单元测试卷(2) 气体 、固体和液体-【金版新学案】2024-2025学年高中物理选择性必修3同步课堂高效讲义配套练习（人教版2019）

单元测试卷(二)　气体 、固体和液体 (时间：90分钟　满分：100分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) 一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求) 1．(2024·广东广州市高二统考)关于液体和固体的一些现象，下列说法正确的是(　　) A．图(1)中水黾停在水面上是因为浮力作用 B．图(2)中石英晶体像玻璃一样，没有固定的熔点 C．图(3)中水银在玻璃上形成“圆珠状”的液滴，说明水银不浸润玻璃 D．图(4)中组成晶体的微粒对称排列，形成很规则的几何空间点阵，因此表现为各向同性 答案：C 解析：题图(1)中水黾停在水面上是因为水的表面张力作用，选项A错误；题图(2)中石英晶体有固定的熔点，而玻璃是非晶体没有固定的熔点，选项B错误；题图(3)中水银在玻璃上形成“圆珠状”的液滴说明水银不浸润玻璃，选项C正确；题图(4)中组成晶体的微粒对称排列，形成很规则的几何空间点阵，因此表现为各向异性，选项D错误。故选C。 2．下列关于固体和液体的说法正确的是(　　) A．天然石英是晶体，熔化以后再凝固的水晶(即石英玻璃)也是晶体 B．黄金可以做成各种不同造型的首饰，是多晶体 C．一定质量的晶体在熔化过程中，其温度不变，内能保持不变 D．烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体 答案：B 解析：天然石英是晶体，熔化以后再凝固的水晶(即石英玻璃)是非晶体，故A错误；黄金以及其他常见的金属都是多晶体，故B正确；一定质量的晶体在熔化过程中，其温度不变，但分子势能增加，内能增加，故C错误；烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明云母是晶体，D错误。故选B。 3.如图所示，一定质量的理想气体，从图示A状态开始，经历了B、C状态，最后到D状态，下列判断正确的是(　　) A．A→B过程温度升高，压强变大 B．B→C过程体积不变，压强变大 C．C→D过程体积变小，压强不变 D．C→D过程温度不变，压强变大 答案：D 解析：A→B为等压变化，压强不变，温度升高，选项A错误；B→C为等容变化，温度降低，则压强变小，选项B错误；C→D为等温变化，体积变小，则压强变大，选项C错误，D正确。 4.某同学在水杯中倒入一半开水后，将杯盖盖上，杯内空气(视为一定质量的理想气体)的温度约为97 ℃，一段时间后，该同学想喝水时，发现杯盖很难被打开，若此时杯中空气的温度与外部环境温度均为17 ℃，则下列说法正确的是(　　) A．17 ℃时杯内空气对杯壁单位时间、单位面积上的碰撞次数比97 ℃时的多 B．17 ℃时杯内空气的体积比97 ℃时的大 C．17 ℃时杯内空气的密度比97 ℃时的大 D．杯盖很难被打开的原因是降温后杯内空气的压强小于外界大气压强 答案：D 解析：17 ℃时与97 ℃时相比，杯内空气压强减小，对杯壁单位时间、单位面积上的碰撞次数减少，故A错误；17 ℃时与97 ℃时相比，杯内空气的体积不变，质量不变，所以密度不变，故B、C错误；杯内空气温度降低，由＝，可知杯内压强减小，杯内空气的压强小于外界大气压强，故D正确。故选D。 5.如图所示，粗细均匀的弯曲玻璃管(容积不能忽略)的A管插入烧瓶，B管与玻璃管C下部用橡胶管连接，C管开口向上，一定质量的气体被水银封闭于烧瓶内。开始时，B、C内的水银面(橡胶管内充满水银)等高，外界大气压恒定，下列说法正确的是(　　 ) A．