单元综合评估(2) 气体、固体和液体-【正禾一本通】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）

[单元综合评估(二)]　气体、固体和液体 ______________________________________________________________________ (时间：90分钟　满分：100分) 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1．玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史，它是一种非晶体。下列关于玻璃的说法正确的是(　　 ) A．没有确定的熔化温度 B．具有天然规则的几何形状 C．沿不同方向的导热性能不同 D．分子在空间上周期性排列 解析：选A。根据非晶体的特点可知，非晶体是指组成物质的分子(或原子、离子)不呈空间有规则排列的固体，它没有天然规则的几何外形，在各个方向上的物理性质是各向同性的，没有确定的熔化温度，故A正确。 2．同一种液体，滴在固体A的表面时，出现如图甲所示的情况；当把毛细管B插入这种液体时，液面又出现如图乙所示的情况。若固体A和毛细管B都很干净，则(　　) A．固体A和毛细管B可能是同种材料 B．固体A和毛细管B一定不是同种材料 C．液体对固体A浸润 D．液体对毛细管B不浸润 解析：选B。由题图甲可知，液体不能附着在固体A的表面，所以该液体对A是不浸润的。当把毛细管B插入这种液体时，液面呈凹形，说明液体对毛细管B是浸润的。因此固体A与毛细管B一定不是同种材料，故B正确。 3．如图所示，上端封闭的玻璃管，开口向下，斜插在水银槽内，管内的水银柱将一段空气柱封闭，现保持槽内水银面上玻璃管的长度l不变，将玻璃管缓慢扶正至竖直方向，若水银槽内水银面的高度保持不变，待再度达到稳定时(　　 ) A．管内空气柱的密度变大 B．管内空气柱的压强变大 C．管内水银柱产生的压强变大 D．管内水银柱的长度变大 解析：选C。管内密封气体的压强为p＝p0－h。将玻璃管缓慢扶正过程中，假设管内水银的位置不变，则水银柱的高度差h增大，气体压强减小，由玻意耳定律可知，气体体积应增大，所以管内水银相对玻璃管将下移。管内空气体积增大，故管内水银柱的长度变小，气体的密度变小，压强变小，A、B、D错误；气体压强减小，故管内水银柱产生的压强变大，C正确。 4．一定质量的气体，在体积不变的条件下，温度由0 ℃升高到10 ℃时，其压强的增量为Δp1，当它由100 ℃升高到110 ℃时，其压强的增量为Δp2，则Δp1与Δp2之比是(　　 ) A．10∶1 B．1∶1 C．373∶273 D．383∶283 解析：选B。由查理定律可知，一定质量的气体在体积不变的条件下为恒量，且Δp＝ΔT。温度由0 ℃升高到10 ℃和由100 ℃升高到110 ℃，ΔT＝10 K相同，故压强的增量Δp1＝Δp2，B正确。 5．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，实验后计算机屏幕显示的p ­t图像如图所示。已知在状态B时气体的体积为VB＝3 L，则下列说法正确的是(　　 ) A．从状态A到状态B，气体的体积增加 B．从状态B到状态C，气体的体积增大 C．在状态C时气体的体积是2 L D．在状态A时气体的压强是0.5 atm 解析：选C。由p ­t图像可知，BA的延长线过绝对零点，则气体从状态A到状态B做等容变化，即气体的体积不变，故A错误；气体从状态B到状态C做等温变化，根据玻意耳定律可知，压强增大时体积减小，故B错误；由题图可知，pB＝1.0 atm，VB＝3 L，pC＝1.5 atm，根据pBVB＝pCVC，解得VC＝2 L，故C正确；由题图可知，TB＝409.5 K，TA＝273 K，从状态A到状态B是等容变化，则有＝，解得pA＝ atm，故D错误。 6．在秋天，一天的气温变化很大，一个空教室内，早上温度为17 ℃时，气体质量为m1，下午温度为27 ℃时，气体质量为m2，假定教室内的气体压强保持不变，气体可以看成理想气体，则m1∶m2约等于(　　 ) A．17∶27 B．29∶30 C．27∶17 D．30∶29 解析：选D。教室早上的温度为T1＝(17＋273) K＝290 K，教室容积为V1，下午温度升高至T2＝(27＋273) K＝300 K，这些气体的总体积变为V2，气体压强保持不变时，由盖­吕萨克定律有＝，解得V2＝V1，易知＝＝，故D正确。 