第2章 气体、固体和液体 水平测评+知识网络构建-【金版教程】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册创新导学案word（人教版2019）

第二章　水平测评 本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，满分100分，考试时间75分钟。 第Ⅰ卷(选择题，共50分) 一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分。在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分) 1．下列说法中正确的是(　　) A．某固体在某物理性质上表现为各向同性，该物体一定为非晶体 B．小船能够浮在水面上不下沉是水的表面张力起了主要作用 C．用塑料细管将牛奶吸入口中利用了毛细现象 D．鸭子羽毛上有一层脂肪，使羽毛不被浸湿，因为水对脂肪不浸润的缘故 答案　D 解析　多晶体和非晶体都有各向同性的特点，且某些单晶体在某种物理性质上也表现为各向同性，A错误；小船浮在水面上不下沉主要是浮力起了作用，B错误；用口吸的力量和大气压的作用将牛奶吸入嘴中，不属于毛细现象，C错误；水对鸭子羽毛上的脂肪不浸润，所以羽毛不被浸湿，D正确。 2．金属铝熔化成液体后通入氢气，在液态铝内产生大量气泡，冷凝后得到带有微孔的泡沫铝，如图所示。下列说法中正确的是(　　) A．泡沫铝是晶体，某些物理性质具有各向异性 B．在冷凝过程中，气泡收缩，气体内能增加C.液态铝与氢气泡的接触面存在表面张力，将会阻碍气泡的膨胀 D．与冬天相比，夏天泡沫铝内气泡的压强较小 答案　C 解析　泡沫铝是晶体，而且是多晶体，各物理性质均表现为各向同性，A错误；在金属液体冷凝过程中，温度降低，气体分子平均动能减小，气泡收缩变小，气体分子间距减小(始终远大于r0)，气体分子势能减小，则气体内能降低，B错误；金属铝熔化成液体后通入氢气，产生大量气泡，液体表面分子间存在表面张力，液态铝表面张力将会阻碍气泡的膨胀，C正确；泡沫铝内气泡体积一定，根据查理定律可知，与冬天相比，夏天泡沫铝内气泡的温度较高，则压强较大，故D错误。 3．如图所示，一定质量的理想气体经过状态A→状态B→状态C→状态D→状态A的循环过程，A、B、C、D这四个状态，体积最大的是(　　) A．状态A B．状态B C．状态C D．状态D 答案　C 解析　根据理想气体状态方程＝C，可得p＝·T，可知p­T图像中点与原点连线的斜率表示，由题图可知A、B、C、D这四个状态，状态C与原点连线的斜率最小，则状态C的体积最大，故选C。 4．光滑地面上水平放置一个质量为M、导热性能良好的容器，用一个质量为m、导热性能良好的活塞封闭一定量的气体在其中，容器与活塞的横截面积分别为S0、S，容器内部 气体的长度为L，气体的质量可忽略不计，活塞和容器间接触光滑。现同时用水平向左的恒力F1和水平向右的恒力F2分别作用在活塞和容器上，且F1＝F2＝F，活塞和容器最终无相对运动。已知外界气压为p0，环境温度恒定，则容器内部气体缩短的长度为(　　) A．L B．L C．L D．L 答案　D 解析　因F1＝F2＝F，活塞和容器最终无相对运动，则最终活塞和容器均处于平衡状态。由题意可知气体做等温变化，设容器内部气体缩短的长度为x，最终稳定时，容器内部气体压强为p1，以活塞为研究对象，可知p0S＋F1＝p1S，F1＝F，解得p1＝p0＋，对容器内部气体，该过程根据玻意耳定律可知p0LS＝p1(L－x)S，整理得x＝ L，故选D。 5．如图所示，一端封闭的粗细均匀的玻璃管，开口向上竖直放置，管中有两段水银柱封闭了两段空气柱，开始时V1＝2V2，现将玻璃管缓慢地均匀加热，则下述说法中正确的是(　　) A．加热过程中，始终保持V1′＝2V2′ B．加热后，V1′>2V2′ C．加热后，V1′<2V2′ D．条件不足，无法确定 答案　A 解析　在整个加热过程中，上段气柱的压强始终保持为p0＋ρgh1不变，下段气柱的压强始终为p0＋ρgh1＋ρgh2不变，所以整个过程为等压变化，根据盖—吕萨克定律有：＝，＝，所以＝＝，即V1′＝2V2′。故选A。 6．一房间内，上午10时的温度为15 ℃，下午2时的温度为25 ℃，且有部分空气流出房间，则下午2时与上午10时相比较，房间内(　　) A．空气分子的平均动能增大 B．空气分子数密度增大 C．空气的压强增大 D．单位时间撞击单位面积墙壁的空气分子数增大 答案　A 解析　温度升高，空气分子的平均动能增大，A正确；有部分空气流出房间，则房间内空气分子数密度减小，B错误；根据A、B两项分析，由气体压强的微观解释知，房间内空气的压强可能增大，也可能减小，还可能不变，C错误；房间内空气分子的平均动能增大，则平均速率增大，而分子数密度减小，则无法判断单位时间撞击单位面积墙壁的空气分子数的变化情况，D错误。 7．如图所示，在光滑水平面上，一质量为m的导热活塞将一定质量的理想气体封闭在内壁光滑的圆柱形汽缸中，开始时活塞和汽缸静止，此时气柱长度为l，现使汽缸绕过底部的竖直轴由静止开始转动，缓慢增大转动的角速度ω，当汽缸转动的角速度为ω1时，气柱长度为2l，当汽缸转动的角速度为ω2时，气柱长度为3l，若外界大气压不变，则ω1与ω2的比值为(　　) A．3∶2 B．2∶3 C．2∶3 D．3∶2 答案　A 解析　活塞随汽缸一起转动，大气压力与汽缸内被封闭气体的压力的合力提供向心力，设大气压强为p0，活塞的横截面积为S，角速度为ω1时汽缸内气体的压强为p1，角速度为ω2时汽缸内气体的压强为p2，对活塞，根据牛顿第二定律有p0S－p1S＝m·2lω，p0S－p2S＝m·3lω，气体做等温变化，根据玻意耳定律有p0lS＝p1·2lS，p0lS＝p2·3lS，解得ω1∶ω2＝3∶2，A正确。 8．下列说法正确的是(　　) A．单晶体有固定的熔点，多晶体和非晶体没有固定的熔点 B．非晶体的结构跟液体非常相似，可看作粘滞性极大的液体 C．一块0 ℃的冰逐渐熔化成0 ℃的水的过程中分子势能会增加 D．达到热平衡的两个系统，分子平均速率一定相同 答案　BC 解析　单晶体和多晶体都有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，A错误；非晶体分子的排列杂乱无章，与液体相似，所以可看作粘滞性极大的液体，B正确；一块0 ℃的冰逐渐熔化成0 ℃的水的过程中，吸收热量，但是分子平均动能不变，则分子势能会增加，C正确；达到热平衡的两个系统，温度相同，则分子平均动能相同，由于分子质量可能不同，所以分子平均速率不一定相同，D错误。 9．“⊥”形且上端开口的玻璃管如图甲所示，管内有一部分水银封住一定质量的气体，上管足够长，图中粗、细部分的横截面积分别为S1＝2 cm2、S2＝1 cm2。封闭气体初始温度为57 ℃，气体长度L＝22 cm，图乙为对封闭气体缓慢加热过程中气体压强随体积变化的图线，下列说法正确的是(　　) A．封闭气体在初始状态的压强为80 cmHg B．封闭气体在初始状态的压强为82 cmHg C．若缓慢升高气体温度，升高至369 K时可将所有水银全部压入细管内 D．当温度升高至492 K时，液柱下端离开粗、细接口处的距离为10 cm 答案　AC 解析　根据图乙可知，封闭气体在初始状态的压强为80 cmHg，故A正确，B错误；根据题意，结合图乙可知，当水银柱全部进入细管中后，继续升高温度，气体做等压变化，而由图乙可知，气体发生等压变化初始，气体的体积为V＝48 cm3，而在水银全部进入细管前，根据理想气体的状态方程有＝，式中p1＝80 cmHg，p2＝82 cmHg，T1＝57 ℃＋273 K＝330 K，代入解得T2＝369 K，故C正确；设液柱下端离开粗、细接口处的距离为L1＝10 cm时的温度为T3，则由盖—吕萨克定律有＝，解得T3＝445.875 K，故D错误。 10．如图所示为一巨型温度计的结构原理图，利用汽缸底部高度变化反映温度变化。质量为10 kg的导热汽缸内密封一定质量的理想气体，汽缸内横截面积为100 cm2。活塞与汽缸壁间无摩擦且不漏气。环境温度为27 ℃时，活塞刚好位于汽缸正中间，整个装置静止。已知大气压为1.0×105 Pa，取重力加速度g＝10 m/s2。则(　　) A．刻度表的刻度是均匀的 B．环境温度为27 ℃时，缸内气体的压强为2.0×105 Pa C．能测量的最大温度为327 ℃ D．环境温度升高时，弹簧的长度将变短 答案　AC 解析　设环境温度为27 ℃时，缸内气体的压强为p1，以汽缸(不包含活塞)为研究对象，对汽缸进行受力分析，由平衡条件可得p1S＝Mg＋p0S，其中汽缸质量M＝10 kg，大气压p0＝1.0×105 Pa，汽缸内横截面积S＝100 cm2，代入数据解得p1＝1.1×105 Pa，故B错误。当活塞位于汽缸的最下端时，设缸内气体温度为T2，压强为p2，对汽缸此时仍有p2S＝Mg＋p0S，可得p2＝p1，可知缸内气体做等压变化，由盖—吕萨克定律可得＝，解得T2＝＝ K＝600 K，能测量的最大温度为t＝600 K－273 K＝327 ℃；同理在温度为T2′时，T2′＝＝·L′，T2′∝L′，则刻度表的刻度是均匀的，故A、C正确。以汽缸、活塞和缸内气体整体为研究对象，温度升高时，整体重力不变，则弹簧弹力不变，弹簧的长度不变，故D错误。 第Ⅱ卷(非选择题，共50分) 二、实验题(本题共2小题，共12分) 11．(4分)如图为“研究一定质量气体在压强不变的条件下，体积变化与温度变化的关系”的实验装置示意图。粗细均匀的弯曲玻璃管A臂插入烧瓶中，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内的水银面等高。 (1)若气体温度降低，为使瓶内气体的压强不变，应将C管________(填“向上”或“向下”)移动，直至B、C内的水银面再次等高； (2)实验中多次改变气体温度，用Δt表示气体升高的摄氏温度，用Δh表示B管内水银面高度的改变量。根据测量数据作出的图线是________。 答案　(1)向上　(2)A 解析　(1)若气体温度降低，则气体压强变小，B管水银面上升，为保证气体压强不变，应适当升高C管，所以应将C管向上移动。 (2)由盖—吕萨克定律知，当气体压强不变时，体积的变化与热力学温度的变化(等于摄氏温度的变化)成正比，故A正确。 12．(8分)某小组利用如图装置进行“探究气体压强与体积的关系”实验。 如图所示，带刻度的注射器内封闭了一定质量的气体，推动活塞可以改变气体体积V。实验所用气压计较特殊，测量的是注射器内部和外部气体压强的差Δp。在多次改变体积后，得到如下数据： Δp/(×105 Pa) 0 0.11 0.25 0.43 0.67 V/mL 10 9 8 7 6 (1)每次气体的状态调整后，都要等一会儿再记录数据，这是为了____________________________________。 (2)作出Δp­图像。 (3)根据你在(2)中作出的图像，图像与Δp轴的交点纵坐标为________，物理含义是________________。 答案　(1)保持注射器内部气体温度不变 (2)图见解析 (3)－1×105 Pa　大气压强的负值 解析　(1)等一会再记录数据，是为了使注射器内气体与外界进行充分热交换，以保证温度不变。 (2)如图所示。 (3)由Δp­图线知，图像与Δp轴的交点纵坐标为－1×105 Pa。由表格第一组数据可知研究气体初始压强为大气压p0，密闭气体等温变化，根据玻意耳定律得p0V0＝pV，则Δp＝p－p0＝－p0，可知＝0时Δp＝－p0，即图像与Δp轴交点纵坐标为大气压强的负值。 三、计算题(本题共3小题，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位) 13．(11分)暖瓶是生活中常用的保温工具。暖瓶的瓶塞是一圆台，形状如图所示。测得上下表面面积分别为12 cm2和9 cm2，圆台侧面母线和轴线的夹角为α。空暖瓶的容积2 L，现倒入温度为87 ℃的热水1 L，盖上瓶塞。盖瓶塞时将其轻轻放入瓶口，瓶塞与瓶口内侧接触良好，密封理想。随着瓶内温度缓慢降低，瓶塞会一直向瓶内缓慢蠕动(不影响瓶内容积)。瓶塞与瓶口处动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，瓶内气体温度和水温始终相同，不考虑瓶内空气中悬浮液滴的影响，瓶塞重力不计，大气压强p0＝105 Pa。已知sinα＝，cosα＝0.99。当瓶内温度降到47 ℃时，求： (1)瓶内气体的压强； (2)瓶塞向瓶内缓慢蠕动受到的摩擦力。 答案　(1)×105 Pa　(2)20.1 N 解析　(1)瓶内气体初状态的温度T0＝87 ℃＋273 K＝360 K，末状态温度T＝47 ℃＋273 K＝320 K，气体体积不变，由查理定律有＝ 代入数据解得p＝×105 Pa。 (2)当瓶内温度降到47 ℃时，对瓶塞受力分析如图， 在竖直方向，由平衡条件得： p0S1＝FNsinα＋fcosα＋pS2 又f＝μFN 联立并代入数据解得f＝20.1 N。 14．(13分)2023年5月30日，神舟十六号载人飞船被成功送入太空。当航天员准备从气闸舱进入太空时，首先要关闭工作舱舱门，将气闸舱中气体缓慢抽出，当气闸舱内压强减小到2000 Pa时，打开气闸舱门，从气闸舱到舱外活动。已知工作舱和气闸舱中气体的初始压强均为1.0×105 Pa，工作舱容积为50 m3，气闸舱容积为10 m3，舱内温度保持不变。 (1)打开气闸舱门前，求气闸舱中抽出的气体与原有气体的质量之比； (2)假设打开气闸舱门前，从气闸舱中抽出的气体都排入工作舱，求排入气体后，工作舱中的压强(结果保留两位有效数字)。 答案　(1)　(2)1.2×105 Pa 解析　(1)设气闸舱中气体压强从p1＝1.0×105 Pa减小到p2＝2000 Pa时，体积从V1＝10 m3增大为V2，根据玻意耳定律可得 p1V1＝p2V2 解得V2＝＝500 m3 则气闸舱中抽出的气体与原有气体的质量之比为＝＝。 (2)从气闸舱中抽出的气体都排入工作舱，设排入气体后，工作舱中的压强为p3，对排气后工作舱中的气体整体，根据玻意耳定律可得 p1＝p3V工 其中工作舱的容积V工＝50 m3 代入数据解得p3＝1.2×105 Pa。 15．(14分)锅炉气压报警系统可以有效预防锅炉危险，实验小组设计模拟气压报警系统，如图所示。粗细均匀的U形管竖直放置，右侧开口，左侧管顶部封闭且有报警阀门，当气压达到大气压强的1.5倍时即报警，管内有两段水银柱密封的两部分空气柱A和B，环境温度为27 ℃，各部分长度在图中标出，大气压强恒为p0＝75 cmHg，T＝t＋273 K。 (1)若保持温度不变，则在右侧管中再注入多高水银，系统开始报警？ (2)若不注入水银，则环境温度升高到多少时系统开始报警？ 答案　(1)46.5 cm　(2)180.125 ℃ 解析　(1)设管的横截面积为S，水银密度为ρ。空气柱A初状态： pA1＝p0＋5 cmHg＋10 cmHg＝90 cmHg，VA1＝60 cm·S，T1＝27 ℃＋273 K＝300 K 设阀门开始报警时空气柱A长度为x，空气柱A状态： pA2＝1.5p0＝112.5 cmHg，VA2＝xS，T2＝T1＝300 K 由玻意耳定律得pA1VA1＝pA2VA2 解得x＝48 cm 左侧水银柱液面比空气柱B下端的水银柱液面高 h1＝2×(60－48) cm－10 cm＝14 cm 空气柱B压强pB2＝pA2＋ρgh1＝126.5 cmHg 右侧管中再注入水银高度 h2＝(pB2－5 cmHg－p0)＝46.5 cm。 (2)设环境温度升高到t3时系统开始报警，此时空气柱A压强pA3＝1.5p0＝112.5 cmHg 空气柱B压强pB3＝p0＋5 cmHg＝80 cmHg 空气柱B下端的水银柱液面比左侧水银柱液面高h＝(pA3－pB3)＝32.5 cm 分析可知，左侧水银柱液面已进入U形管水平部分，进入长度 l＝32.5 cm－30 cm＝2.5 cm 则空气柱A的体积为 VA3＝(60 cm＋10 cm＋2.5 cm)·S＝72.5 cm·S 温度为T3＝273 K＋t3 由理想气体状态方程得＝ 解得t3＝180.125 ℃。 11 学科网（北京）股份有限公司 $$学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 第二章 知识网络构建 热平衡的特点:一切达到热平衡的系统都具有相同的回温度 温度7 气体的 热力学温度与摄氏温度的关系:T=7+273.15K 状态参量 体积V 压强p 成立条件:m、T一定 一玻意耳定律(等温变化)一 表达式:pV-C p-V图像为双曲线的一支 [等温线 P-图像为过原点的倾斜直线 气体实 成立条件:m、p一定 验定律 盖一吕萨克定律(等压变化) 表达式:V-CT 气体 等压线:V-7T图像为⑧过原点的倾斜直线 成立条件:0m。V一定 查理定律(等容变化) 表达式:p-CT 等容线:p-7图像为过原点的倾斜直线 理想气体:严格遵从气体实验定律的气体 理想气体的特点:无分子势能,分子间无相互作用力 理想气体的 状态方程 理想气体状态方程的成立条件:n一定 理想气体状态方程:3-C或回今-长 #困异性 气体实验定律的微观解释 有天然规则的几何外形 单品体 有确定的熔点 物理性质各向异性 没有天然规则的几何外形 品体 多品体 有确定的熔点 物理性质园各向同性 晶体的微观结构:在各种晶体中,原子(或分子、离子)按照一定的规则排列。 固体 具有空间上的周期性 无天然规则的2几何外形 非品体 ③无确定的熔化温度 物理性质④各向同性 液体的性质;表面张力、浸润和不浸涧,毛细现象 液体 液晶的性质及应用 (_