第2章 固体、液体和气体 章末过关检测(二)-【优学精讲】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册教用Word(教科版)

章末过关检测(二) (时间：75分钟　分值：100分) 一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28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．关于晶体和非晶体，下列说法正确的是(　　) A．可以根据各向同性或各向异性来鉴别晶体和非晶体 B．一块均匀薄片，沿各个方向对它施加拉力，发现其强度一样，则此薄片一定是非晶体 C．一个固体球，如果沿其各条直径方向的导电性不同，则该球一定是单晶体 D．一块固体，若其各个方向的导热性相同，则这块固体一定是多晶体 解析：选C。物理性质表现为各向同性的可以是多晶体，也可以是非晶体，故不能根据各向异性或各向同性来鉴别晶体和非晶体，故A错误；沿各个方向对一块均匀薄片施加拉力，发现其强度一样，表现出各向同性，可能是非晶体，也可能是多晶体，故B错误；一个固体球，如果沿其各条直径方向的导电性能不同，即具有各向异性，则该球一定是单晶体，故C正确；一块固体，若其各个方向的导热性能相同，表现出各向同性，则这块固体可能是多晶体或非晶体，故D错误。 2．下列说法正确的是(　　) A．晶体熔化过程要吸收热量，分子的平均动能增大 B．液体表面张力是液体内部分子间的相互作用 C．相同温度的铁和铜，它们的分子平均速率相同 D．一定质量的某种气体等容变化过程中，温度升高，单位时间内分子对器壁单位面积的撞击次数增多 解析：选D。熔化过程需要吸热，即晶体熔化过程要吸收热量，由于晶体有固定的熔点，可知晶体熔化过程温度一定，而分子的平均动能由温度决定，可知晶体的熔化过程中，分子的平均动能不变，故A错误；液体表面张力是由于液体表面层分子间的距离大于分子力平衡的距离，分子间作用力表现为引力，不是液体内部分子间的相互作用，故B错误；相同温度的铁和铜，它们的分子平均动能相同，由于铁和铜的分子质量不同，可知它们的分子平均速率不相同，故C错误；一定质量的某种气体等容变化过程中，体积不变，则分子分布的密集程度不变，温度升高，分子运动的平均速率增大，可知单位时间内气体分子对器壁单位面积的撞击次数增多，故D正确。 3．关于液体和固体的一些现象，下列说法正确的是(　　) A．图1中水黾停在水面上是因为浮力作用 B．图2中石英晶体像玻璃一样，没有固定的熔点 C．图3中水银在玻璃上形成“圆珠状”的液滴说明水银不浸润玻璃 D．图4中组成晶体的微粒对称排列，形成很规则的几何空间点阵，因此表现为各向同性 解析：选C。题图1中水黾停在水面上是因为水的表面张力作用，A错误；题图2中石英晶体有固定的熔点，而玻璃是非晶体没有固定的熔点，B错误；题图3中水银在玻璃上形成“圆珠状”的液滴说明水银不浸润玻璃，C正确；题图4中组成晶体的微粒对称排列，形成很规则的几何空间点阵，因此表现为各向异性，D错误。 4．如图所示，在某一年的“天宫课堂”中，王亚平往水球中注入一个气泡，气泡静止在水球中，此时(　　) A．气泡受到浮力 B．气泡内气体在界面处对水产生压力 C．水与气泡界面处水分子间作用力表现为斥力 D．完全失重状态的水球内的水分子不会进入气泡中 解析：选B。由于在失重状态下，气泡不会受到浮力，故A错误；由于在失重状态下，气泡内气体在界面处存在压力差，所以对水产生压力，故B正确；水与气泡界面处，水分子较为稀疏，水分子间作用力表现为引力，故C错误；完全失重状态的水球内的水分子也会因热运动进入气泡中，故D错误。 5.如图甲所示，竖直放置的均匀细管上端封闭，下端开口，中间有两段水银柱分别封闭了两部分气体，用记号笔在玻璃管上A处做一标记(即图中虚线位置)。轻弹甲图中细管使两段水银柱及被封闭的两段气柱分别合在一起成图乙状，这一过程中封闭气体和水银均没有从试管中漏出，且温度不变，则合并后的水银柱下端处于玻璃管上(　　) A．A处的下方 B．A处的上方 C．位置不变，还处于A D．无法判断，以上都有可能 解析：选A。把之前封闭的气体分为上、下两部分，上部分变化后压强不变，温度不变，则体积保持不变，下部分气体压强变小，温度不变，由气体的等温变化规律知其体积变大，因此稳定后水银下端应在A处的下方，故A正确，B、C、D错误。 6．如图所示，用活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气体，气体从状态a开始变化先后到达状态b、c，则(　　) A．从a到b，气体温度降低 B．从b到c，气体分子平均动能减小 C．从a到b，单位时间内撞击汽缸单位面积的分子数增大 D．从b到c，气体分子对汽缸单位面积的平均作用力增大 解析：选B。