7．如图所示为一圆筒形真空容器，在筒顶系着的轻弹簧下挂一质量不计的活塞，弹簧处于自然长度时，活塞正好触及筒底，当在活塞下方注入一定质量的理想气体后，温度为T时，气柱高为h，则温度为T′时，气柱高为(活塞与圆筒间摩擦不计，弹簧始终处于弹性限度内)(　　 ) A．h B．h C． D． 解析：选A。设弹簧的劲度系数为k，当气柱高为h时，弹簧弹力F＝kh，产生的压强为＝(S为容器的横截面积)。取封闭的气体为研究对象，初状态为(T，hS，)，末状态为(T′，h′S，)，由理想气体状态方程得＝，则h′＝h，故A正确。 8．如图所示，某装置中竖直放置一内壁光滑、开口向上的圆柱形容器，圆柱形容器用一定质量的活塞封闭一定质量的理想气体，外界大气压强为p0，当装置静止时，容器内气体压强为1.1p0，活塞下表面与容器底面的距离为h0，当装置以某一恒定加速度加速上升时，活塞下表面距容器底面的距离为0.8h0，若容器内气体温度始终保持不变，重力加速度大小为g，则装置的加速度大小为(　　 ) A.0.25g B．2.75g C．1.5g D．11.5g 解析：选B。设活塞的横截面积为S，当装置静止时，有1.1p0S＝p0S＋mg；当加速上升时，设其气体压强为p，有pS－mg－p0S＝ma；由于气体的温度不发生变化，所以对于气体有1.1p0h0S＝p·0.8h0S，解得a＝2.75g，故B正确。 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 9．自2013年宇航员王亚平首次太空开讲以来，中国航天员已开展了多次精彩绝伦的太空授课，中国载人航天科技发展成就惠及全世界青少年。其中“水”相关实验占太空授课中实验总数的一半以上，下列说法正确的是(　　 ) A．太空授课时，水球几乎呈完美的球状，是因为水的表面张力 B．水球表面层分子间的作用力表现为分子引力 C．太空授课时，浸润液体在玻璃试管中上升的现象是毛细现象 D．如果改用不浸润的塑料笔芯插入水中，也能观察到水面在笔芯内上升的现象 解析：选ABC。太空授课时，水球几乎呈完美的球状，是因为水的表面张力，故A正确；水球表面层分子间的作用力表现为分子引力，故B正确；太空授课时，浸润液体在玻璃试管中上升的现象是毛细现象，故C正确；如果改用不浸润的塑料笔芯插入水中，不能观察到水面在笔芯内上升的现象，故D错误。 10．在空气压缩引火仪底部放置少量的硝化棉，过程Ⅰ：迅速压下筒中的活塞，可以观察到硝化棉燃烧的火苗，如图1所示；过程Ⅱ：缓慢压下筒中的活塞，则不能观察到硝化棉燃烧的情景。在硝化棉燃烧前，将筒内密闭气体视为一定质量的理想气体，忽略气体质量变化，用p ­V图像描述，如图2所示。则下列说法可能正确的是(　　 ) A．过程Ⅰ为“a→b”过程 B．过程Ⅰ为“a→d”过程 C．过程Ⅱ为“a→c”过程 D．过程Ⅱ为“a→b”过程 解析：选BC。迅速压下筒中的活塞，筒内气体温度升高，根据一定质量的理想气体状态方程＝C可知，T增大，pV增大，过程Ⅰ为“a→d”过程，故A错误，B正确；缓慢压下筒中的活塞，可视为筒内气体温度不变，pV不变，过程Ⅱ为“a→c”过程，故C正确，D错误。 11．如图所示，某同学将一玻璃杯开口向下压入水面下适当位置，松手后该玻璃杯恰好悬浮于水中，其内封闭了一定质量的空气(可视为理想气体)。若水温均匀恒定，且该玻璃杯内的空气质量保持不变，则(　　 ) A．仅将该玻璃杯稍上移，松手后仍将悬浮于水中 B．仅将该玻璃杯稍上移，松手后将加速上升 C.仅将该玻璃杯稍下移，松手后仍将悬浮于水中 D．仅将该玻璃杯稍下移，松手后将加速下降 解析：选BD。仅将该玻璃杯稍上移，玻璃杯内空气压强减小，由玻意耳定律可得，体积增大，玻璃杯所受浮力增大，松手后将加速上升，故A错误，B正确；仅将该玻璃杯稍下移，玻璃杯内空气压强增大，由玻意耳定律可得，体积减小，玻璃杯所受浮力减小，松手后将加速下降，故C错误，D正确。 12．如图所示的家庭小型喷壶总容积为1.4 L，打气筒每次可将压强为1.0×105 Pa、体积为0.02 L的空气充入壶内，从而增加壶内气体的压强。为了保证喷壶的安全，壶内空气压强不能超过5.0×105 Pa；为了保证喷水效果，壶内气体压强至少为3.0×105 Pa，当壶内空气压强降至1.0×105 Pa时便不能向外喷水。现装入1.2 L的水并用盖子密封，壶内被封闭空气的初始压强为1.0×105 Pa。