第二章 气体、固体和液体单元检测01-2024-2025学年高二物理举一反三系列（人教版2019选择性必修第三册）

第二章 气体、固体和液体单元检测01 一、单选题 1．黑磷是重要的芯片原料，其原子按照一定的规则排列呈片状结构，电子在同一片状平层内容易移动，在不同片状平层间移动时受到较大阻碍。则黑磷（　　） A．属于多晶体 B．没有固定的熔点 C．导电性能呈各向异性 D．没有天然的规则几何外形 【答案】C 【详解】A．黑磷的原子按照一定的规则排列呈片状结构，属于单晶体，故 A错误； B．黑磷属于单晶体，有固定的熔点，故B错误； C．电子在同一片状平层内容易移动，在不同片状平层间移动时受到较大阻碍，导电性能呈各向异性，故C正确； D．黑磷属于单晶体，有天然的规则几何外形，故D错误。 故选C。 2．下列关于液晶的说法中正确的是（　　） A．液晶是具有液体性质的晶体 B．液晶分子在特定方向排列比较整齐 C．电子手表中的液晶在外加电压的影响下，能够发光 D．所有物质在一定条件下都能成为液晶 【答案】B 【详解】A．液晶是介入固态和液态之间的一种物质状态，其既具有液体的流动性，又在一定程度上具有晶体分子的规则排列的性质，故A错误； B．结合上述可知，液晶在一定程度上具有晶体分子的规则排列的性质，即液晶分子在特定方向排列比较整齐，故B正确； C．在外加电压的影响下，液晶自身并不能够发光，而是由于液晶通电时，排列变得更加有秩序，使光线容易通过，故C错误； D．并不是所有物质都能成为液晶，只有少数物质在特定条件下才能成为液晶，故D错误。 故选B。 3．下面说法正确的是（　　） A．鸭子从池塘中出来，羽毛并不湿——毛细现象 B．细玻璃棒尖端放在火焰上烧熔后尖端变成球形——表面张力 C．压紧土壤可以把地下水分引上来——不浸润现象 D．保存地下的水分就要把地面的土壤锄松——表面张力 【答案】B 【详解】A．鸭子从池塘中出来，羽毛并不湿属于不浸润现象，故A错误； B．细玻璃棒尖端放在火焰上烧熔后尖端变成球形是液体表面张力引起，故B正确； C．压紧土壤可以把地下水分引上来属于毛细现象，故C错误； D．保存地下的水分就要把地面的土壤锄松属于毛细现象，故D错误。 故选B。 4．热力学系统的平衡态是一种（　　） A．定态平衡 B．动态平衡 C．分子已经不动 D．只是温度一定达到了某一稳定值 【答案】B 【详解】热力学的平衡态是一种动态平衡，组成系统的分子仍在不停地做无规则运动，只是分子运动的平均动能不随时间变化，系统的状态参量均不随时间发生变化。 故选B。 5．如图是某同学用手持式打气筒对一只篮球打气的情景。打气前篮球内气压等于1.1atm，每次打入的气体的压强为1.0atm、体积为篮球容积的0.05倍，假设整个过程中篮球没有变形，不计气体的温度变化，球内气体可视为理想气体（　　） A．打气后，球内每个气体分子对球内壁的作用力增大 B．打气后，球内气体分子对球内壁单位面积的平均作用力减小 C．打气6次后，球内气体的压强为1.4atm D．打气6次后，球内气体的压强为1.7atm 【答案】C 【详解】A．打气后，由于气体的温度不变，分子平均动能不变，球内气体分子对球壁的平均作用力不变，但是球内每个气体分子对球内壁的作用力不一定增大，故A错误； B．打气后，球内气体的压强变大，即球内气体分子对球内壁单位面积的平均作用力增大，故B错误； CD．打气6次后，由玻意耳定律知 解得，即球内气体的压强为1.4atm，故C正确，D错误。 故选C。 6．