从a到b，压强不变，体积增大，根据＝C，可知气体温度升高，分子平均动能增大，压强不变，则单位时间内撞击汽缸单位面积的分子数减小，故A、C错误；从b到c，体积不变，压强减小，根据＝C，可知温度降低，分子平均动能减小，气体分子对汽缸单位面积的平均作用力减小，故B正确，D错误。 7．某轮胎正常工作的胎压范围是1.7×105～3.5×105 Pa(轮胎的体积不变)，T＝t＋273 K。欲使该轮胎能在－40 ℃～90 ℃的温度范围内正常工作，则在20 ℃时给该轮胎充气，充气后的胎压可以控制在(　　) A．2.0×105～2.3×105 Pa B．2.3×105～2.6×105 Pa C．2.6×105～2.9×105 Pa D．2.9×105～3.2×105 Pa 解析：选B。轮胎内气体体积不变，为保证安全，则在90 ℃时压强不超过3.5×105 Pa；在－40 ℃时压强不低于1.7×105 Pa，则根据气体的等容变化规律有＝，＝，解得p1≈2.83×105 Pa，p2≈2.14×105 Pa，充气后的胎压应在2.14×105 Pa到2.83×105 Pa范围内比较合适，B正确，A、C、D错误。 二、多项选择题(本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分) 8．以下说法正确的是(　　) A．液体表面张力产生的原因是液体表面层分子较稀疏，分子间的作用力表现为引力 B．农民种地松土是为了破坏土壤里的毛细管以保存地下的水分 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．多晶体表现为各向异性 解析：选AB。与气体接触的液体表面分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面层的分子间同时存在相互作用的引力与斥力，但由于分子间的距离大于分子的平衡距离r0，分子引力大于分子斥力，分子力表现为引力，即存在表面张力，表面张力使液体表面有收缩的趋势，故A正确；农民种地松土是为了破坏土壤里的毛细管以保存地下的水分，故B正确；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规则，故C错误；多晶体表现为各向同性，故D错误。 9.理想气体a和b，物质的量分别为n1和n2，它们做等温变化时的温度分别为t1和t2，等温变化图线分别是图中的a和b，则下列说法一定正确的是(　　) A．n1>n2 B．t1>t2 C．它们在变化过程中分子总动能不变 D．它们在变化过程中压强与体积成反比 解析：选CD。根据题图可得paVa>pbVb，根据pV＝nRT，可知无法判断温度和物质的量的大小，A、B错误；等温变化过程中，分子的平均动能不变，分子数目不变，则分子总动能不变，C正确；根据pV＝nRT可知等温变化过程中，压强与体积成反比，D正确。 10．一定质量的理想气体从状态A开始，经历两个状态变化过程，先后到达状态B和C，如图所示。已知状态A的温度TA为300 K，关于B、C两状态时的温度TB、TC分别是(　　) A．TB＝900 K B．TB＝100 K C．TC＝360 K D．TC＝300 K 解析：选AC。气体从状态A到状态B压强不变，由气体的等压变化规律，有＝，其中＝，解得TB＝TA＝900 K，气体从状态B到状态C体积不变，由气体的等容变化规律，有＝，其中＝，解得TC＝TB＝360 K。 三、非选择题(本题共5小题，共57分) 11．(6分)某实验小组用如图甲所示实验装置来探究气体等温变化的规律。 (1)实验中空气柱体积变化缓慢，可认为________保持不变。为了直观地判断压强p与体积V的数量关系，应作出____________(选填“p－V”或“p－”)图像。 (2)他们进行了两次实验，得到的p－V图像如图乙所示，由图可知两次实验气体的温度大小关系为T1________(选填“<”“＝”或“>”)T2。 解析：(1)实验中空气柱体积变化缓慢，可认为温度保持不变。为了直观地判断压强p与体积V的数量关系，应作出p－图像。 (2)根据＝C得pV＝CT，则知在p－V图像中，离坐标原点越远的等温线温度越高，故T1＞T2。 答案：(1)温度　p－　(2)＞ 12．(9分)某同学用图1所示装置，通过实验来探究气体的等温变化规律。封闭于注射器内的空气可视为理想气体，其体积可由注射器筒壁上的刻度直接读出，已知大气压强为p0，重力加速度为g。回答下列问题： (1)关于该实验，下列说法正确的有______(填选项序号)。 A．注射器一定要竖直固定 B．在框架上悬挂钩码时要两侧对称 C．改变被封闭气体的压强后，测量气体体积时越快越好 D．处理数据时发现被封气体压强与体积的乘积渐渐增大，可能是因为存在漏气现象 (2)测量注射器活塞横截面的直径d时，游标卡尺的示数如图2所示，其读数为________cm。 (3)若操作正确且测得活塞及框架的总质量为m0，当框架上挂上质量为m的钩码，稳定后被封气体的压强为____________(用测得及已知物理量字母表示)。 (4)测出气体体积并改变钩码质量测出多组压强、体积数据即可探究气体的等温变化规律。 解析：(1)为了减小误差，固定注射器针筒时必须保持针筒竖直，故A正确；在实验过程中，为了使气体温度不变，在框架上悬挂钩码时要两侧对称，保证注射器活塞竖直向下，故B正确；改变被封闭气体的压强后，测量气体体积时要待稳定后再读数，故C错误；实验时若注射器内的气体向外发生了泄漏，则pV乘积减小，故D错误。 (2)测量注射器活塞横截面的直径d时，游标卡尺的示数如图2所示，其读数为2.0 cm＋0.005×12 cm＝2.060 cm。 (3)根据受力平衡可得pS＝p0S＋(m＋m0)g，其中S＝，联立解得空气柱的压强p＝p0＋。 答案：(1)AB　(2)2.060　(3)p0＋ 13．(12分)如图是一种由汽缸、活塞柱、弹簧和上下支座构成的汽车氮气减震装置，汽缸内的气体可视为理想气体。该装置未安装到汽车上时，弹簧处于原长状态。封闭气体和活塞柱长度均为0.20 m，气体压强等于大气压强p0＝1.0×105 Pa。将四台减震装置安装在汽车上，稳定时车重由四台减震装置支撑，且封闭气体被压缩了0.12 m。已知活塞柱横截面积S＝1.0×10－2 m2，弹簧的劲度系数k＝1.0×104 N/m。该装置的质量、活塞柱与汽缸摩擦均可忽略不计，汽缸导热性和气密性良好，环境温度不变，重力加速度g取10 m/s2，求： (1)压缩后汽缸内氮气的压强； (2)汽车的质量M。 解析：(1)当汽车装上减震装置后，设汽缸压缩后的体积为V1，压强为p1，由气体的等温变化规律可知p0V0＝p1V1，解得p1＝2.5×105 Pa。 (2)设汽车对一个减震装置的压力为F，以减震装置汽缸上表面为研究对象，受力分析可知 p0S＋F＝p1S＋kΔx 代入题中数据解得F＝2 700 N 以汽车为研究对象有Mg＝4F 解得汽车的质量M＝1 080 kg。 答案：(1)2.5×105 Pa　(2)1 080 kg 14.(14分)粗细均匀、导热性良好的L形玻璃管(水平部分较长)如图所示放置，竖直管上端封闭，管内有一段L形水银柱，竖直部分长为5 cm，管内封闭气柱长为10 cm，大气压强为75 cmHg，环境温度为280 K。 (1)将玻璃管在竖直面内沿顺时针方向缓慢转动90°，使水平部分玻璃管竖直，此时玻璃管内封闭气柱长为11 cm，则求开始时水银柱水平部分的长度。(结果保留2位小数) (2)若玻璃管不转动，将环境温度缓慢升高，则求当环境温度升高到多少时，管中封闭气柱长为11 cm。 解析：(1)开始时，管中封闭气柱压强 p1＝75 cmHg－5 cmHg＝70 cmHg 管中气柱长L1＝10 cm 转动后，管中气柱长L2＝11 cm 设此时气柱压强为p2，由气体的等温变化规律有 p1L1S＝p2L2S 解得p2＝ cmHg 则开始时水银柱水平部分的长度 d＝75 cm－ cm－(11－10) cm≈10.36 cm。 (2)若玻璃管不转动，升高温度后，管中气体压强 p3＝75 cmHg－5 cmHg＋(11－10) cmHg＝71 cmHg 根据理想气体状态方程有 ＝ 解得T2＝312.4 K。 答案：(1)10.36 cm　(2)312.4 K 15．(16分)2023年10月26日，神舟十七号载人飞船成功与中国空间站天和核心舱实现对接。如图所示，气闸舱有两个气闸门，与核心舱连接的是闸门A，与外太空连接的是闸门B。核心舱气体体积V1＝100 m3，气闸舱气体体积V2＝16 m3，核心舱和气闸舱的气压都为p0＝1.0×105 Pa。核心舱内的航天员要到舱外太空行走，先进入气闸舱，用一台抽气机抽取气闸舱中的气体，并立刻充入到核心舱内，每次抽取气体体积V0＝2 m3，当气闸舱气压不高于p0才能打开气闸门B。抽气、充气过程中两舱温度保持不变，不考虑漏气、新气体产生、航天员进出舱对气体的影响，已知lg 2＝0.301，lg 3＝0.477。求： (1)换气结束后，核心舱中的气压； (2)至少抽气多少次，才能打开闸门B(结果均保留3位有效数字)。 解析：(1)当气闸舱气压等于p0时，剩余的气体在原来压强p0时占据的体积为V3，则由气体的等温变化规律得p0V2＝p0V3 解得V3＝0.25 m3 则打入核心舱内的气体压强为p0 体积ΔV＝V2－V3＝(16－0.25)m3＝15.75 m3 设换气结束后，核心舱中的气压为p′ 则p0(V1＋ΔV)＝p′V1 解得p′≈1.16×105 Pa。 (2)第一次抽气后p0V2＝p1(V2＋V0) 解得p1＝p0＝p0 第二次抽气后p1V2＝p2(V2＋V0) 解得p2＝p1＝p0…… 第n次抽气后pn＝p0 即p0＝p0 即lg ＝lg 解得n≈35.4 则至少抽气36次，才能打开闸门B。 答案：(1)1.16×105 Pa　(2)36次 学科网（北京）股份有限公司 $