壶中喷管内水柱产生的压强忽略不计，壶内空气可视为理想气体且温度始终不变，则下列说法正确的是(　　 ) A．为了保证喷水效果，打气筒最少打气20次 B．为了保证喷壶安全，打气筒最多打气50次 C．若充气到喷壶安全上限，然后打开喷嘴向外喷水，可向外喷出水的体积为0.8 L D．若充气到喷壶安全上限，然后打开喷嘴向外喷水，可向外喷出水的体积为1 L 解析：选AC。为了保证喷水效果，设打气筒最少打气n次，则有p0V0＋np0ΔV＝P1V0，其中p0＝1.0×105 Pa，V0＝1.4 L－1.2 L＝0.2 L，ΔV＝0.02 L，p1＝3.0×105 Pa，解得n＝20，故A正确；为了保证喷壶安全，打气筒最多打气m次，则有p0V0＋mp0ΔV＝p2V0，其中p2＝5.0×105 Pa，解得m＝40，故B错误；若充气到喷壶安全上限，然后打开喷嘴向外喷水，设可向外喷出水的体积为Vx，则有p2V0＝p0(V0＋Vx)，解得Vx＝0.8 L，故C正确，D错误。 三、非选择题：本题共6小题，共60分。 13．(6分)利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定一托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强p和体积V(等于注射器示数V0与塑料管容积ΔV之和)，逐次增加砝码质量，采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示。 回答以下问题： (1)在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体____________。 A．p与V成正比 B．p与成正比 (2)若气体被压缩到V＝10.0 mL，由图乙可读出封闭气体压强为____________ Pa(保留3位有效数字)。 (3)某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了ΔV，则在计算pV乘积时，他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随p的增大而____________(填“增大”或“减小”)。 解析：(1)在实验误差允许范围内，题图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体，p与成正比，故B正确。 (2)若气体被压缩到V＝10.0 mL，则有＝ mL－1＝100×10－3 mL－1，由题图乙可读出封闭气体压强为p＝2.04×105 Pa。 (3)某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了ΔV，则在计算pV乘积时，根据p(V0＋ΔV)－pV0＝pΔV可知，他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随p的增大而增大。 答案： (1)B　(2)2.04×105　(3)增大 14．(8分)某同学利用如图甲所示装置测量大气压强。粗细均匀的弯曲玻璃管A臂插入密封的烧瓶，B臂与玻璃管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管内的水银面等高，在B管上标记好此时水银面的位置K。 (1)对烧瓶加热，使烧瓶内的气体温度升高。为使封闭气体的体积不变，应将管C右端________(选填“向上”或“向下”)移动，直至________。 (2)实验中保持气体体积不变，不断加热烧瓶内的气体，记录气体的摄氏温度t和管C内的水银面高出B管内的高度h。作出h ­t图像如图乙，由图像得出开始时的温度T0＝________K，大气压强p0＝________cmHg(大气压强保留1位小数)。 解析：(1)对烧瓶加热，烧瓶内的气体因温度升高而体积膨胀，玻璃管C右端的液面上升。为使封闭气体的体积不变，应将管C右端向上移动，直至B管内的水银面再一次回到标记的位置K。 (2)由查理定律可知＝，即h＝t＋，结合题图线的斜率和截距可知＝－p0＝－6.8，解得T0＝300 K，p0≈75.6 cmHg。 答案：(1)向上　B管内的水银面再一次回到标记的位置K　(2)300　75.6 15．(10分)一定质量的理想气体由状态A经过状态B变为状态C，p ­T图像如图甲所示。