一定质量的理想气体分别保持温度、发生等温变化，已知，则下列能正确反映气体压强p随体积V变化关系的图像是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】根据理想气体状态方程 可得 一定质量的理想气体发生等温变化，可知压强与体积成反比，即压强与体积的倒数成正比，故图像为过原点的直线，图像斜率为 可知温度越高，图像的斜率越大，由于 故选C。 7．某学习小组设计了一种测温装置，用于测量教室内的气温（教室内的气压为一个标准大气压，相当于76 cm汞柱产生的压强），结构如图所示，导热性能良好的大玻璃泡A内有一定量的气体，与A相连的B管插在水银槽中，B管内水银面的高度x可反映所处环境的温度，据此在B管上标注出温度的刻度值。当教室内温度为7 ℃时，B管内水银面的高度为20 cm。B管的体积与大玻璃泡A的体积相比可忽略不计，则以下说法正确的是（　　） A．B管上所刻的温度数值上高下低 B．B管内水银面的高度为16 cm时，教室内的温度为17 ℃ C．B管上所刻的温度数值间隔是不均匀的 D．若把这个已刻好温度值的装置移到高山上，测出的温度比实际温度偏高 【答案】D 【详解】A．因B管的体积与大玻璃泡A的体积相比可忽略不计，故可认为A内气体做等容变化，当温度升高时，由查理定律知A内气体压强变大，则B管液面降低，B管上所刻的温度数值上低下高，故A错误； B．当温度为7 ℃，即T1＝7 ℃＋273K＝280K时，玻璃泡A内气体压强为p1＝76cmHg－20cmHg＝56cmHg 温度变为T2时，A内气体压强为p2＝76 cmHg－16cmHg＝60cmHg 根据查理定律可得 解得T2＝300 K 整理得t2＝300K－273K＝27 ℃ 故B错误； C．温度改变为T时，气体压强为 根据 整理得可得 则B管上所刻的温度数值间隔是均匀的，故C错误； D．若把这个已经刻好温度值的装置移到高山上，大气压强比在地面时小，因一定温度下A内气体压强一定，则管内液面比在地面时低，则测出的温度比实际温度偏高，故D正确。 故选D。 二、多选题 8．如图所示，p表示压强，V表示体积，T为热力学温度，下图中能正确描述一定质量的气体发生等温变化的是（　　） A． B． C． D． 【答案】AB 【详解】A．A图中可以直接看出温度不变，故A正确； B．B图说明 即pV乘积为常量，是等温过程，故B正确； C．C图是双曲线的一支，但横坐标是温度，温度在变化，故不是等温线，故C错误； D．D图的p－V图线不是双曲线，故也不是等温线，故D错误。 故选AB。 【点睛】根据PV=nRT，进行判断分析。 9．如图所示，一定质量的理想气体经历的状态变化为a→b→c→a，其中纵坐标表示气体压强p、横坐标表示气体体积V，a→b是以p轴和V轴为渐近线的双曲线。则下列结论正确的是（　　） A．状态a→b，理想气体的温度降低 B．状态b→c，单位时间内对单位面积器壁碰撞的分子数变少 C．状态b→c，外界对理想气体做正功 D．状态c→a，理想气体的密度不变 【答案】CD 【详解】A．由题意可知，状态a→b，是等温变化，理想气体的温度不变，A错误； BC．状态b→c，是等压变化，理想气体的压强不变，温度降低，由可知，理想气体的体积减小，外界对气体做正功；压强不变，温度降低，体积减小，分子的平均动能减小，单位体积内的分子数增多，单位时间内对单位面积器壁碰撞的分子数变多，B错误，C正确； D．状态c→a，是等容变化，体积不变，由可知，一定质量的理想气体的密度不变，D正确。 故选CD。 10．一定质量的理想气体由状态a变化到状态b，再由状态b变化到状态c，其压强p与温度t的关系如图所示，下列说法正确的是（ ） A．