第二章 气体、固体和液体 章末综合检测 -【优学精讲】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册教用课件（人教版）

该高中物理单元复习课件系统梳理了气体实验定律、固体液体性质及热力学基础，通过概念辨析题、规律应用题与实验探究题三维度串联知识点，帮助学生构建从基础概念到综合应用的完整知识网络。 其亮点在于结合“探究气体等温变化”等实验培养科学探究能力，通过压力罐、充气碰碰球等实际情境题强化物理观念与科学思维，分层设计单选、多选及计算题型满足个性化复习需求。这种设计既帮助学生巩固知识，也为教师提供精准教学支持。

章末综合检测（二）气体、固体和液体 （满分：100分） 一、单项选择题（本题8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的 四个选项中只有一个选项符合题目要求） 1. 关于热力学温度和摄氏温度，以下说法正确的是（　　） A. 热力学温度的单位“K”是国际单位制中的导出单位 B. 某物体的摄氏温度为10 ℃，即其热力学温度为10 K C. 0 ℃可用热力学温度粗略地表示为273 K D. 热力学温度和摄氏温度的温标不同，两者表示的温度无法比较 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 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错误；某物体的摄氏温度为10 ℃，即其热力学温度为 283.15 K，故B错误；热力学温标与摄氏温标两者大小关系为T＝t ＋273.15 K，因此0 ℃可用热力学温度粗略地表示为273 K，故C正 确；热力学温度和摄氏温度的温标不同，但是两者大小关系为T＝t ＋273.15 K，可以进行转换，所以两者表示的温度可以在换算单位 之后进行比较，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 2. 对一定质量的理想气体，下列说法正确的是（　　） A. 气体压强是由大量气体分子对器壁的频繁碰撞而产生的 B. 温度升高时每个气体分子的速率都将增大 C. 当分子间平均距离变大时，压强必定变小 D. 等温膨胀时气体体积变大，压强增大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 解析：　气体的压强是由大量气体分子频繁地碰撞器壁而产 生的，故A正确；温度是分子平均动能的标志，温度升高，分 子的平均动能增大，分子的平均速率增大，但并不是每个分子 的速率都增大，故B错误；根据压强的微观解释可知，压强取 决于体积和温度，所以分子间距变大，即体积增大，气体压强 不一定减小，还与温度有关，故C错误；等温膨胀，体积增 大，压强减小，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 3. （2024·江苏东海高二期末）江苏省东海县是世界天然水晶原料集 散地，有着“世界水晶之都”的美誉。天然的水晶具有规则的几何 外形，如图所示。关于天然水晶，下列说法正确的是（　　） A. 具有规则的几何外形，但是没有固定的熔点 B. 微观粒子的空间排列不规则 C. 在熔化过程中分子平均动能不变 D. 在光学性质上表现为各向同性 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 解析：　水晶是晶体，具有规则的几何外形和固定的熔点，微观 粒子的空间排列规则，在熔化过程中温度不变，分子平均动能不 变，在光学性质上表现为各向异性，故C正确，A、B、D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 4. 关于热平衡，下列说法错误的是（　　） A. 用温度计测量温度是根据热平衡的原理 B. 温度相同的棉花和石头相接触，需要经过一段时间才能达到热平衡 C. 若a与b、c达到热平衡，则b、c之间也达到了热平衡 D. 两物体温度相同，可以说两物体达到了热平衡 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 解析：　当温度计的液泡与被测物体紧密接触时，如果两者的温 度有差异，它们之间就会发生热传递，高温物体将向低温物体传 热，最终使二者的温度达到相同，即达到热平衡，A、D正确，不 符合题意；两个物体的温度相同时，已经达到热平衡，不需再经过 一段时间，B错误，符合题意；若a与b、c达到热平衡，三者温度 一定相同，则b、c之间也达到了热平衡，C正确，不符合题意。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 5. 对下列几种固体物质的认识，正确的是（　　） A. 食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体 B. 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 C. 天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不 规则 D. 石墨和金刚石的物理性质不同，但组成它们的物质微粒排列结构 相同 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 解析：　晶体有确定的熔点，在熔化过程中，温度保持不变，选 项A正确；蜂蜡是非晶体，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明云母是晶 体，选项B错误；具有各向异性的晶体的物质微粒在空间的排列规 则，选项C错误；石墨是多晶体，金刚石是单晶体，组成它们的物 质微粒结构不同，使得它们的物理性质不同，选项D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 6. 