若气体在状态A的温度为－73.15 ℃，在状态C的体积为0.6 m3，规定0 ℃为273.15 K。求： (1)状态A的热力学温度； (2)写出A至C过程中气体的变化情形，并根据图像提供的信息，计算VA的值； (3)在图乙坐标系中，作出由状态A经过状态B变为状态C的V ­T图像，并在图线相应位置上标出字母A、B、C。如果需要计算才能确定坐标值，请写出计算过程。 解析：(1)状态A的热力学温度TA＝tA＋273.15 K＝(－73.15＋273.15) K＝200 K。 (2)由题图甲可知：A至B为等压过程，B至C为等容过程，从A至C，由理想气体状态方程有＝ 解得VA＝0.4 m3。 (3)由题图甲知VB＝VC＝0.6 m3，V ­T图像如图所示。 答案：(1)200 K　(2)0.4 m3　(3)见解析 16．(10分)潜水员在进行水下打捞作业时，有一种方法是将气体充入被打捞的容器，利用浮力将容器浮出水面。假设潜水员发现在深10 m的水底有一无底铁箱倒扣在水底，先用管子伸入容器内部，再用气泵将空气打入铁箱内。已知铁箱质量为560 kg，容积为1 m3，水底温度为7 ℃，水的密度为1×103 kg/m3，大气压强p0为1.0×105 pa，打入铁箱的气体可看作理想气体，忽略铁箱自身的体积、高度及打入空气的质量。求需要打入1 atm、27 ℃的空气多大体积可使铁箱浮起。(取g＝10 m/s2，0 ℃＝273 K) 解析：设打入的空气体积为V1，到湖底后，这部分空气的体积为V2。 10 m水产生的压强为 p水＝ρ水gh＝1×105 Pa＝1 atm 湖底压强为p2＝p0＋p水＝2 atm 铁箱充气受浮力为F浮＝ρ水gV2 上浮的条件是ρ水gV2≥mg 代入数据解得V2＝0.56 m3 由理想气体状态方程得＝ 其中T1＝t1＋273 K＝300 K T2＝t2＋273 K＝280 K 代入数据解得V1＝1.2 m3。 答案：1.2 m3 17．(12分)中医拔罐是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上，进而治病。常见拔罐有火罐和抽气拔罐两种。火罐是先加热罐中气体，然后迅速按到皮肤上，自然降温后火罐内部气压低于外部大气压，火罐紧紧吸附在皮肤上。抽气拔罐是先把罐体按在皮肤上，再通过抽气降低罐内气体压强。某次使用火罐时，罐内气体初始压强与外部大气压相同，温度为450 K，最终降到300 K，因皮肤凸起，内部气体体积变为罐容积的；若换用抽气拔罐，抽气后也因皮肤凸起，罐内剩余气体体积变为抽气拔罐容积的。已知火罐与抽气罐容积相同，气体均可视为理想气体，忽略抽气过程中气体温度的变化。求抽气后，罐内剩余气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值。 解析：设大气压强为p0，火罐内气体初始状态参量分别为p1、T1、V1，温度降低后状态参量分别为p2、T2、V2，罐的容积为V0，由理想气体状态方程得 ＝ 其中p1＝p0、T1＝450 K、V1＝V0、T2＝300 K、V2＝V0 代入数据得p2＝0.7p0 对于抽气罐，设初态气体状态参量分别为p3、V3，末态气体状态参量分别为p4、V4，由玻意耳定律得 p3V3＝p4V4 其中p3＝p0，V3＝V0，p4＝p2，联立上式，代入数据解得V4＝V0 故剩余气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值为＝＝。 答案： 18．(14分)如图，刚性容器内壁光滑、盛有一定量的气体，被隔板分成A、B两部分，隔板与容器右侧用一根轻质弹簧相连(忽略隔板厚度和弹簧体积)。容器横截面积为S、长为2l。开始时系统处于平衡态，A、B体积均为Sl，压强均为p0，弹簧为原长。现将B中气体抽出一半，B的体积变为原来的。整个过程系统温度保持不变，气体视为理想气体。求： (1)抽气之后A、B的压强pA、pB。 (2)弹簧的劲度系数k。 解析：(1)抽气前A、B体积均为V＝Sl，对气体A分析，抽气后有 VA＝2V－V＝V 根据玻意耳定律得p0V＝pAV 解得pA＝p0 对气体B分析，在体积不变的情况下若抽去一半的气体，则压强变为原来的一半，即p0，则根据玻意耳定律得p0V＝pBV 解得pB＝p0。 (2)由题意可知，弹簧的压缩量为，对活塞受力分析有pAS＝pBS＋F 根据胡克定律得F＝k 联立得k＝。 答案：(1)p0　p0　(2) 学科网（北京）股份有限公司 $$