数增多 6．一定质量的理想气体经历A→B→C→D→A过程，整个过程气体体积V与热力学温度T的关系图像如图所示。则（　　） A．气体在状态C的压强小于在状态A的压强 B．气体在B状态的内能大于在D状态的内能 C．A→B过程单位时间撞击单位面积器壁的分子数减少 D．整个过程，外界对气体做正功 7．如图所示，某兴趣小组用废弃的铝制饮料罐制作简易温度计，粗细均匀、透明的薄吸管与饮料罐之间密封性良好，管里面有一段很短很短的油柱。已知饮料罐内气体可视为理想气体，饮料罐的容积为，吸管的横截面积为，当温度为27℃时，油柱离罐口16cm，不考虑大气压强变化，热力学温度与摄氏温度的关系为，下列说法正确的是（　　） A．若环境温度不变把吸管缓慢向饮料罐内推进一小段，则油柱到罐口的距离减小 B．若在吸管上标注等差温度值，则刻度不均匀 C．该装置所测环境温度最低为23℃ D．若该装置所测环境温度能达到35℃，则罐外细管的长度至少为46cm 8．关于下列各图说法正确的是（　　） A．图甲中，实验现象说明薄板材料是非晶体 B．图乙中液体和管壁表现为不浸润 C．图丙中，T2对应曲线为同一气体温度较高时的速率分布图 D．图丁中，微粒越大，单位时间内受到液体分子撞击次数越多，布朗运动越明显 二、多选题 9．如图所示，由导热材料制成的气缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，活塞与气缸壁之间无摩擦，在活塞上缓慢地、一点点放上一定量的细沙。假设在此过程中气缸内气体的温度始终保持不变，对上述过程有下列说法，正确的说法是（　　） A．气缸中气体的内能增加 B．气缸中气体的压强增加 C．气缸中气体的分子平均动能不变 D．单位时间内气缸中气体分子对活塞撞击的次数不变 10．如图所示，各实线分别表示一定质量的理想气体经历的不同状态变化过程，其中气体体积减小的过程为（　　） A．a→b B．b→a C．b→d D．d→b 11．某同学利用DIS实验系统研究一定质量理想气体的状态变化，实验后计算机获取的图像如图所示，已知气体在状态B的温度TB=600K。如将上述变化过程的图像改为图像或图像，下列图像正确的是（　　） A． B． C． D． 12．一定质量的理想气体经历一系列状态变化，其图线如图所示，变化顺序为，图中段延长线过坐标原点，线段与轴垂直，线段与轴垂直。则（    ） A．状态，压强减小、温度不变、体积增大 B．状态，压强增大、温度降低、体积减小 C．状态，压强不变、温度降低、体积减小 D．状态，压强减小、温度升高、体积不变 三、实验题 13．某兴趣小组，利用如图甲所示的装置验证“气体体积随温度变化的关系”。实验前，用注射器抽取一定质量的气体，用橡胶塞封住注射器下端，已知活塞的重力大于活塞与注射器间的摩擦力。用支架将封有一定质量气体的注射器和温度传感器固定在盛有热水的烧杯中。实验过程中，随着水温的缓慢下降，记录多组气体温度和体积的数据。 (1)不考虑漏气因素，符合理论预期的图线是______。 A． B． C． D． (2)下列有助于减小实验误差的操作是______。 A．实验前测量并记录环境温度 B．实验前测量并记录大气压强 C．实验前测量并记录注射器活塞的质量 D．待温度示数稳定后才记录数据 (3)某同学测得多组体积V和温度T的数据后，在坐标平面上描点作图，因过程中注射器漏气，则作出的图线应为乙图中的 （选填“①”或“②”）。 四、解答题 14．某同学通过如图甲所示的实验装置，利用玻意耳定律来测定一颗形状不规则的小石块的体积。 主要操作步骤如下： ①将小石块装进注射器，把注射器活塞推至注射器某一位置，并将注射器与压强传感器连接； ②缓慢移动活塞，记录注射器的刻度值V，同时记录对应的气体压强值p； ③重复上述步骤②，多次测量； (1)关于该实验的操作，下列说法正确的是______（填写选项前的字母） A．为保证封闭气体的气密性，在活塞上均匀涂抹润滑油 B．缓慢移动活塞有利于减少实验误差 C．活塞移至某位置时，应迅速记录此时注射器内气柱的体积和气体的压强值 D．为方便推拉活塞，应用手握注射器再推拉活塞 (2)若实验过程中不慎将活塞拉出针筒，则 （填“需要”或“不需要”）重做实验。 (3)根据实验的数据，通过描点作图，得到的直线图像如图乙所示，截距分别为a和b。忽略传感器和注射器连接处的软管容积，则小石块的体积为 。 15．如图所示，一导热性能良好的圆柱形金属汽缸竖直放置。用活塞封闭一定量的气体（可视为理想气体）、活塞可无摩擦上下移动且汽缸不漏气。初始时活塞静止，其到汽缸底部距离为h。环境温度保持不变，将一质量为M的物体轻放到活塞上，经过足够长的时间，活塞再次静止。已知活塞质量为m、横截面积为S，大气压强为，重力加速度大小为g，忽略活塞厚度。求： (1)初始时，缸内气体的压强； (2)缸内气体最终的压强及活塞下降的高度； (3)该过程缸内气体内能的变化量及外界对其所做的功。 16．为了监控某高温锅炉外壁的温度变化，在其锅炉外壁上镶嵌了一个底部水平、开口向上的圆柱形导热汽缸．汽缸内有一质量不计、横截面积的活塞封闭着一定质量的理想气体，缸内气体温度等于锅炉外壁温度，活塞上方的警报器通过轻绳悬挂一质量的重物，如图所示。当缸内气体温度时，活塞与缸底相距；当缸内气体温度时，活塞刚好接触重物；当轻绳拉力刚好为零时，警报器开始报警。已知锅炉房内空气压强，，不计活塞厚度及活塞与缸壁间的摩擦。求： (1)缸内气体温度由变化到的过程中，活塞上升的高度； (2)警报器开始报警时，锅炉外壁的温度。 17．某同学为探究水银柱在气体作用下的移动情况，在实验室取来两个相同的集气瓶A和B，用粗细均匀的薄壁玻璃管相连后，分别置于两个恒温箱内，玻璃管的水平部分（足够长）内有一小段水银柱，通过水银柱在玻璃管和两集气瓶内各封闭一定质量的气体（可视为理想气体），如图所示；调节两恒温箱内的温度TA、TB，当TA = 300 K，TB = 250 K时，水银柱恰好处于水平玻璃管的正中央，已知此时两部分气体体积均为V0，玻璃管的横截面积为S。现让两恒温箱的温度均缓慢升高ΔT = 50 K。 (1)通过定性分析判断液柱的移动方向； (2)求水银柱移动的距离。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！4 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $$ 选择性必修三（人教版2019）物理大单元设计 第二单元 气体、固体和液体 单元复习与测试 一、单选题 1．若一气泡从湖底上升到湖面的过程中，温度保持不变，体积增大，则在此过程中关于气泡中的气体，下列说法中正确的是（　　） A．气体分子的平均速率减小 B．气体分子的平均速率增大 C．气体分子的平均动能减小 D．气体分子的平均动能不变 【答案】D 【解析】气泡在上升的过程中，内部气体温度不变，气体分子的平均动能不变，平均速率不变。 故选D。 2．如图所示，一横截面积为S的圆柱形容器竖直放置，圆板A的上表面是水平的，下表面是倾斜的，且下表面与水平面的夹角为θ，圆板的质量为M，不计一切摩擦，大气压强为，重力加速度为g，则被圆板封闭在容器中的气体的压强p为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【解析】以圆板A为研究对象，竖直方向受力平衡，有 所以 得 故选D。 3．如图甲所示，一粗细均匀的长细管开口向下竖直固定时，管内高度为的水银柱上方封闭气体的长度为，现将细管缓慢旋转至开口竖直向上，如图乙所示。已知大气压强恒为，水银的密度为，管内气体温度不变且可视为理想气体，重力加速度大小为，图乙中封闭气体的长度为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】设细管的横截面积为，甲中封闭气体的压强为，乙中封闭气体的压强为，则长细管开口向下竖直固定时，有 长细管开口向上时 由玻意耳定律 联立解得乙中封闭气体的长度为 故选C。 4．开口向上，导热性能良好的气缸，用活塞封闭了一定质量的理想气体，如图所示。气缸与活塞间的摩擦忽略不计。现缓缓向活塞上倒上细沙，则下列关于密封气体的图像中可能正确的是（    ）    A．   B．   C．   D．   【答案】D 【解析】由于气缸导热性能良好，由于热交换，气缸内的气体温度不变，缓缓向活塞上倒上细沙，气体体积减小，压强增大，由玻意耳定律得知，气体体积与压强成反比，ABC错误，D正确。 