保持B、C两管不动，若烧瓶内气体温度降低，则瓶内气体密度减小 B．保持B、C两管不动，若烧瓶内气体温度降低，则C管中水银柱将升高 C．若烧瓶内气体温度升高，为使烧瓶内气体的压强不变，应将C管向上移动 D．若烧瓶内气体温度升高，为使烧瓶内气体的压强不变，应将C管向下移动 答案：D 解析：保持B、C两管不移动，假设气体发生等容变化，气体温度降低，压强变小，B管中水银柱将上升，C管中水银柱将下降，气体体积减小，则烧瓶内气体密度增大，故A、B错误；若烧瓶内气体温度升高，为使烧瓶内气体的压强不变，由等压变化可知，应该使气体的体积增大，应将C管向下移动，故C错误，D正确。 6．一定质量的理想气体，在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p1、V1、T1，在另一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p2、V2、T2，下列关系可能正确的是(　　) A．p1＝p2、V1＝2V2、T1＝ B．p1＝p2、V1＝、T1＝ C．p1＝2p2、V1＝2V2、T1＝2T2 D．p1＝2p2、V1＝2V2、T1＝ 答案：B 解析：一定质量的理想气体满足理想气体的状态方程，即＝，代入四个选项中的数据，可知只有B正确。 7.(2024·吉林长春市高二月考)2021年11月8日，王亚平身穿我国自主研发的舱外航天服“走出”太空舱，成为我国第一位在太空“漫步”的女性。舱外航天服有一定伸缩性，能封闭一定的气体，提供人体生存的气压，王亚平先在节点舱(出舱前的气闸舱)穿上舱外航天服。设航天服内密闭气体的体积约为V1＝2 L，压强p1＝5.0×104 Pa，温度t1＝27 ℃。她穿好航天服后，需要把节点舱的气压不断降低，以便打开舱门。为便于舱外活动，航天员出舱前将一部分气体缓慢放出，使航天服内气压降到p2＝3.0×104 Pa。假设释放气体过程中温度不变，航天服内气体体积变为V2＝2 L，则航天服需要放出的气体与原来航天服内气体的质量比为(　　) A．　　　B．　　　C．　　　D． 答案：C 解析：对航天服内的气体做等温变化，有p1V1＝p2(V2＋ΔV)，解得ΔV＝V1，故航天服需要放出的气体与原来航天服内气体的质量比为＝，故选C。 二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分) 8.如图是一定质量的理想气体的V-T图像，按图示箭头从状态A变化到状态B，再变化到状态C，在此过程中下列说法正确的是(　　) A．气体分子的平均动能先增大后减小 B．气体的压强先保持不变后增大 C．气体的压强先减小后增大 D．气体的内能一定在不断增大 答案：BD 解析：根据理想气体状态方程＝C(C为常量)，可得V＝T，V-T图像的斜率与压强成反比，可知从状态A变化到状态B，再变化到状态C，压强先不变后增大，故B正确，C错误；由题图可知从状态A变化到状态B，再变化到状态C，温度一直增大，所以气体分子的平均动能一直增大，内能一直增大，故A错误，D正确。故选BD。 9.(2024·安徽蚌埠市高二月考)如图所示，两端开口的U形管粗细均匀，左右两管竖直，底部的直管水平，水银柱的长度如图中标注所示，水平管内两段空气柱a、b的长度分别为10 cm、5 cm。现保持气体温度不变，在左管内缓慢注入一定量的水银，使得稳定后右管的水银面比原来高h＝10 cm，已知大气压强p0＝76 cmHg。下列说法正确的是(　　) A．末状态b空气柱的长度为3 cm B．末状态a空气柱的长度为9 cm C．a空气柱能进入竖直管 D．