周测卷5 固体和液体-【百汇大课堂·高中学习测试卷】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

周测卷5 固体和液体 (时间:75分钟满分:100分) 一、选择题(本题共10小题,共46分。在每小题给出 4.如图为一定质量的理想气体的V一T图像,该气体经 的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,每小 历了从a→b→c→a的状态变化,图中ab连线平行 题4分;第8~10题有多项符合题目要求,全部选对的 于V轴,ac是双曲线的一部分,bc连线的延长线通 得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。) 过坐标原点O,则三个状态下的压强满足 ) 1.玻璃吹制术是一种有着悠久历史 的技术。在吹制工艺品时,吹制 工手持一条空心铁管,一端从熔 炉中藏取熔化的玻璃液,再从另 ) 一端的吹嘴向里吹气,形成料泡。 A.p一/ B. p-P 下列说法正确的是 C.>。=P。 D.p.>p。-P A.玻璃熔化时有固定的熔点 5.如图所示,A、B是两个面积不等的活塞,可以在水平 B. 玻璃液对铁管是浸润的 ·............. C.玻璃沿不同方向的导热性能不同 固定的两端开口的汽缸内无摩擦地滑动,缸内气体 : D.料泡表面张力的方向指向料泡的中心 为理想气体。随着温度降低,描述气体状态变化的 图像可能正确的是 2.石墨/中碳原子呈单层六边形结构。南京大学的科 ) 学家将多层石墨 叠加,得到了一种结构规则的新 材料,其中层与层间距约为六边形边长的两倍。则 ) A.新材料属于非品体 B.新材料没有固定的熔点 C.低温下新材料中碳原子停止运动 D.层间相邻碳原子间作用力表现为引力 3.对气体压强的微观解释的理解,下列说法正确的是 A.如果气体的体积保持不变,当封闭气体的温度升 6.一导热性能良好、两端封闭的U形 高时,气体分子对器壁的平均冲力增大,碰撞次数 管中有一些水银将空气隔为两部 增多,压强增大 分,U形管竖直放置,左、右两气柱 B.如果气体的温度保持不变,当气体的体积增大时, 的长度分别为L,和L。,如图所示。 分子每次与器壁碰撞时平均冲力减小,气体压强 现将环境温度逐渐升高,则 减小 A.L 变大,L。变小 C.如果气体的温度保持不变,当气体的压强增大时 气体分子每次碰撞器壁的平均冲力增大 B.L。变大,L变小 D.气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁 C.L,和L。不变化 上的作用力 D.条件不足,无法判定L、L。变化 53 7.如图所示,容积为2V的汽缸固定在水平地面上,汽 气体温度为T。开始时,将活塞上方的气体缓慢抽 钉壁及活塞导热性能良好,活塞面积为S,厚度不计 出,当活塞上方的压强达到)。时,活塞下方气体的 汽钉两侧的单向阙门(气体只进不出)均与打气简相 体积为V.,活塞上方玻璃管的容积为2.6V.,活塞 连,开始活塞两侧封闭空气的体积均为V,压强均为 因重力而产生的压强为0.5。。继续将活塞上方抽 )。。现用打气简向活塞左侧打气15次,向活塞右侧 成真空并密封,且整个抽气过程中管内气体温度始 打气10次。已知打气简每次能打人压强为、体积 终保持不变,最后将密封的气体缓慢加热。下列说 法正确的是 ) A.活塞刚碰到玻璃管顶部时气体的温度为 计活塞与汽缸间的摩擦。则稳定后汽缸内空气的压 1.2T 强为 ) B.活塞刚碰到玻璃管顶部时气体的温度头 1# 1.5T C.当气体温度达到1.8T,时,气体的压强为 A2 5{ B.3p。 0.75)。 .7 D.当气体温度达到1.8T,时,气体的压强为 D.4D。 0.6/ 8.关于热力学温度和摄氏温度,以下说法正确的是 二、非选择题(本题共5小题,共54分。) ( 11.(6分)某物理实验小组为了 A.热力学温度的单位“K”是国际单位制中的基本 探究在压强不变的情况下气 单位 出力表 体的体积与热力学温度的关 B.某物体的摄氏温度为1C,则其热力学温度为1K 系,选用了如图(a)所示的实 C.0°C可用热力学温度粗略地表示为273K 验装置,图中压强计的指针; -杜塞 D.热力学温度和摄氏温度的温标不同,两者表示的 可指示出管内气杜的压强 -气杜 温度无法比较 气柱的长度可以通过刻度尺 9.如图所示,一导热性能良好的汽缸内用活塞封住一 图(a) 读取,气杜的长度与横截面 定质量的气体(不计活塞与缸壁间的摩擦),温度升 积的乘积就是气柱的体积,整个装置安装在固定架 ) 高时,没有改变的量有 ) 上,实验中气杜质量不变。 (1)将下列实验步骤补充完整 ①在烧杯中放入冰水混合物,使其浸没气杜柱,压强 计示数稳定后,记下冰水混合物的热力学温度T。 气柱的体积V和压强)。; B.汽缸高度H A.活塞高度 ②改变烧杯内的水温,使水浸没气桂,经过一段时 C.气体压强 D.弹策长度L 间后,缓慢调节杜塞位置改变气柱的体积,使压强 计的示数为 10. 如图所示,一根粗细均匀、内壁光滑、竖直放置的玻 ,记下气杜体积和水的热力学 璃管下端密封,上端封闭但留有一抽气孔。管内下 温度; 部被活塞封住一定质量的气体(可视为理想气体), ③多次改变水温,重复步骤② 54 (2)下表为某次实验记录的数据 (2)实验中,连接注射器与压强传感器的软管内的 1 2 3 4 5 6 T/K 273 283 333 300 313 325. 347 (_#_### V/mL 10.0 10.4 11.0 11.4 12.0 12.212.7 (3)根据表格中的数据在图(b)给出的坐标系中补 齐数据点,并作出V-T图线。 VmL (3)用获得的数据绘制--V图像,如图(c)所示,则 13 连接注射器与压强传感器的软管内气体的体积为 263 273 283293303313323333343353 77 13.(12分)工人浇筑混凝土墙壁时, 墙体 图(h) 内部形成了一块气密性良好、充 (4)根据作出的V一不图线可知,一定质量的气体在 满空气的空腔,墙壁导热性能 力传感器 压强不变的情况下,体积V与热力学温度工成。 良好。 关系。 (1)空腔内气体的温度变化范围为一33C~47C. 12.(9分)用如图(a)所示的装置做“探究气体等温变化 间空腔内气体的最小压强与最天压强之比 的规律”的实验,操作步骤如下 (2)填充空腔前,需要测出空腔的容积。在墙上钻 1强 一个小孔,用细管将空腔和一个带有气压传感器的 I计算机 汽缸连通,形成密闭空间,当汽缸内气体体积为 数据采集器 1L时,传感器的示数为1.0atm。将活塞缓慢下 () 压,汽缸内气体体积为0.7L时,传感器的示数为 1.2atm。求该空腔的容积. (b) () ①在活塞上均匀涂抹润滑油,把活塞移至注射器适 当刻度处; ②逐一连接注射器、压强传感器、数据采集器、计 算机: ③推动活塞,记录多组注射器内气体的体积V,以及 相应的压强传感器示数,。 (1)实验完成后:计算机屏幕上显示出如图(b)所示 的么一V图线(其中实线是实验所得图线,虚线为一 支参考双曲线)。仔细观察不难发现,该图线与玻 意耳定律不够吻合,造成这一现象的可能原因是: 55 14.(13分)如图,竖直放置的封闭玻璃管由管 15.(14分)一个体积为V的简易潜水艇模型如图所示。 径不同、长度均为20cm的A、B两段细 当储水舱里的气体(可视为理想气体)体积为V。、压 管组成,A管的内径是B管的2倍,B管 强为p。时,潜水艇有浸没在海水中。当地大气 在上方。管内空气被一段水银柱隔开,水 压强为。,重力加速度为g,海水的密度为。,假设 银柱在两管中的长度均为10cm。现将玻璃管倒置 各深度处海水温度相同,潜水艇在吸入或排出海水 使A管在上方,平衡后,A管内的空气杜长度改变 过程中,海水深度对潜水艇的压强变化忽略不计。 1cm。求B管在上方时,破璃管内两部分气体的压 工作舱 排气口空气缩聚 强(气体温度保持不变,以cmHg为压强单位). ## __.. 配重舱储水舱排水口 (1)当潜水艇用空气压缩系缓慢排出储水舱上方的 部分气体时,可以吸入一定量的海水,使潜水艇恰 好全部浸没在海水里并处于静止状态。此时,储水 舱上方气体的压强为2,求储水舱剩余气体的质量 与原有气体的质量之比 (2)当潜水艇静止潜在深度为入处时(潜水艇全部 浸入海水后,储水舱内气体体积的变化忽略不计) 用空气压缩系向储水舱注入一定量的压强为)。的 气体后,打开阙门排出部分海水使潜水艇向上浮。 储水舱内气体的压强 56解析：开始时，汽缸内温度T,=(27+273)K=300K,压强： 增大，选项A正确：温度不变时，气体分子每次与器壁碰撞时 P:=78 cmHg, 的平均冲力不变，体积增大时，单位体积内气体分子数目减 加热后T2=(57+273)K=330K, 少，单位时间内、单位面积器壁上受到碰撞的次数减少，导致 由查理定件用号一会 压强减小，选项B错误；气体经等温压缩，压强增大，体积减 小，分子密集程度增大，由于温度不变，气体分子每次碰撞器 解得p2=85.8cmHg, 壁的平均冲力不变，选项C错误：气体对器壁的压强为气体分 右管液面上升高度为h-85.8-76-2 子对器壁单位面积的作用力，选项D错误。 2 cm=3.9 cm 14.答案：(1)-5℃(2)2.1cm 4B解析：由兴-C可知V-T故V-T图象中的等压线 b 解析：(1)设U形管的横截面积为S, 为过原点的倾斜直线，斜率越大压强越小，故p。<。=p.,选 对右端封闭空气柱有p:=77cmHg,V1=12S,T1=300K, 项B正确。 P:=75 cmHg,V2=11S, 5.A解析：随着温度降低，气体先做等压变化，由于温度降低， 兴学 气体的体积减小。当活塞A运动至最右端时，气体体积达到 最小。之后气体做等容变化，随着温度降低，气体的压强逐渐 解得T2≈268K, 减小，故A正确，B、C、D错误。 即t2=T2-273K=-5℃。 6.B解析：由题意可知，两气柱在最初状态的压强关系为p2> (2)对左端封闭空气柱有V,'=10S,T'=300K,T2'=268 p1,温度升高，假设左、右两气柱的长度不变，由查理定律有 K,V2'=L2'S, 蛤路 会会器则丙气柱压程的增大业分别为4的：一兴 △T 解得L2'≈8.9cm, p1,△p,一元。P2:由于升商湘同温度，起始温度也湘同，且p2 故左端活塞移动的距离s=(10十1一8.9)cm=2.1cm。 >1,则△p>△p1,所以L2变大，L1变小，故B正确. 15.答案：(1)2.0X10Pa200K(2)350K 7.C解析：设稳定后汽缸内空气的压强为p,左侧气体体积为 解析：(1)活塞恰要离开a、b时，活塞受力平衡有paS十mg= V1,则右侧气体体积为2V一V1,由玻意耳定律，对左侧气体有 PiS, p.(V+y)=pV,对右侧气体有p(V+)=p(2w- 可得缸内气体的压强为P1=p,十警=10X10Pa十 V),联立解得力=2pg,选项C正确。 10X10Pa=2.0X103Pa, 10×10 8.AC解析：热力学温度的单位“K”是国际单位制中七个基本 单位之一，故A正确：热力学温度与摄氏温度关系为T=t十 由查理定律知=P T。T' 273.15K,某物体的摄氏温度为1℃，则其热力学温度为 代入数据得T1=200K。 274.15K,0℃可用热力学温度粗略地表示为273K,用热力 (2)由(1)知在活塞上升△h=0.15m的过程中缸内气体的压 学温标和摄氏温标表示的温度可以在换算单位之后进行比 强仿为p1,从开始加热到活塞缓慢上升△Mh=Q.15m时，由理 较，故C正确，BD错误。 想气体状态方程有，s_力h十h)S 9.ACD解析：对活塞、汽缸以及封闭气体整体进行分析，弹簧 T 的拉力大小等于整体的重力，根据胡克定律可知弹簧伸长量 代入数据可得T=350K。 始终不变，弹簧长度L始终不变，活塞的位置不变，则活塞高 度h也不变，故A,D符合题意；对活塞进行受力分析，可知活 周测卷5固体和液体 塞受力情况不变，则气体压强力不变，故C符合题意：因为气 1.B解析：玻璃是非晶体，没有确定的熔化温度，A错误：由题 体压强力不变，根据盖一吕萨克定律可知，当T增大时，气体 意知，在吹制工艺品时，吹制工用一条空心铁管从熔炉中蘸取 体积V增大，又由于活塞的位置不变，所以汽缸将向下运动， 熔化的玻璃液，可以判断，玻璃液能浸润铁管，B正确，玻璃是 则汽缸高度H减小，故B不符合题意。 非晶体，具有各向同性，所以玻璃沿不同方向的导热性能相 同，C错误；料泡表面张力的方向沿着表面的切线方向，D 10.AC解析：抽气过程为等温过程，由玻意耳定律有立= 错误。 p0十0,5p,解得V=3V1:从加热到活塞碰到玻璃管顶都的 0.5p。 2.D解析：新材料由多层石墨烯叠加而成，可知结构规则的新 材料为晶体，晶体有固定的熔点，选项A、B错误；由分子动理 过程为等压膨胀过程，由盖一吕萨克定律有26十出 3V 论可知，分子永不停息地做无规则运动，选项C错误：层与层 T 1.8T1 间距约为六边形边长的两倍，间距较大，由分子间作用力的特 ，解得T=1,2T1:等容升温过程，由查理定律有.2沉 点可知，层间相邻碳原子间作用力表现为引力，选项D正确。 3.A解析：气体体积不变时，温度升高，每个气体分子对器壁产 0,2解得p=0.75p:A,C正确，B.D错误 生的平均冲力增大，同时在单位时间内的碰撞次数增多，压强：11.答案：(1)p。(3)见解析图(4)线性 20· 解析：(1)本实验是探究在压强不变的情况下气体的体积和 整个过程是等温变化，对于B、A管内气体分别由玻意耳定 热力学温度的关系，故需要控制压强保持不变，使压强计示 律得 数为0。 Pahi=Pa'h:' (3)根据表格的数据，补齐数据点并连线，作出如下图线： Pah:=PA'h:' ↑V/mL h=10 cm,h'=6 cm,h2=10 cm,h2'=11 cm 压强关系为 巾B十pa=pA pA'十pa'=pB 其中pa=20cmHg,pa'=23cmHg 263273283293303313323333343353T/K 联立解得pA=74.36cmHg (4)根据作出的V-T图线可知，一定质量的气体在压强不变 P8=54.36 cmHg. 的情况下，体积V与热力学温度T成线性关系。 12.答案：(1)实验时环境温度降低了或注射器内的空气向外泄 15.答案：(1)4。-四 (2)po+egh)12w。- 4PoVo 12V。-3V 漏(2)C(3)V 解析：(I)当V减小时，图线逐浙偏离双幽线，V值逐渐减 解析：(1)潜水熊有子浸没在海水中时，根据早衡条件有 小，造成这一现象的可能原因是实验时环境温度降低了或注 射器内的空气向外泄漏。 4 pgV=mg (2)由于连接注射器与压强传感器的软管内的气体不可忽 潜水艇全部浸没在海水中静止时，根据平衡条件有 路，当压强增加后，软管内原来的气体体积也减小，但软管的 PgV=mg十pg△V 体积未变，则注射器中有气体进入软管，相当于注射器漏气， 解得△V=y 当V减小时，亡增大，p随之变化时不是线性关系，当V越 则潜水艇全部浸没在海水中时储水舱上方气体的体积为 小时，压强越大，进入软管内的气体越多，压强增加程度越 y=v,- 小，斜率越小，故作出的p立图像可能为C。 对剩余气体由玻意耳定律得p1V1=p。V (3)设连接注射器与压强传感器的软管内气体的体积为V。, 解得V-卫 根据玻意耳定俳有力(w+V)=C,则有。=仁，由图 po p 储水舱剩余气体的质量与原有气体的质量之比为 (⊙可知，当分为0时，V=-V,代入上式可得V,=V. ,-iv) p(4V。-V) 13.答案：(1)3：4(2)0.8L m=7。=pV 4poV。 解析：(1)以空腔内的气体为研究对象，最低温度时，设压强 (2)根据玻意耳定律可得 为p1,T1=240K:最高温度时，设压强为p2,T2=320K:根 据查理定律可知2_凸 p:W。-=p+g)W,-V+合 P:T2 解得色3 解得p2= (pg+Pgh)(12V。-V 12W。-3V (2)设空腔的容积为V。,以整个系统内的气体为研究对象，则 周测卷6热力学定律及应用 活塞未下压时气体的压强p3=L.0atm,体积V1-V。十V,V 1.B解析：空调在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外 =1L 放出的热量，不违背热力学第一定律，故A不符合题意：热水 活塞下压后气体的压强p4=1.2atm,体积V,=V。+V,V 倒入保温杯后，外界没有对它们做功，同时也没有向其传递热 =0.7L 根据玻意耳定律：V,=p:V2 量，所以热水和杯子的温度不可能都变得更高，否则就违背了 解得V。=0.8L. 热力学第一定律，故B符合题意：某新型热机工作时将从高温 14.答案：pa=74.36 cmHg Pa=54,36cmHg 热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响，这违背的 解析：A管内径为B管内径的2倍，则A管横截面积为B管 是热力学第二定律，故C不符合题意；制冷机消耗电能，从箱 横截面积的4倍，倒置后A管气柱长度变为11cm,则B管 内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内，发生了内能 液柱长度变为14cm,B管气柱长度变为6cm,如图 的转移，同时对外界产生了影响，这既不违背热力学第一定 律，也不违背热力学第二定律，故D不符合题意。 10cm 11 cm 2.D解析：气体喷出时，来不及与外界交换热量，可视为发生绝 10cm 9 cm 热膨胀，Q=0,气体对外微功，由W十Q=U,可知气体内能 10cm 减少，温度降低，分子热运动减弱。D正确。 14 cm 3.B解析：根据题意，由热力学第一定律U=Q十W可得，汽 10'cm 6.cm 缸里空气的内能变化为=一21J+90J=69J,即内能增加 甲 了69J。B正确。 21·