故选D。 5．海上航行的船只大都装备有随时可用的充气救生船。充气船使用时在船的浮筒内充入气体，充满气后浮筒的体积可视为不变。海上昼夜温差较大，若将充气船放置在海上，则夜间充气船浮筒内的气体与白天相比（　　） A．内能更小 B．压强更大 C．分子数密度更小 D．单位时间撞击到单位面积浮筒内壁的分子数增多 【答案】A 【解析】A．夜间充气船浮筒内的气体与白天相比温度较低，分子的平均动能更小，内能更小，故A正确。 B．充气船内气体体积不变，夜间温度低，由查理定律可知，压强更小，故B错误。 C．气体的质量不变，气体分子总数不变，体积不变，则分子数密度不变，故C错误。 D．夜间温度低，分子的平均动能更小，则分子的平均速率更小，而分子数密度不变，所以单位时间撞击到单位面积浮筒内壁的分子数减小，故D错误。 故选A。 6．一定质量的理想气体经历A→B→C→D→A过程，整个过程气体体积V与热力学温度T的关系图像如图所示。则（　　） A．气体在状态C的压强小于在状态A的压强 B．气体在B状态的内能大于在D状态的内能 C．A→B过程单位时间撞击单位面积器壁的分子数减少 D．整个过程，外界对气体做正功 【答案】C 【解析】A．根据理想气体状态方程 可知 结合题图可得，气体在状态C的压强大于在状态A的压强，故A错误； B．D状态的温度高于B状态的，理想气体的内能只与温度有关，则气体在B状态的内能小于D状态的内能，故B错误； C．在A→B过程气体体积不变，分子数密度不变，温度逐渐降低，分子平均动能逐渐减小，A→B过程单位时间撞击单位面积器壁的分子数减少，故C正确； D．大致作出A→B→C→D→A过程气体的p-V图像，如图所示 可知整个过程表现为气体对外界做正功，故D错误。 故选C。 7．如图所示，某兴趣小组用废弃的铝制饮料罐制作简易温度计，粗细均匀、透明的薄吸管与饮料罐之间密封性良好，管里面有一段很短很短的油柱。已知饮料罐内气体可视为理想气体，饮料罐的容积为，吸管的横截面积为，当温度为27℃时，油柱离罐口16cm，不考虑大气压强变化，热力学温度与摄氏温度的关系为，下列说法正确的是（　　） A．若环境温度不变把吸管缓慢向饮料罐内推进一小段，则油柱到罐口的距离减小 B．若在吸管上标注等差温度值，则刻度不均匀 C．该装置所测环境温度最低为23℃ D．若该装置所测环境温度能达到35℃，则罐外细管的长度至少为46cm 【答案】C 【解析】A．若环境温度不变把吸管缓慢向饮料罐内推进一小段，由盖－吕萨克定律可知，油柱离罐口距离不变，故A错误； B．由盖－吕萨克定律得 其中 代入解得 根据，可知 故若在吸管上标注等差温度值，则刻度均匀，故B错误； C．根据选项B分析可知，当时，该装置所测环境温度最低为 故C正确； D．若该装置所测环境温度能达到35℃，则有 求得 即罐外细管的长度至少为48cm，故D错误。 故选 C。 8．关于下列各图说法正确的是（　　） A．图甲中，实验现象说明薄板材料是非晶体 B．图乙中液体和管壁表现为不浸润 C．图丙中，T2对应曲线为同一气体温度较高时的速率分布图 D．图丁中，微粒越大，单位时间内受到液体分子撞击次数越多，布朗运动越明显 【答案】C 【解析】A．图甲中，实验现象表明材料具有各向同性，则说明薄板材料可能是多晶体，也有可能是非晶体，故A错误； B．图乙中液体和管壁接触面中的附着层中的液体分子间表现为斥力效果，可知液体和管壁表现为浸润，故B错误； C．图丙中，当温度升高时，分子速率较大的分子数占总分子数的百分比增大，可知T2对应曲线为同一气体温度较高时的速率分布图，故C正确； D．图丁中，微粒越小，温度越高，布朗运动越明显，微粒越大，单位时间内受到液体分子撞击次数越多，布朗运动越不明显，故D错误。 故选C。 二、多选题 9．如图所示，由导热材料制成的气缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，活塞与气缸壁之间无摩擦，在活塞上缓慢地、一点点放上一定量的细沙。假设在此过程中气缸内气体的温度始终保持不变，对上述过程有下列说法，正确的说法是（　　） A．气缸中气体的内能增加 B．气缸中气体的压强增加 C．气缸中气体的分子平均动能不变 D．