气体由a到b为等容变化 B．气体在状态a的内能大于在状态b的内能 C．气体在状态a的体积小于在状态c的体积 D．b到c的过程是等压过程，温度升高，气体对外做功 【答案】BCD 【详解】A．由查理定律 （恒量） 又T=273K+t可知等容过程的压强p随温度t变化的图线（p-t图线）不过坐标原点，所以气体由a到b不是等容变化，故A错误； B．理想气体的内能只与温度有关，因a状态温度大于b状态，故气体在状态a的内能大于状态b的内能，故B正确； C．a到c为等温变化，由玻意耳定律可知，压强越大体积越小，故a状态的体积小于c状态，故C正确； D．b到c压强不变，温度升高，体积变大，气体对外做功，故D正确。 故选BCD。 三、实验题 11．某同学想探究等温情况下一定质量理想气体压强和体积的关系。他没有气压计，于是利用如图所示装置完成实验。实验步骤如下： ①取一个带刻度的注射器，拔出活塞，用天平称出活塞（带手柄）的质量为m，用游标卡尺测出活塞直径为d； ②在注射器活塞周围均匀涂抹一些润滑油，然后将其推到靠近中间刻度区域的合适位置，再把接针头的端口密封，并竖直倒置固定在铁架台上，读出此时活塞所在位置的刻度，记为L0； ③活塞手柄上系一条轻绳，在轻绳上挂一个较重的质量为m0的钩码，记录此时活塞所在位置的刻度，记为L1； ④逐渐增加质量均为m0的钩码个数，记录活塞所在位置的刻度，依次记为L2、L3…Ln； ⑤查阅当地当天的大气压强，记为p0，处理实验数据，得出实验结论。 钩码个数 0 1 2 3 … n 空气柱长度（cm） L0 L1 L2 L3 Ln 气体压强（×105 Pa） (1)在逐渐增加钩码的过程中，为了确保准确读出活塞所在位置的刻度，应该 （选填“立刻读出注射器上的示数”或“待活塞完全稳定后再该数”）。 (2)当所挂钩码个数为n时，注射器内气体压强为 （重力加速度为g，结果用题目中字母表示）。 (3)该同学将逐次的测量结果填入上表，发现气体压强随体积的增大而减小，为了探究压强p与体积V是否成反比关系，应该绘制p- （选填“L”或“”）图像。 【答案】(1)待活塞完全稳定后再读数 (2) (3) 【详解】（1）为了保证“一定温度”的实验条件，需要等注射器内空气与外界达到热平衡，即活塞完全稳定后再读数。 （2）活塞稳定时，活塞受力平衡 解得 （3）根据玻意耳定律 解得 为了探究压强p与体积V是否成反比关系，应该绘制图像。 12．在“研究温度不变时一定质量的气体压强与体积的关系”实验中，某同学先后两次使用如图（a）所示实验装置获得多组注射器内封闭气体的体积V和压强p的测量值，并通过计算机拟合得到如图（b）所示两组图线。 (1)实验过程中应避免手握注射器含空气柱的部分，这是为了 ，为检验气体的压强p与体积V是否成反比例关系，可将图线转化为 图线； (2)实验时发现两组图线经检验均符合反比例关系，由图判断导致①、②两组数据差异的原因可能是（　　） A．两组实验环境温度不同 B．两组封闭气体的质量不同 C．其中一组实验中活塞移动太快 D．其中一组实验时器材的气密性不佳 (3)某小组缓慢推活塞进行实验得到了数据图像①，验证了“玻意耳定律”，请从分子动理论的角度解释这个过程： 。 【答案】(1) 控制气体的温度不发生变化 或 (2)AB (3)一定质量的理想气体，其分子总数是一个定值，温度保持不变时，则分子的平均速率也保持不变，当其体积增大几倍时，则单位体积内的分子数变为原来的几分之一，因此气体的压强也减为原来的几分之一；反之若体积减小为原来的几分之一，则压强增大几倍，即压强与体积成反比，这就是玻意耳定律。 