向左管注入的水银柱长度为21.5 cm 答案：BD 解析：在左管内缓慢注入一定量的水银，使得稳定后右管的水银面比原来高h＝10 cm，由于h＝10 cm<12 cm，可知a、b空气柱都仍在水平管内，故C错误；初状态a、b两部分空气柱的压强为p1＝(76＋14) cmHg＝90 cmHg，末状态a、b两部分空气柱的压强为p2＝(76＋14＋10) cmHg＝100 cmHg，设初状态和末状态a、b两部分空气柱的长度分别为La1、Lb1和La2、Lb2，对a、b两部分空气柱分别根据玻意耳定律得p1La1S＝p2La2S，p1Lb1S＝p2Lb2S，代入数据解得La2＝9 cm，Lb2＝4.5 cm，设左管注入的水银柱长度为L，则L＝2h＋(La1＋Lb1)－(La2＋Lb2)＝21.5 cm，故A错误，B、D正确。故选BD。 10．(2024·河北承德市高二统考)质量为M、半径为R的圆柱形气缸(上端有卡扣)用活塞封闭一定质量的理想气体，如图甲所示，活塞用细线连接并悬挂在足够高的天花板上。初始时封闭气体的热力学温度为T0，活塞与容器上、下端的距离分别为h和2h，现让封闭气体的温度缓慢升高，气体从初始状态A经状态B到达状态C，其p-V图像如图乙所示，已知外界大气压恒为p0，点O、A、C共线，活塞气密性良好，重力加速度大小为g。则理想气体在状态(　　) A．B的热力学温度为2T0 B．B的压强为p0－ C．C的压强为－ D．C的热力学温度为 答案：BD 解析：气体从状态A到B为等压变化，有＝，解得TB＝T0，选项A错误；气缸悬挂后处于平衡状态，有Mg＋pBπR2＝p0πR2，解得pB＝p0－，选项B正确；根据O、A、C共线，可知气体做等温变化，有＝，其中pA＝pB，VC＝3hπR2，VA＝2hπR2，解得pC＝－，选项C错误；气体从状态B到C为等容变化，有＝，解得TC＝TB＝T0，选项D正确。故选BD。 三、非选择题(本题共6小题，共54分) 11．(6分)用图甲所示实验装置探究气体做等温变化的规律。 (1)关于该实验，下列说法正确的是________。 A．为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油 B．应快速推拉柱塞 C．为方便推拉柱塞，应用手握住注射器再推拉柱塞 D．注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位 (2)测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后，为直观反映压强与体积之间的关系，以p为纵坐标、以为横坐标在坐标系中描点作图。小明所在的小组压缩气体时漏气，则用上述方法作出的图线应为图乙中的________(选填“①”或“②”)。 (3)实验中若使用压强传感器采集数据，则柱塞与针筒间的摩擦对实验结果________(选填“有”或“无”)影响。 答案：(1)AD　(2)②　(3)无 解析：(1)在柱塞与注射器壁间涂上润滑油，可以防止漏气，确保所研究的气体质量一定，A正确；快速推拉柱塞或用手握住注射器会导致气体温度发生变化，不符合实验条件，B、C错误；由于等温变化时p1V1＝p2V2，即p1L1S＝p2L2S，注射器旁的刻度尺如果刻度分布均匀，可以用气柱的长度来间接表示体积，可以不标注单位，D正确。 (2)漏气会导致p、V之积减小，即p -图线的斜率减小，作出的图像为题图乙中的②。 (3)实验中若使用压强传感器采集数据，即直接通过传感器采集气体的压强，柱塞与针筒间的摩擦对实验结果无影响。 12.(6分)如图是一种研究气球体积和压强变化规律的装置。将气球、压强传感器和大型注射器用T形管连通。初始时认为气球内无空气，注射器内气体体积为V0，压强为p0。T形管与传感器内少量气体体积可忽略不计。缓慢推动注射器，保持温度不变，装置密封良好。 (1)该装置可用于验证________定律。(填写气体实验定律名称) (2)将注射器内气体部分推入气球，读出此时注射器内剩余气体的体积为V0，压强传感器读数为p1，则此时气球体积为____________。 答案：(1)玻意耳　(2)－ 解析：(1)用该装置研究在温度不变时，气体的压强随体积的变化情况，所以该装置可用于验证玻意耳定律。 (2)将注射器内气体部分推入气球，压强传感器读数为p1，根据玻意耳定律得p1V1＝p0V0，所以V1＝；读出此时注射器内剩余气体的体积为V0，所以此时气球体积为V1－V0＝－。 13.(8分)某同学设计了一个“隔空取钱”的小游戏。把若干现金放在桌面上，盖上盆子，不用手接触盆子就能把钱取走。该同学做了下面操作：把两张餐巾纸平铺在盆底上，倒上适量水，把一只抽气拔罐扣在湿透的餐巾纸上，用抽气筒抽掉拔罐中的一部分气体，手抓拔罐缓慢地提起盆子，取走现金。示意图如图所示，假设拔罐口横截面积为S1，盆底的横截面积为S2，盆子和湿透的餐巾纸总质量为m，当盆子悬在空中时对盆子施加竖直向下、大小为F的力，盆子(包括餐巾纸)与拔罐刚好分离。拔罐中气体视为理想气体，忽略抽气过程气体温度的变化及盆子的形变，大气压强为p0，重力加速度为g，求： (1)盆子提起后，拔罐中气体的压强； (2)拔罐内剩余气体的质量与抽气前拔罐内气体的质量之比。 答案：(1)p0－　(2) 解析：(1)设盆子提起后，拔罐中气体的压强为p1，则有p1S1＋mg＋F＝p0S1 解得p1＝p0－。 (2)设拔罐中气体的体积为V，抽出气体在压强为p1时的体积为ΔV，由玻意耳定律有 p0V＝p1(V＋ΔV) 拔罐内剩余气体的质量与抽气前拔罐内气体的质量之比＝＝＝。 14．(10分)(2021·湖南高考)小赞同学设计了一个用电子天平测量环境温度的实验装置，如图所示。导热气缸开口向上并固定在桌面上，用质量m1＝600 g、横截面积S＝20 cm2的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与气缸壁间无摩擦。一轻质直杆中心置于固定支点A上，左端用不可伸长的细绳竖直悬挂活塞，右端用相同细绳竖直悬挂一个质量m2＝1 200 g的铁块，并将铁块放置到电子天平上。当电子天平示数为600.0 g时，测得环境温度T1＝300 K。设外界大气压强p0＝1.0×105 Pa，重力加速度g＝10 m/s2。 (1)当电子天平示数为400.0 g时，环境温度T2为多少？ (2)该装置可测量的最高环境温度Tmax为多少？ 答案：(1)297 K　(2)309 K 解析：(1)当电子天平示数为600.0 g时，细绳对铁块的拉力为FT＝(m2－m示)g＝m1g 又铁块和活塞对细绳的拉力相等，则气缸内气体压强等于大气压强，有p1＝p0 当电子天平示数为400.0 g时，设此时气缸内气体压强为p2，对m1受力分析有 m1g＋p0S＝p2S＋FT′ 对m2受力分析有m2g＝FT′＋m示′g 由题意可知，气缸内气体体积不变，由查理定律得＝ 联立解得T2＝297 K。 (2)环境温度越高，气缸内气体压强越大，活塞对细绳的拉力越小，则电子秤示数越大，由于细绳对铁块的拉力最小为0，即电子天平的示数恰好为1 200 g时，此时对应的环境温度为装置可以测量的最高环境温度。设此时气缸内气体压强为p3，对m1受力分析有(p3－p0)S＝m1g 又气缸内气体体积不变，由查理定律得 ＝ 联立解得Tmax＝309 K。 15.(12分)(2023·湖北高考)如图所示，竖直放置在水平桌面上的左、右两气缸粗细均匀，内壁光滑，横截面积分别为S、2S，由体积可忽略的细管在底部连通。两气缸中各有一轻质活塞将一定质量的理想气体封闭，左侧气缸底部与活塞用轻质细弹簧相连。初始时，两气缸内封闭气柱的高度均为H，弹簧长度恰好为原长。现往右侧活塞上表面缓慢添加一定质量的沙子，直至右侧活塞下降H，左侧活塞上升H。已知大气压强为p0，重力加速度大小为g，气缸足够长，气缸内气体温度始终不变，弹簧始终在弹性限度内。求： (1)最终气缸内气体的压强； (2)弹簧的劲度系数和添加的沙子质量。 答案：(1)p0　(2)　 解析：(1)对气缸内所封的气体，初态压强p1＝p0，体积V1＝SH＋2SH＝3SH 末态压强为p2，体积V2＝S·H＋H·2S＝SH 根据玻意耳定律可得p1V1＝p2V2 解得p2＝p0。 (2)末态，对右边活塞受力分析可知 mg＋p0·2S＝p2·2S 解得m＝ 末态，对左侧活塞受力分析可知 p0S＋k·H＝p2S 解得k＝。 16.(12分)(2024·辽宁大连市高二联考)如图所示，两个固定的导热良好的足够长水平气缸，由水平轻质硬杆相连的两个活塞面积分别为SA＝120 cm2，SB＝20 cm2。两气缸通过一带阀门K的细管连通，最初阀门关闭，A内有理想气体，初始温度为27 ℃，B内为真空。初始状态时两活塞分别与各自气缸底相距a＝40 cm、b＝10 cm，活塞静止。(不计一切摩擦，细管体积可忽略不计，A内有体积不计的加热装置，图中未画出。设环境温度保持不变为27 ℃，外界大气压为p0。其中T＝t＋273 K。) (1)当阀门K关闭时，在左侧气缸A安装绝热装置，同时使A内气体缓慢加热，求当右侧活塞刚好运动到缸底时A内气体的温度TA及压强pA； (2)停止加热并撤去左侧气缸的绝热装置，将阀门K打开，足够长时间后，求大活塞距左侧气缸底部的距离Δx； (3)之后将阀门K关闭，用打气筒(图中未画出)向A气缸中缓慢充入压强为2p0的理想气体，使活塞回到初始状态时的位置，则充入的理想气体体积ΔV为多少？ 答案：(1)375 K　p0　(2)30 cm　(3)1 000 cm3 解析：(1)阀门K关闭时，将A内气体加热，温度升高，气体压强不变，为等压变化，对于A气体，初态VA＝aSA，T0＝300 K 末态VA1＝(a＋b)SA，温度为TA 由盖-吕萨克定律有＝ 即＝ 解得TA＝375 K 以两活塞和杆整体为研究对象，根据受力平衡得pASA－p0SA＋p0SB＝0 解得pA＝p0。 (2)打开阀门K稳定后，设气体压强为pA′，对两个活塞和杆整体有 pA′SA－p0SA＋p0SB－pA′SB＝0 解得pA′＝p0 法一：设大活塞最终左移x，对封闭气体分析可得 初态pA＝p0，VA1＝(a＋b)SA，TA＝375 K 末态pA′＝p0，VA′＝(a－x)SA＋(b＋x)SB，T0＝300 K 由理想气体状态方程得＝ 即＝ 代入数据解得x＝10 cm 则Δx＝a－x＝30 cm； 法二：设大活塞最终左移x，对封闭气体分析 初态pA＝p0，VA＝aSA 末态pA′＝p0，VA′＝(a－x)SA＋(b＋x)SB 由玻意耳定律得pAVA＝pA′VA′ 即pASAa＝pA′(a－x)SA＋pA′(b＋x)SB 代入数据解得x＝10 cm 则Δx＝a－x＝30 cm。 (3)关闭阀门，若活塞恢复初始位置，则对B中气体，初态pB＝p0，VB＝(b＋x)SB 末态压强为pB′，VB′＝bSB 由玻意耳定律得pBVB＝pB′VB′ 即p0SB(b＋x)＝pB′SBb 解得pB′＝2p0 则pA″SA＋p0SB－p0SA－pB′SB＝0 解得pA″＝p0 以A中气体和充入气体整体为研究对象 初态pA′＝p0，VA′＝(a－x)SA，p＝2p0，ΔV 末态pA″＝p0，VA″＝aSA 根据玻意耳定律得pA′VA′＋pΔV＝pA″VA″ 即p0SA(a－x)＋2p0ΔV＝p0SAa 解得ΔV＝1 000 cm3。 学生用书第71页 学科网（北京）股份有限公司 $$