单位时间内气缸中气体分子对活塞撞击的次数不变 【答案】BC 【解析】AC．在此过程中气缸内气体的温度始终保持不变，故气缸中气体的内能不变，气缸中气体的分子平均动能不变，故A错误，C正确； B．气缸中气体的压强为 在活塞上缓慢地、一点点放上一定量的细沙，故气缸中气体的压强增加，故B正确； D．气体做等温变化，可得 气缸中气体的压强增加，则气体的体积减小，缸中气体分子数密度增大，单位时间内气缸中气体分子对活塞撞击的次数增大，故D错误。 故选BC。 10．如图所示，各实线分别表示一定质量的理想气体经历的不同状态变化过程，其中气体体积减小的过程为（　　） A．a→b B．b→a C．b→d D．d→b 【答案】AC 【解析】根据 可知图像上的点与绝对零点（-273℃）连线的斜率的倒数反映气体的体积大小，由图像可知a→b体积减小，从b→a体积变大；b→d体积减小，d→b体积变大。 故选AC。 11．某同学利用DIS实验系统研究一定质量理想气体的状态变化，实验后计算机获取的图像如图所示，已知气体在状态B的温度TB=600K。如将上述变化过程的图像改为图像或图像，下列图像正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】AC 【解析】由图像可得，理想气体在A状态的体积，压强，从A态到B态发生等压变化，有 代入，，解得 理想气体从B态到C态发生等容变化，有 代入，，，解得 故选AC。 12．一定质量的理想气体经历一系列状态变化，其图线如图所示，变化顺序为，图中段延长线过坐标原点，线段与轴垂直，线段与轴垂直。则（    ） A．状态，压强减小、温度不变、体积增大 B．状态，压强增大、温度降低、体积减小 C．状态，压强不变、温度降低、体积减小 D．状态，压强减小、温度升高、体积不变 【答案】AC 【解析】A．由图像可知，过程，气体压强减小而体积增大，气体的压强与体积倒数成正比，则压强与体积成反比，气体发生的是等温变化，故A正确； B．由理想气体的状态方程 可知 在图像中连接、的直线比连接、的直线的斜率小，所以状态的温度低，过程，温度升高，由图像可知，压强增大，且体积也增大，故B错误； C．过程，气体压强不变而体积减小，由理想气体的状态方程 可知，气体温度降低，故C正确； D．过程，气体体积不变，压强减小，由理想气体的状态方程 可知，气体温度降低，故D错误。 故选AC。 三、实验题 13．某兴趣小组，利用如图甲所示的装置验证“气体体积随温度变化的关系”。实验前，用注射器抽取一定质量的气体，用橡胶塞封住注射器下端，已知活塞的重力大于活塞与注射器间的摩擦力。用支架将封有一定质量气体的注射器和温度传感器固定在盛有热水的烧杯中。实验过程中，随着水温的缓慢下降，记录多组气体温度和体积的数据。 (1)不考虑漏气因素，符合理论预期的图线是______。 A． B． C． D． (2)下列有助于减小实验误差的操作是______。 A．实验前测量并记录环境温度 B．实验前测量并记录大气压强 C．实验前测量并记录注射器活塞的质量 D．待温度示数稳定后才记录数据 (3)某同学测得多组体积V和温度T的数据后，在坐标平面上描点作图，因过程中注射器漏气，则作出的图线应为乙图中的 （选填“①”或“②”）。 【答案】(1)A (2)D (3)① 【解析】（1）实验过程中压强不变，根据 可得 可知，在压强不变的情况下，气体体积与热力学温度成正比，与摄氏温度成一次函数关系。 故选A （2）A．环境温度不影响实验数据，实验前测量并记录环境温度并不能减小实验误差，故A错误； BC．本实验压强不变，实验前测量并记录大气压强和活塞质量不能减小实验误差，故BC错误； D．待温度读数完全稳定后才记录数据，稳定后的数据更加接近真实数据，故能减小误差，故D正确。 故选D。 （3）根据可知，压强不变，随温度的降低，注射器漏气后图线的斜率会变小，故选①。 四、解答题 14．某同学通过如图甲所示的实验装置，利用玻意耳定律来测定一颗形状不规则的小石块的体积。 主要操作步骤如下： ①将小石块装进注射器，把注射器活塞推至注射器某一位置，并将注射器与压强传感器连接； ②缓慢移动活塞，记录注射器的刻度值V，同时记录对应的气体压强值p； ③重复上述步骤②，多次测量； (1)关于该实验的操作，下列说法正确的是______（填写选项前的字母） A．