如图所示，空的薄金属筒开口向下静止于恒温透明液体中，筒中液 面与A点齐平。现缓慢将其压到更深处，筒中液面与B点齐平，不 计气体分子间相互作用，且筒内气体无泄漏（液体温度不变）。下 列图像中能体现筒内气体从状态A到B变化过程的是（　　） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 解析：　筒内气体发生等温变化，由玻意耳定律可知，气体的压 强与体积成反比，金属筒从A下降到B的过程中，气体体积V变小， 压强p变大，选项C正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 7. 如图所示，导热性能良好的汽缸内封有一定质量的理想气体，缸体 质量M＝200 kg，活塞质量m＝10 kg。活塞与汽缸壁无摩擦且不漏 气。此时，缸内气体的温度为27 ℃，活塞位于汽缸正中间，整个 装置都静止。已知外界大气压恒定，重力加速度取g＝10 m/s2。则 当活塞恰好能静止在汽缸缸口AB处时（　　） A. 弹簧长度变短 B. 缸内气体温度为620 K C. 缸内气体温度为600 K D. 缸内气体温度为74 ℃ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 解析：　对活塞与汽缸整体分析有kΔx＝（M＋m）g，所以弹簧 的弹力保持不变，则弹簧长度不变，所以A错误；对汽缸受力分析 有p0S＋Mg＝pS，则有p＝p0＋，所以缸内气体压强不变，则为 等压变化，根据盖—吕萨克定律可得＝，代入数据可得＝ ，解得T2＝600 K，则t＝（600－273）℃＝327 ℃，所以C正确， B、D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 8. 启动汽车时发现汽车电子系统报警，左前轮胎压过低，显示为 1.5p0，车轮内胎体积约为V0。为使汽车正常行驶，用电动充气泵 给左前轮充气，每秒钟充入ΔV＝V0、压强为p0的气体，充气结 束后压强达到2.5p0，体积约膨胀了20％，则充气几分钟可以达到 要求（汽车轮胎内气体可以视为理想气体，充气过程轮胎内气体温 度无明显变化）（　　） A. 3 B. 4 C. 5 D. 6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 解析：　设使轮胎内气体压强达到2.5p0的充气时间为t min，此 时内胎体积为V2，压强为p2；原胎内气体与充入的气体在压强为p1 时总体积为V1，由玻意耳定律得p1V1＝p2V2，其中p1＝1.5p0，p2＝ 2.5p0，V2＝V0＋0.2V0＝1.2V0 ，联立解得V1＝2V0，则充入胎内气 体在压强为1.5p0时的体积为V'＝2V0－V0＝V0，对充入胎内气体， 由玻意耳定律得60p0ΔVt＝1.5p0V'，其中ΔV＝V0，联立方程解得 t＝5 min，故C正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 二、多项选择题（本题4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的 四个选项中有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的 得2分，有选错或不答的得0分） 9. 炎热的夏天，一小朋友与父母坐缆车从梵净山山脚到山顶游玩，到 达山顶后发现手上拉着的气球变大了。与山脚相比，山顶的温度较 低，气球内的气体（　　） A. 内能不变 B. 压强减小 C. 速率大的分子数目减少 D. 分子热运动的平均动能增大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 解析：　对于一定质量的气体而言，温度降低则其内能减小，由于山顶温度较低，因此气球内部气体温度降低，其内能减小，温度降低，则分子平均动能减小，故A、D错误；由于气球体积变大，单位体积内的分子数减少，同时其温度也降低，使得内部气体分子的平均速率减小，因此在单位时间内与气球壁单位面积上碰撞的分子数减少，气球内气体的压强减小，故B正确；温度降低，分子平均动能较小，速率大的分子数目减少，故C正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 10. 某同学利用DIS实验系统研究一定质量气体的状态变化，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气体的体积不变 B. 从状态A到状态B气体的体积增大 C. 状态B到状态C气体体积增大 D. 状态C气体的体积是2 L 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 解析：　因BA的延长线过绝对零点，则状态A到状态B是等容 变化，故气体的体积不变，A正确，B错误；状态B到状态C的过 程中，气体温度不变，压强增大，体积减小，C错误；从题图中 可知，pB＝1.0 atm，VB＝3 L，pC＝1.5 atm，根据玻意耳定律， 有pBVB＝pCVC，解得VC＝2 L，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 11. （2024·湖北武汉高二期末）压力罐有平衡水管网内压力波动的作 用，常被用于高楼的二次供水，其简要结构如图所示。该压力罐 的膨胀罐和气室的总容积为500 L，当环境温度为7 ℃并保持不变 时，若罐内存水减少到200 L，气室内的气体压强便会降到0.1 MPa，导致供给用户的水压不足，此时电接点压力表接通电源， 启动水泵给膨胀罐补水；当存水量达到某值时，气室内压强增大 到0.3 MPa，电接点压力表便自动断开电源，停止补水。压力罐 密闭性、导热性能均良好，气室内气体可视为理想气体。下列说 法正确的是（　　） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 A. 若环境温度为7 ℃且保持不变，则该压力罐的最大蓄水量为300 L B. 若环境温度为7 ℃且保持不变，则该压力罐的最大蓄水量为400 L C. 环境温度越高，膨胀罐中的最大储水量越大 D. 环境温度越高，膨胀罐中的最大储水量越小 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 解析：　设压力罐的最大蓄水量为V，以气室内的气体为研究 对象，初状态p1＝0.1 MPa，V1＝500 L－200 L＝300 L；末状态p2 ＝0.3 MPa，V2＝（500－V）L，根据玻意耳定律p1V1＝p2V2，解 得V＝400 L，故A错误，B正确；根据盖—吕萨克定律＝可 知，T2越大，V2越大，而膨胀罐中的最大储水量越小，故C错误， D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 12. 如图所示，两端封闭的U形玻璃管竖直放置，管内水银柱把管内 空气分成两部分，当温度为t时，两边水银面高度差为h，如果要 使左右水银面高度差变小，下列方法可行的是（　　） A. 同时使两边升高同样的温度 B. 同时使两边降低同样的温度 C. 使玻璃管保持竖直状态突然加速上升 D. 使玻璃管保持竖直状态突然加速下降 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 解析：　左边的空气柱压强大于右边空气柱的压强，假设温度 变化时，空气柱的体积不变，则当同时使两边升高同样温度，两 边空气柱的压强都变大，而左边空气柱的压强变化量大于右边， 所以会使左右水银面高度差变大；同理当同时使两边降低同样温 度，两边空气柱的压强都变小，而左边空气柱的压强变化量大于 右边，所以会使左右水银面高度差变小，故A错误，B正确。玻璃 管保持竖直状态突然加速上升，左边空气柱对水银柱的压强增 大，体积减小，使左右水银面高度差变小；玻璃管保持竖直状态 突然加速下降，左边空气柱对水银柱的压强减小，体积增大，使 左右水银面高度差变大，故C正确，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 三、非选择题（本题6小题，共60分） 13. （6分）在“探究气体等温变化的规律”实验中，封闭的空气 如图甲、乙所示，U形管粗细均匀，右端开口，已知外界大气 压强为76 cm高水银柱产生的压强，图中给出了封闭空气的两 个不同的状态。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 76　 80　 （1）实验时图甲封闭空气的压强为 cmHg；图乙封闭空气的压 强为 cmHg。 解析：实验时题图甲封闭空气的压强为76 cmHg；题 图乙封闭空气的压强为（76＋4）cmHg＝80 cmHg。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 （2）实验时某同学认为U形管的横截面积S不用测量，这一观 点 （选填“正确”或“错误”）。 解析：要验证玻意耳定律，则需验证p1L1S＝p2L2S，两边可消掉S，则U形管的横截面积S不用测量，这一观点正确。 正确　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 （3）数据测量完后，在用图像法处理数据时，某同学以压强p为 纵坐标，以体积V（或空气柱长度）为横坐标来作图，他这 样做 （选填“能”或“不能”）方便地看出p与V间的 关系。 不能　 解析：以p为纵坐标，以V为横坐标，作出p-V图像是一 条曲线，但曲线未必表示反比关系，所以应再作出p-图 像，看是否为过原点的直线，才能最终确定p与V是否成反 比，故他这样做不能方便地看出p与V之间的关系。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 14. （8分）（2024·江苏盐城高二期末）用气体压强传感器做“探究 气体等温变化的规律”实验，实验装置如图甲、乙所示。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 （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. 为方便推拉柱塞，应用手握住注射器 C. 为节约时间，实验时应快速推拉柱塞和读取数据 D. 实验中气体的压强和体积都可以通过数据采集器获得 A　 解析：在柱塞与注射器壁间涂上润滑油，可以保证封闭气体的气密性，A正确；手握住注射器，会使气体的温度升高，不符合实验要求，B错误；实验时应缓慢推拉柱塞和读取数据，C错误；压强传感器只能采集气体的压强，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 （2）A组同学在操作规范、不漏气的前提下，测得多组压强p和 体积V的数据并作出V-图线，发现图线不通过坐标原点，如 图丙所示，则造成这一结果的原因是 ⁠。 解析：根据p（V＋V0）＝C，可得V＝－V0，可知图 线不通过坐标原点的原因是胶管内存在气体。 胶管内存在气体　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 （3）若A组同学利用所得实验数据作出的p-图线，应该是 ⁠。 解析：根据p（V＋V0）＝C，可得p＝，根据数学知识，可知为图像B。 B　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 15. （10分）玻璃瓶可作为测量水深的简易装置。如图所示，潜 水员在水面上将80 mL的水装入容积为380 mL的玻璃瓶中，拧 紧瓶盖后带入水底，倒置瓶身，打开瓶盖，让水进入瓶中，稳 定后测得瓶内水的体积为230 mL。将瓶内气体视为理想气 体，全程气体不泄漏且温度不变。大气压强p0取1.0×105 Pa， 重力加速度g取10 m/s2，水的密度ρ取1.0×103 kg/m3。求水底 的压强p和水的深度h。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 答案：2.0×105 Pa　10 m 解析：在水面上方时，封闭气体的压强为p0，气体的体积V1＝ （380－80）mL＝300 mL 潜入水底后，封闭气体的压强等于水底的压强， 即p＝p0＋ρgh 封闭气体的体积为V2＝（380－230）mL＝150 mL 由玻意耳定律得p0V1＝pV2 代入数据解得p＝2.0×105 Pa h＝10 m。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 16. （10分）在绝热汽缸a内封闭一定质量的气体，汽缸顶端有一绝热 阀门K，底部接有电热丝E，右壁接一右端开口的细U形管（管内 气体体积可忽略），管内装有水银，如图所示，开始时U形管右 侧液面比左侧高2 cm，气体温度27 ℃。电热丝通电一段时间，a 缸内温度达到57 ℃，该过程U形管右管液面上升多高？（大气压 强1.0×105 Pa为76 cmHg） 答案：3.9 cm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 解析：开始时，汽缸内温度T1＝（27＋273）K＝300 K，压强p1＝ 78 cmHg 加热后T2＝（57＋273）K＝330 K 由查理定律得＝ 解得p2＝85.8 cmHg 右管液面上升高度为h＝ cm＝3.9 cm。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 17. （12分）如图所示为内径均匀的U形管，其内部盛有水银，右端 封闭的空气柱长为12 cm，左端被一重力不计的轻质活塞封闭一段 长为10 cm的空气柱，当环境温度t1＝27 ℃时，两侧水银面的高度 差为2 cm。当环境温度变为t2时，两侧水银面的高度相等。已知 大气压强p0＝75 cmHg，求： （1）温度t2的数值； 答案：－5 ℃　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 解析：设U形管的横截面积为S 对右端封闭空气柱有p1＝77 cmHg，V1＝12S，T1＝300 K， p2＝75 cmHg，V2＝11S 由＝ 解得T2≈268 K 即t2＝T2－273 K＝－5 ℃。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 （2）左端活塞移动的距离。 答案：2.1 cm 解析：对左端封闭空气柱有V1'＝10S，T1'＝300 K，T2'＝268 K，V2'＝L2'S 由＝ 解得L2'≈8.9 cm 故左端活塞移动的距离s＝（10＋1－8.9）cm＝2.1 cm。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 18. （14分）游乐场的充气碰碰球是由完全封闭的PVC薄膜充气而成 的，人钻入洞中，进行碰撞游戏。充气前碰碰球内空气压强为 1.1×105 Pa，体积为1.0 m3，现用电动充气泵充气，每秒可充入 2.2×10－2 m3、压强为1×105 Pa的空气。充气结束后发现碰碰球 体积膨胀了10％，压强变为1.8×105 Pa，充气过程温度不变，始 终为7 ℃。 （1）求充气的时间； 答案：40 s　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 解得t＝40 s。 解析：根据玻意耳定律有p1V1＋p0V入＝p2V2 其中V入＝ΔVt，V2＝1.1 m3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 （2）在某次碰撞游戏中，碰碰球被压缩了0.1 m3，求压缩后球内 空气的压强，并从微观上解释压强变化的原因（碰撞过程温 度不变）； 答案：1.98×105 Pa，见解析　 解析：根据玻意耳定律有p2V2＝p3V1 解得p3＝1.98×105 Pa 空气质量一定，分子个数一定；温度不变，分子的平均动能 不变；体积减小，分子的数密度增大，单位时间、单位面积 上碰撞器壁的分子数增多，导致压强增大。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 （3）已知球内空气压强不能超过2 × 105 Pa，碰撞时最大压缩量 为0.2 m3。为了保证在中午27 ℃的温度下游戏安全，工作 人员需要放出一部分空气，求放出空气与球内剩余空气质量 之比。（忽略温度变化对球内空气体积的影响） 答案： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 解析：碰撞后球的体积V3＝0.9 m3，根据理想气体的状态方 程得＝ 放出与剩余空气质量之比＝ 解得＝。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 物理·选择性必修第三册 $