【详解】（1）（1）[1]实验过程中应避免手握注射器含空气柱的部分，这是为了控制气体的温度不发生变化。 [2]根据理想气体状态方程 可得 或 为检验气体的压强p与体积V是否成反比例关系，能较直观的判定该关系，可将图线转化为或图像。 （2）AB．根据 结合曲线可知对于同一V值所对应的p值不同，推知是两组注射器内气体的p与V的乘积不相等，故当气体质量一定时，若两组实验环境温度T不同；同理，故当气两组实验环境温度T一定时，两组封闭气体的质量不同，故AB正确； CD．若某组实验中活塞移动太快，会使注射器内封闭气体的温度不断变化，此时不可能得到反比例关系图线；同理，若某组器材的气密性不佳，在实验中会漏气，气体质量会持续变化，此时图线也不可能符合反比例关系，故CD错误。 故选AB。 （3）（3）[1]一定质量的理想气体，其分子总数是一个定值，当温度保持不变时，则分子的平均速率也保持不变，当其体积增大几倍时，则单位体积内的分子数变为原来的几分之一，因此气体的压强也减为原来的几分之一；反之若体积减小为原来的几分之一，则压强增大几倍，即压强与体积成反比，这就是玻意耳定律。 四、解答题 13．为方便抽取密封药瓶里的药液，护士一般先用注射器注入少量气体到药瓶里后再抽取药液。如图所示，某种药瓶的容积为5mL，瓶内装有3mL的药液，瓶内空气压强为，护士先把注射器内2mL、压强为的空气注入药瓶，若瓶内、外温度相同且保持不变，忽略针头体积，空气视为理想气体。求： （1）注入空气后瓶内空气的压强； （2）注入的空气与瓶中原有空气质量之比。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）由玻意耳定律得 p注V注+p原V原=pV原 解得 p=1．9×105Pa （2）注入的空气与瓶中原有空气质量之比为 解得 14．某兴趣小组参考烟雾报警器的原理，设计了一个简易温度报警装置，原理图如图所示，一导热性能良好的汽缸竖直放置于平台上，质量为4kg活塞下方封闭一定质量的理想气体，固定在天花板上的压力传感器与活塞通过刚性竖直轻杆连接，当传感器受到竖直向上的压力大于20N时，就会启动报警装置，已知当外界温度为243K时，压力传感器的示数为0，不计气体体积变化以及一切摩擦，已知大气压强Pa，汽缸的横截面积为2cm2，g=10m/s2，求： （1）当外界温度为243K时，封闭气体的压强大小； （2）触发报警装置的环境温度值。 【答案】（1）3×105Pa；（2）324K 【详解】（1）对活塞受力分析有 解得封闭气体的压强大小 （2）当达到报警温度时，由受力分析 由查理定律 解得 15．如图，底部水平、开口向上的固定圆柱形汽缸内，用质量为m、横截面积为S的圆盘形活塞封闭着一定质量的理想气体，当封闭气体温度为T且活塞平衡时，封闭气体的体积为V。现保持封闭气体的温度不变，在活塞上缓慢放上质量为M的物体，活塞再次平衡时，封闭气体的体积为；再加热封闭气体使其缓慢升温至，活塞第三次达到平衡。不计汽缸与活塞间的摩擦，重力加速度大小为g。求： （1）活塞第三次达到平衡时的体积； （2）外界大气压强值。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）设外界气体压强为p0，封闭气体在状态1、2（活塞再次平衡）的压强分别为p1、p2，从状态2到状态3（活塞第三次达到平衡）封闭气体发生等压变化，由盖—吕萨克定律有 将 联立解得 （2）从状态1到状态2，气体发生等温变化，由玻意耳定律有 将 联立解得 状态1，由力的平衡条件有 状态2，由力的平衡条件有 联立解得 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第二章 气体、固体和液体单元检测01 一、单选题 1．黑磷是重要的芯片原料，其原子按照一定的规则排列呈片状结构，电子在同一片状平层内容易移动，在不同片状平层间移动时受到较大阻碍。则黑磷（　　） A．属于多晶体 B．没有固定的熔点 C．导电性能呈各向异性 D．没有天然的规则几何外形 2．下列关于液晶的说法中正确的是（　　） A．液晶是具有液体性质的晶体 B．液晶分子在特定方向排列比较整齐 C．电子手表中的液晶在外加电压的影响下，能够发光 D．所有物质在一定条件下都能成为液晶 3．下面说法正确的是（　　） A．鸭子从池塘中出来，羽毛并不湿——毛细现象 B．细玻璃棒尖端放在火焰上烧熔后尖端变成球形——表面张力 C．压紧土壤可以把地下水分引上来——不浸润现象 D．保存地下的水分就要把地面的土壤锄松——表面张力 4．热力学系统的平衡态是一种（　　） A．定态平衡 B．动态平衡 C．分子已经不动 D．只是温度一定达到了某一稳定值 5．如图是某同学用手持式打气筒对一只篮球打气的情景。打气前篮球内气压等于1.1atm，每次打入的气体的压强为1.0atm、体积为篮球容积的0.05倍，假设整个过程中篮球没有变形，不计气体的温度变化，球内气体可视为理想气体（　　） A．打气后，球内每个气体分子对球内壁的作用力增大 B．打气后，球内气体分子对球内壁单位面积的平均作用力减小 C．打气6次后，球内气体的压强为1.4atm D．打气6次后，球内气体的压强为1.7atm 6．一定质量的理想气体分别保持温度、发生等温变化，已知，则下列能正确反映气体压强p随体积V变化关系的图像是（　　） A． B． C． D． 7．某学习小组设计了一种测温装置，用于测量教室内的气温（教室内的气压为一个标准大气压，相当于76 cm汞柱产生的压强），结构如图所示，导热性能良好的大玻璃泡A内有一定量的气体，与A相连的B管插在水银槽中，B管内水银面的高度x可反映所处环境的温度，据此在B管上标注出温度的刻度值。当教室内温度为7 ℃时，B管内水银面的高度为20 cm。B管的体积与大玻璃泡A的体积相比可忽略不计，则以下说法正确的是（　　） A．B管上所刻的温度数值上高下低 B．B管内水银面的高度为16 cm时，教室内的温度为17 ℃ C．B管上所刻的温度数值间隔是不均匀的 D．若把这个已刻好温度值的装置移到高山上，测出的温度比实际温度偏高 二、多选题 8．如图所示，p表示压强，V表示体积，T为热力学温度，下图中能正确描述一定质量的气体发生等温变化的是（　　） A． B． C． D． 9．如图所示，一定质量的理想气体经历的状态变化为a→b→c→a，其中纵坐标表示气体压强p、横坐标表示气体体积V，a→b是以p轴和V轴为渐近线的双曲线。则下列结论正确的是（　　） A．状态a→b，理想气体的温度降低 B．状态b→c，单位时间内对单位面积器壁碰撞的分子数变少 C．状态b→c，外界对理想气体做正功 D．状态c→a，理想气体的密度不变 10．一定质量的理想气体由状态a变化到状态b，再由状态b变化到状态c，其压强p与温度t的关系如图所示，下列说法正确的是（ ） A．气体由a到b为等容变化 B．气体在状态a的内能大于在状态b的内能 C．气体在状态a的体积小于在状态c的体积 D．b到c的过程是等压过程，温度升高，气体对外做功 三、实验题 11．某同学想探究等温情况下一定质量理想气体压强和体积的关系。他没有气压计，于是利用如图所示装置完成实验。实验步骤如下： ①取一个带刻度的注射器，拔出活塞，用天平称出活塞（带手柄）的质量为m，用游标卡尺测出活塞直径为d； ②在注射器活塞周围均匀涂抹一些润滑油，然后将其推到靠近中间刻度区域的合适位置，再把接针头的端口密封，并竖直倒置固定在铁架台上，读出此时活塞所在位置的刻度，记为L0； ③活塞手柄上系一条轻绳，在轻绳上挂一个较重的质量为m0的钩码，记录此时活塞所在位置的刻度，记为L1； ④逐渐增加质量均为m0的钩码个数，记录活塞所在位置的刻度，依次记为L2、L3…Ln； ⑤查阅当地当天的大气压强，记为p0，处理实验数据，得出实验结论。 钩码个数 0 1 2 3 … n 空气柱长度（cm） L0 L1 L2 L3 Ln 气体压强（×105 Pa） (1)在逐渐增加钩码的过程中，为了确保准确读出活塞所在位置的刻度，应该 （选填“立刻读出注射器上的示数”或“待活塞完全稳定后再该数”）。 (2)当所挂钩码个数为n时，注射器内气体压强为 （重力加速度为g，结果用题目中字母表示）。 (3)该同学将逐次的测量结果填入上表，发现气体压强随体积的增大而减小，为了探究压强p与体积V是否成反比关系，应该绘制p- （选填“L”或“”）图像。 12．在“研究温度不变时一定质量的气体压强与体积的关系”实验中，某同学先后两次使用如图（a）所示实验装置获得多组注射器内封闭气体的体积V和压强p的测量值，并通过计算机拟合得到如图（b）所示两组图线。 (1)实验过程中应避免手握注射器含空气柱的部分，这是为了 ，为检验气体的压强p与体积V是否成反比例关系，可将图线转化为 图线； (2)实验时发现两组图线经检验均符合反比例关系，由图判断导致①、②两组数据差异的原因可能是（　　） A．两组实验环境温度不同 B．两组封闭气体的质量不同 C．其中一组实验中活塞移动太快 D．其中一组实验时器材的气密性不佳 (3)某小组缓慢推活塞进行实验得到了数据图像①，验证了“玻意耳定律”，请从分子动理论的角度解释这个过程： 。 四、解答题 13．为方便抽取密封药瓶里的药液，护士一般先用注射器注入少量气体到药瓶里后再抽取药液。如图所示，某种药瓶的容积为5mL，瓶内装有3mL的药液，瓶内空气压强为，护士先把注射器内2mL、压强为的空气注入药瓶，若瓶内、外温度相同且保持不变，忽略针头体积，空气视为理想气体。求： （1）注入空气后瓶内空气的压强； （2）注入的空气与瓶中原有空气质量之比。 14．某兴趣小组参考烟雾报警器的原理，设计了一个简易温度报警装置，原理图如图所示，一导热性能良好的汽缸竖直放置于平台上，质量为4kg活塞下方封闭一定质量的理想气体，固定在天花板上的压力传感器与活塞通过刚性竖直轻杆连接，当传感器受到竖直向上的压力大于20N时，就会启动报警装置，已知当外界温度为243K时，压力传感器的示数为0，不计气体体积变化以及一切摩擦，已知大气压强Pa，汽缸的横截面积为2cm2，g=10m/s2，求： （1）当外界温度为243K时，封闭气体的压强大小； （2）触发报警装置的环境温度值。 15．如图，底部水平、开口向上的固定圆柱形汽缸内，用质量为m、横截面积为S的圆盘形活塞封闭着一定质量的理想气体，当封闭气体温度为T且活塞平衡时，封闭气体的体积为V。现保持封闭气体的温度不变，在活塞上缓慢放上质量为M的物体，活塞再次平衡时，封闭气体的体积为；再加热封闭气体使其缓慢升温至，活塞第三次达到平衡。不计汽缸与活塞间的摩擦，重力加速度大小为g。求： （1）活塞第三次达到平衡时的体积； （2）外界大气压强值。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$