为保证封闭气体的气密性，在活塞上均匀涂抹润滑油 B．缓慢移动活塞有利于减少实验误差 C．活塞移至某位置时，应迅速记录此时注射器内气柱的体积和气体的压强值 D．为方便推拉活塞，应用手握注射器再推拉活塞 (2)若实验过程中不慎将活塞拉出针筒，则 （填“需要”或“不需要”）重做实验。 (3)根据实验的数据，通过描点作图，得到的直线图像如图乙所示，截距分别为a和b。忽略传感器和注射器连接处的软管容积，则小石块的体积为 。 【答案】(1)AB (2)需要 (3)b 【解析】（1）A．为保证封闭气体的气密性，在活塞上均匀涂抹润滑油。故A正确； B．为了保证封闭空气温度不变，应缓慢推动活塞。故B正确； C．活塞移至某位置时，待气柱稳定后再记录此时注射器内气柱的体积和气体的压强值。故C错误； D．推动活塞时，为了保证封闭空气温度不变，不可以用手握住注射器封闭空气部分。故D错误。 故选AB。 （2）若实验过程中不慎将活塞拔出针筒，气体的质量发生变化，因此以上数据全部作废，需要重新做实验。 （3）设石子体积为V1，对一定量的气体，根据玻意耳定律可得 整理得 可知 15．如图所示，一导热性能良好的圆柱形金属汽缸竖直放置。用活塞封闭一定量的气体（可视为理想气体）、活塞可无摩擦上下移动且汽缸不漏气。初始时活塞静止，其到汽缸底部距离为h。环境温度保持不变，将一质量为M的物体轻放到活塞上，经过足够长的时间，活塞再次静止。已知活塞质量为m、横截面积为S，大气压强为，重力加速度大小为g，忽略活塞厚度。求： (1)初始时，缸内气体的压强； (2)缸内气体最终的压强及活塞下降的高度； (3)该过程缸内气体内能的变化量及外界对其所做的功。 【答案】(1) (2)， (3)0， 【解析】（1）对活塞受力分析，由平衡条件 解得初始时，缸内气体的压强为 （2）对物体和活塞整体受力分析，由平衡条件 解得缸内气体最终的压强为 由玻意耳定律可知 活塞下降的高度 联立可得 （3）由于过程中温度保持不变，则该过程缸内气体内能的变化量为 根据能量守恒可知整个过程外界对其所做的功等于活塞和物体减少的重力势能，故可得外界对其所做的功 16．为了监控某高温锅炉外壁的温度变化，在其锅炉外壁上镶嵌了一个底部水平、开口向上的圆柱形导热汽缸．汽缸内有一质量不计、横截面积的活塞封闭着一定质量的理想气体，缸内气体温度等于锅炉外壁温度，活塞上方的警报器通过轻绳悬挂一质量的重物，如图所示。当缸内气体温度时，活塞与缸底相距；当缸内气体温度时，活塞刚好接触重物；当轻绳拉力刚好为零时，警报器开始报警。已知锅炉房内空气压强，，不计活塞厚度及活塞与缸壁间的摩擦。求： (1)缸内气体温度由变化到的过程中，活塞上升的高度； (2)警报器开始报警时，锅炉外壁的温度。 【答案】(1) (2) 【解析】（1）缸内气体温度由变化到的过程中，缸内气体发生等压变化 由盖吕萨克定律有 代入数据解得 （2）活塞刚好接触重物到轻绳拉力刚好为零的过程中，缸内气体发生等容变化 由力的平衡条件有 由查理定律有 代入数据解得 17．某同学为探究水银柱在气体作用下的移动情况，在实验室取来两个相同的集气瓶A和B，用粗细均匀的薄壁玻璃管相连后，分别置于两个恒温箱内，玻璃管的水平部分（足够长）内有一小段水银柱，通过水银柱在玻璃管和两集气瓶内各封闭一定质量的气体（可视为理想气体），如图所示；调节两恒温箱内的温度TA、TB，当TA = 300 K，TB = 250 K时，水银柱恰好处于水平玻璃管的正中央，已知此时两部分气体体积均为V0，玻璃管的横截面积为S。现让两恒温箱的温度均缓慢升高ΔT = 50 K。 (1)通过定性分析判断液柱的移动方向； (2)求水银柱移动的距离。 【答案】(1)向左 (2) 【解析】（1）假设温度升高后，液柱不动，对两气体有 即 A、B两部分气体初始p0相等，ΔT相同，因 则可知 故升温后液柱将向左移动。 （2）设水银柱移动的距离为x，则对A气体有 对B气体有 联立可解得 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！16 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $$