寒假作业： 第二章 气体、固体和液体 单元检测 -2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第三册

高中物理选择性必修第三册寒假作业 第二章《气体、固体和液体》（单元检测）答案 一、单项选择题（共计7题，每小题4分，共计28分） 1.强子对撞机加速器工作时，需要注入约1万吨液氮对电路进行冷却，冷却的最低温度可达到零下271摄氏度，这时该温度用热力学温标来表示为(　　) A.2 K B.271 K C.4 K D.0.1 K 答案　A 解析　由热力学温标与摄氏温标的关系式T＝t＋273 K和t＝－271 ℃得T＝2 K，A正确。 2.在天平的左盘挂一根铁丝，右盘放一砝码，且铁丝浸于液体中，此时天平平衡，如图所示，现将左端液体下移使铁丝刚刚露出液面，则(　　) A.天平仍然平衡 B.由于铁丝离开水面沾上液体，重量增加而使天平平衡破坏，左端下降 C.由于铁丝刚离开液面，和液面间生成一液膜，此液膜的表面张力使天平左端下降 D.以上说法都不对 答案　C 解析　铁丝在刚离开液面时，和液面之间形成一层膜，膜中分子密度小，分子稀疏，分子力表现为引力，对铁丝产生向下的拉力作用，使天平左端下降，故C正确。 3.在甲、乙、丙三种固体薄片上涂蜡，由烧热的针接触其上一点，蜡熔化的范围如图甲、乙、丙所示，而甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图丁所示，以下说法可能正确的是(　　) A.甲、乙为非晶体，丙是晶体 B.甲、乙为晶体，丙是非晶体 C.甲、丙为非晶体，乙是晶体 D.甲为多晶体，乙为非晶体，丙为单晶体 答案　D 解析　由图甲、乙、丙可知：甲、乙各向同性，丙各向异性；由图丁可知：甲、丙有固定熔点，乙无固定熔点，所以甲、丙为晶体，乙为非晶体，其中甲为多晶体，丙为单晶体，故D正确。 4.如图所示，一定质量的气体由状态A沿平行于纵轴的直线变化到状态B，则它的状态变化过程是(　　) A.气体的平均动能不变 B.气体的温度升高 C.气体分子的数密度减小 D.气体分子在单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数不变 答案　B 解析　从p－V图像中的AB图线看，气体由状态A到状态B为等容升压变化，根据查理定律，一定质量的气体，当体积不变时，压强跟热力学温度成正比，则由A到B压强增大，温度升高，分子平均动能增加，故A错误，B正确；气体体积不变，气体分子的数密度不变，温度升高，气体分子平均速率增大，则气体分子在单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数增加，故C、D错误。 5.图甲是吹肥皂泡游戏的画面，表达了小朋友童年时对美好生活的向往、如图乙，在玻璃杯内注入肥皂水，再用铁丝做成的圆环放进玻璃杯中，沾满肥皂水后取出，可以吹出大小不一、在空中做无规则运动的肥皂泡，则(　　) A.肥皂水不能浸润玻璃 B.肥皂泡的无规则运动属于布朗运动 C.肥皂泡呈球状与液体的表面张力有关 D.肥皂泡表面液体分子间只存在引力，没有斥力 答案　C 解析　由图乙中的液面形状知，肥皂水能浸润玻璃，故A错误；布朗运动是指悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，故肥皂泡的无规则运动不属于布朗运动，B错误；液体的表面张力有使液体的表面积减小到最小的趋势，肥皂泡在空中呈球状是由于液体表面张力引起的，故C正确；分子间同时存在着相互作用的斥力和引力，故D错误。 6.如图所示，内壁光滑的汽缸竖直放置在水平地面上，T形活塞的质量为M，下底面积为S，上底面积为4S，若大气压强为p0，重力加速度为g，则被封闭气体的压强p等于(　　) A.4p0＋ B.3p0＋ C.p0＋ D.条件不够，无法判断 答案　C 解析　以活塞为研究对象，活塞受重力、大气压力和封闭气体的支持力，根据受力平衡得Mg＋p0S＝pS，解得p＝p0＋，C正确。 7.如图所示，一定质量的理想气体，经过图线A→B→C→A的状态变化过程，AB的延长线过O点，CA与纵轴平行。由图线可知(　　) A.A→B过程，气体压强不变，密度减小 B.B→C过程，气体压强增大，密度增大 C.B→C过程，气体温度升高，密度减小 D.C→A过程，气体温度不变，密度增大 答案　B 解析　由题图可知，A→B过程，气体体积与热力学温度成正比，所以气体发生等压变化，气体压强不变，体积减小，密度变大，故A错误；由题图可知，B→C过程，体积减小，温度升高，故压强增大，密度增大，故B正确，C错误；由题图可知，C→A过程，气体的体积增大，温度不变，故压强减小，密度减小，故D错误。 2、 多项选择题（共计3题，每小题5分，选对但不全得3分，错选不得分，共计15分） 8.两个相同的密闭容器中分别装有等质量的同种理想气体，已知容器中气体的压强不相同，则下列判断中正确的是(　　) A.压强小的容器中气体的温度比较高 B.压强大的容器中气体单位体积内的分子数比较少 C.两容器中气体分子的密度相同 D.压强大的容器中气体分子对器壁单位面积的平均作用力比较大 答案　CD 解析　相同的容器分别装有等质量的同种气体，说明它们所含的分子总数相同，即分子数密度相同，B错误，C正确；压强不同，一定是因为两容器中气体温度不同造成的，压强小的容器中气体的温度较低，故A错误；压强大的容器中气体分子对器壁单位面积的平均作用力比较大，故D正确。 9.如图所示，两端开口、内径均匀的玻璃弯管竖直固定，两段水银柱将空气柱B封闭在玻璃管左侧的竖直部分。左侧水银柱A有一部分在水平管中。若保持温度不变。向右管缓缓注入少量水银，则稳定后(　　) A.右侧水银面高度差h1增大 B.空气柱B的长度增大 C.空气柱B的压强增大 D.左侧水银面高度差h2减小 答案　BD 解析　设水银密度为ρ，向右管注入少量水银，右侧的压强就增大，右侧的水银就会向左移动，从而左侧的水银A向上运动，h2就会变小，B段气柱的压强pB＝p0＋ρgh2＝p0＋ρgh1，可知，右侧水银面高度差h1减小，故A错误，D正确；由于h2变小，则B段气柱的压强减小，因为温度不变，根据玻意耳定律：pV为定值，可知：空气柱B的体积变大，长度将增大，故B正确，C错误。 10..一定质量的理想气体，从图中A状态开始，经历了B、C，最后到D状态，下列说法中正确的是(　　) A.A→B温度升高，体积不变 B.B→C压强不变，体积变小 C.C→D压强变小，体积变小 D.B点的温度最高，C点的体积最小 答案　ABD 解析　从图像直接看出A→B温度升高，因为AB延长线经过原点，是等容线，体积不变，A正确；B→C是等压线，压强不变，根据＝C，压强不变，随着温度降低，体积变小，B正确；根据＝C，C→D温度不变，压强变小，体积增大，C错误；由图线直接看出，B点的温度最高，根据＝C得，＝，气体的体积与p－T图像的斜率成反比，由图像得kA＝kB<kD<kC，则VA＝VB>VD>VC，所以C点的体积最小，D正确。 3、 填空题（共计2题，共计16分） 11.用DIS研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图甲所示，实验步骤如下： ①把注射器活塞移至注射器中间位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接； ②移动活塞，记录注射器的刻度值V，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p； ③用V－图像处理实验数据，得出如图乙所示的图线。 (1)为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是__________________________________________________________________； (2)为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是________________和________________； (3)如果实验操作规范、正确，但如图乙所示的V－图线不过原点，则V0代表__________________________________________________________________。 答案　(1)在注射器活塞上涂润滑油 (2)移动活塞要缓慢　不能用手握住注射器封闭气体部分 (3)注射器与压强传感器连接部位的气体体积 解析　(1)通过涂润滑油可使注射器不漏气，从而保持其质量不变。 (2)缓慢移动活塞是为了有足够的时间使封闭气体与外界进行热交换，不用手握住注射器也是为了不使手上的热量传递给封闭气体，从而保持气体温度不变。 (3)注射器与压强传感器连接部位有气体，从而使图线不过原点。 12.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，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)若气体温度升高，为使瓶内气体的压强不变，应将C管________(选填“向上”或“向下”)移动，直至__________________； (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)向下　B、C两管内水银面等高　(2)A 解析　(1)气体温度升高，压强变大，B管水银面下降，为保证气体压强不变，应适当降低C管，所以应将C管向下移动，直至B、C两管水银面等高，即保证了气体压强不变。 (2)由盖－吕萨克定律知，压强不变时体积变化与温度变化的关系是成正比的，所以根据测量数据作出的图线是A。 四、解答题（共计3题，共计41分） 13.如图所示，汽缸内封闭有一定质量的气体，水平轻杆一端固定在竖直墙壁上，另一端与活塞相连。已知大气压强为1.0×105 Pa，汽缸的质量为50 kg，活塞质量不计，其横截面积为0.01 m2，汽缸与地面间的最大静摩擦力为汽缸重力的0.4倍，活塞与汽缸之间的摩擦可忽略。开始时被封闭气体压强为1.0×105 Pa、温度为27 ℃，取重力加速度g＝10 m/s2，缓慢升高气体温度，汽缸恰好开始向左运动时气体的压强p和温度t。 答案　1.2×105 Pa　87 ℃ 解析　汽缸恰好开始向左运动时，汽缸与地面间的摩擦力为最大静摩擦力， 此时对汽缸有pS＝p0S＋Ff 汽缸内气体压强为p＝p0＋＝1.2×105 Pa 气体发生了等容变化，则＝ 代入数据得T＝360 K 即t＝87 ℃。 14.如图，上粗下细且上端开口的薄壁玻璃管内有一部分水银封住密闭气体，横截面积分别为S1＝1 cm2、S2＝2 cm2，细管内水银长度为h1＝4 cm，封闭气体长度为L＝6 cm，大气压强为p0＝76 cmHg，气体初始温度为T1＝288 K，上管足够长。 (1)缓慢升高气体温度，求水银刚好全部进入粗管内时的温度T2； (2)气体温度保持T2不变，为使封闭气体长度变为8 cm，需向开口端注入的水银柱的体积为多少cm3? 答案　(1)468 K　(2)37 cm3 解析　(1)初状态p1＝p0＋ph1，V1＝LS1 末状态p2＝p0＋ph2，V2＝(L＋h1)S1 又有S1h1＝S2h2 根据＝ 代入数据解得T2＝468 K。 (2)气体等温变化有p2V2＝p3V3 解得p3＝97.5 cmHg 设此时水银柱的液面高度差为h3， 有h3＝97.5 cm－76 cm＝21.5 cm 注入的水银柱体积V注＝(21.5－2)×2 cm3＋2×1 cm3－4×1 cm3＝37 cm3。 15.U形管两臂粗细不同，左端开口向上，右端封闭的粗管横截面积是开口的细管的三倍，管中装入水银，大气压为76 cmHg。开口管中水银面到管口距离为11 cm，且水银面比封闭管内高4 cm，封闭管内空气柱长为11 cm，如图所示。现在开口端用小活塞封住，并缓慢推动活塞，使两管液面相平，推动过程中两管的气体温度始终不变，试求： (1)粗管中气体的最终压强； (2)活塞推动的距离。 答案　(1)88 cmHg　(2)4.5 cm 解析　设左管横截面积为S，则右管横截面积为3S，两管液面相平时，左管水银下降h1，右管上升h2 则有Sh1＝3h2S，h1＋h2＝4 cm，解得h2＝1 cm，h1＝3 cm (1)以右管封闭气体为研究对象， p1＝80 cmHg，V1＝11×3S＝33S V2＝10×3S＝30S 等温变化：p1V1＝p2V2 80×33S＝p2·30S 解得p2＝88 cmHg。 (2)以左管被活塞封闭气体为研究对象， p1＝76 cmHg，V1＝11S，p2＝88 cmHg 等温变化：p1V1＝p2V2 V2＝9.5S 活塞推动的距离：L＝11 cm＋3 cm－9.5 cm＝4.5 cm。 学科网（北京）股份有限公司 $ 高中物理选择性必修第三册寒假作业 第二章《气体、固体和液体》（单元检测）试卷 一、单项选择题（共计7题，每小题4分，共计28分） 1.强子对撞机加速器工作时，需要注入约1万吨液氮对电路进行冷却，冷却的最低温度可达到零下271摄氏度，这时该温度用热力学温标来表示为(　　) A.2 K B.271 K C.4 K D.0.1 K 2.在天平的左盘挂一根铁丝，右盘放一砝码，且铁丝浸于液体中，此时天平平衡，如图所示，现将左端液体下移使铁丝刚刚露出液面，则(　　) A.天平仍然平衡 B.由于铁丝离开水面沾上液体，重量增加而使天平平衡破坏，左端下降 C.由于铁丝刚离开液面，和液面间生成一液膜，此液膜的表面张力使天平左端下降 D.以上说法都不对 3.在甲、乙、丙三种固体薄片上涂蜡，由烧热的针接触其上一点，蜡熔化的范围如图甲、乙、丙所示，而甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图丁所示，以下说法可能正确的是(　　) A.甲、乙为非晶体，丙是晶体 B.甲、乙为晶体，丙是非晶体 C.甲、丙为非晶体，乙是晶体 D.甲为多晶体，乙为非晶体，丙为单晶体 4.如图所示，一定质量的气体由状态A沿平行于纵轴的直线变化到状态B，则它的状态变化过程是(　　) A.气体的平均动能不变 B.气体的温度升高 C.气体分子的数密度减小 D.气体分子在单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数不变 5.图甲是吹肥皂泡游戏的画面，表达了小朋友童年时对美好生活的向往、如图乙，在玻璃杯内注入肥皂水，再用铁丝做成的圆环放进玻璃杯中，沾满肥皂水后取出，可以吹出大小不一、在空中做无规则运动的肥皂泡，则(　　) A.肥皂水不能浸润玻璃 B.肥皂泡的无规则运动属于布朗运动 C.肥皂泡呈球状与液体的表面张力有关 D.肥皂泡表面液体分子间只存在引力，没有斥力 6.如图所示，内壁光滑的汽缸竖直放置在水平地面上，T形活塞的质量为M，下底面积为S，上底面积为4S，若大气压强为p0，重力加速度为g，则被封闭气体的压强p等于(　　) A.4p0＋ B.3p0＋ C.p0＋ D.条件不够，无法判断 7.如图所示，一定质量的理想气体，经过图线A→B→C→A的状态变化过程，AB的延长线过O点，CA与纵轴平行。由图线可知(　　) A.A→B过程，气体压强不变，密度减小 B.B→C过程，气体压强增大，密度增大 C.B→C过程，气体温度升高，密度减小 D.C→A过程，气体温度不变，密度增大 2、 多项选择题（共计3题，每小题5分，选对但不全得3分，错选不得分，共计15分） 8.两个相同的密闭容器中分别装有等质量的同种理想气体，已知容器中气体的压强不相同，则下列判断中正确的是(　　) A.压强小的容器中气体的温度比较高 B.压强大的容器中气体单位体积内的分子数比较少 C.两容器中气体分子的密度相同 D.压强大的容器中气体分子对器壁单位面积的平均作用力比较大 9.如图所示，两端开口、内径均匀的玻璃弯管竖直固定，两段水银柱将空气柱B封闭在玻璃管左侧的竖直部分。左侧水银柱A有一部分在水平管中。若保持温度不变。向右管缓缓注入少量水银，则稳定后(　　) A.右侧水银面高度差h1增大 B.空气柱B的长度增大 C.空气柱B的压强增大 D.左侧水银面高度差h2减小 10..一定质量的理想气体，从图中A状态开始，经历了B、C，最后到D状态，下列说法中正确的是(　　) A.A→B温度升高，体积不变 B.B→C压强不变，体积变小 C.C→D压强变小，体积变小 D.B点的温度最高，C点的体积最小 3、 填空题（共计2题，共计16分） 11.用DIS研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图甲所示，实验步骤如下： ①把注射器活塞移至注射器中间位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接； ②移动活塞，记录注射器的刻度值V，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p； ③用V－图像处理实验数据，得出如图乙所示的图线。 (1)为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是__________________________________________________________________； (2)为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是________________和________________； (3)如果实验操作规范、正确，但如图乙所示的V－图线不过原点，则V0代表__________________________________________________________________。 12.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，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)若气体温度升高，为使瓶内气体的压强不变，应将C管________(选填“向上”或“向下”)移动，直至__________________； (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(　　) 四、解答题（共计3题，共计41分） 13.（10分）如图所示，汽缸内封闭有一定质量的气体，水平轻杆一端固定在竖直墙壁上，另一端与活塞相连。已知大气压强为1.0×105 Pa，汽缸的质量为50 kg，活塞质量不计，其横截面积为0.01 m2，汽缸与地面间的最大静摩擦力为汽缸重力的0.4倍，活塞与汽缸之间的摩擦可忽略。开始时被封闭气体压强为1.0×105 Pa、温度为27 ℃，取重力加速度g＝10 m/s2，缓慢升高气体温度，汽缸恰好开始向左运动时气体的压强p和温度t。 14.（14分）如图，上粗下细且上端开口的薄壁玻璃管内有一部分水银封住密闭气体，横截面积分别为S1＝1 cm2、S2＝2 cm2，细管内水银长度为h1＝4 cm，封闭气体长度为L＝6 cm，大气压强为p0＝76 cmHg，气体初始温度为T1＝288 K，上管足够长。 (1)缓慢升高气体温度，求水银刚好全部进入粗管内时的温度T2； (2)气体温度保持T2不变，为使封闭气体长度变为8 cm，需向开口端注入的水银柱的体积为多少cm3? 15.（17分）U形管两臂粗细不同，左端开口向上，右端封闭的粗管横截面积是开口的细管的三倍，管中装入水银，大气压为76 cmHg。开口管中水银面到管口距离为11 cm，且水银面比封闭管内高4 cm，封闭管内空气柱长为11 cm，如图所示。现在开口端用小活塞封住，并缓慢推动活塞，使两管液面相平，推动过程中两管的气体温度始终不变，试求： (1)粗管中气体的最终压强； (2)活塞推动的距离。 学科网（北京）股份有限公司 $