第二章 气体、固体和液体 单元能力提升综合检测训练（B卷）-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

第二章 气体、固体和液体 单元能力提升综合检测训练（B卷） 一、单选题 1．一杯水含有大量的水分子，若杯中水的温度升高，则（　　） A．水分子的平均动能增大 B．只有个别水分子动能增大 C．所有水分子的动能都增大 D．水分子动能不变 2．在1个标准大气压下，把粗细均匀玻璃管开口向下竖直地压入水中，管中共有部分充满水，假设温度不变，则此时管内空气压强相当于（　　） A．3个大气压 B．2个大气压 C．大气压 D．个大气压 3．一定质量的气体从状态a经历如图所示的过程，最后到达状态c，设a、b、c三状态下的密度分别为、、，则（　　） A． B． C． D． 4．2010年诺贝尔物理学奖授予安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究，他们通过透明胶带对石墨进行反复的粘贴与撕开使得石墨片的厚度逐渐减小，最终寻找到了厚度只有0.34nm的石墨烯，是碳的二维结构。如图所示为石墨、石墨烯的微观结构。根据以上信息和已学知识判断，下列说法中正确的是（　　） A．石墨是晶体，石墨烯是非晶体 B．石墨是单晶体，石墨烯是多晶体 C．石墨的物理性质表现为各向异性，石墨烯的物理性质表现为各向同性 D．他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的 5．关于热学知识的理解，下列说法中正确的是（　　） A．单晶体的某些物理性质呈现各向异性 B．雨水没有透过雨伞是因为水和伞的不浸润现象 C．太空舱完全失重状态下，将不会产生毛细现象 D．液体表面张力产生的原因是液体表面层分子间距离比较大，分子力表现为斥力 6．如图，汽缸放置在水平地面上，用质量为、截面积为S的活塞封闭一定质量的气体。活塞上放置一个质量为的重物，不计摩擦，重力加速度为g，大气压强为，平衡时缸内气体的压强为（　　）    A． B． C． D． 7．如图所示，一端封闭的玻璃管，开口向下竖直插在水银槽里，管内封有长度分别为l1和l2的两段理想气体。外界温度和大气压均不变，当将管慢慢地向上提起时，管内气柱的长度（　　） A．l1变小，l2变大 B．l1变大，l2变小 C．l1、l2都变小 D．l1、l2都变大 8．一定质量的理想气体经历如图所示的一系列过程，ab、bc、cd和da这四段过程在p-T图像中都是直线段，ab和dc的延长线通过坐标原点O，bc垂直于ab，ad平行于纵轴。由图可以判断（　　） A．ab过程中气体体积不断减小 B．bc过程中气体体积不断减小 C．cd过程中气体体积不断增大 D．da过程中气体体积不断减小 9．下列说法正确的是（　　） A．将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体 B．固体可以分为晶体和非晶体两类，所有晶体都具有各向异性 C．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体 D．在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变 10．如图，航天员王亚平在中国空间站“天宫课堂”授课活动中，演示了液桥实验：用两滴水珠在两个板间，搭起一座约10cm的液体桥。关于液桥现象，下列正确的是（    ） A．液桥现象与重力有关 B．液体表面张力的方向跟液面相切 C．液体表面层的分子间距小于液体内部的分子间距 D．表面张力使液体表面有扩张到最大面积的趋势 二、多选题 11．严冬，湖面上结了厚厚的冰，但冰下鱼儿仍在游动。为了测出冰下水的温度，徐强同学在冰上打了一个洞，拿来一支实验室温度计，用下列四种方法测水温，正确的做法是（　　） A．用线将温度计拴牢从洞中放入水里，待较长时间后从水中提出，读出温度计的示数 B．取一空的塑料饮水瓶，将温度计悬吊在瓶中，再将瓶拴住从洞中放入水里，水灌满瓶后待较长时间，然后将瓶提出，立即读出温度计的示数 C．若温度计显示的示数为摄氏温度 ，即热力学温度4K D．若温度计显示的示数为摄氏温度，即热力学温度277.15K 12．如图，两端开口、下端连通的导热汽缸，用两个轻质绝热活塞（截面积分别为和）封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。在左端活塞上缓慢加细沙，活塞从下降高度到位置时，活塞上细沙的总质量为。在此过程中，用外力作用在右端活塞上，使活塞位置始终不变。整个过程环境温度和大气压强保持不变，系统始终处于平衡状态，重力加速度为。下列说法正确的是（　　） A．整个过程，外力做功大于0，小于 B．整个过程，理想气体的分子平均动能保持不变 C．整个过程，理想气体的内能增大 D．整个过程，理想气体向外界释放的热量小于 E．左端活塞到达位置时，外力等于 13．“拔火罐”是我国传统医学的一种治疗手段。操作时医生用点燃的酒精棉球，加热一个小罐内空气，随后迅速把小罐倒扣在需要治疗的部位。冷却后小罐紧贴在皮肤上。假设加热后小罐内的空气温度为127℃，当时的室温为27℃，大气压为标准大气压1.01×105Pa。小罐开口部位的直径为4厘米，不考虑因皮肤被吸入罐内导致空气体积变化的影响，则（　　） A．加热后罐内气体质量是加热前的 B．加热后罐内气体质量是加热前的 C．加热后将小罐扣在皮肤上，当温度降至室温时，罐内气体压强变为原来的 D．加热后将小罐扣在皮肤上，当温度降至室温时，罐内气体对皮肤的压力约为94.2N 14．对下列几种固体物质的认识，正确的有(　　) 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，是由于组成它们的物质微粒排列结构不同 15．以下说法中正确的是（　　） A．有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体 B．如果在液体表面任意画一条线，线两侧的液体之间的作用力表现为引力 C．附着层内分子间的距离小于液体内部分子间的距离时，液体与固体之间表现为浸润 D．液晶具有液体的流动性，所有物质都具有液晶态 16．一开口向下导热均匀直玻璃管，通过细绳悬挂在天花板上，玻璃管下端浸没在固定的水银槽中，管内外水银面高度差为h，下列情况中能使细绳拉力增大的有（　　） A．大气压强增加 B．降低环境温度 C．向水银槽内注入水银 D．略微增加细绳长度，使玻璃管位置相对水银槽下移 三、填空题 17．如图，一粗细均匀的U形管竖直放置，A侧上端封闭，B侧上侧与大气相通，下端开口处开关K关闭，A侧空气柱的长度为l＝10cm，B侧水银面比A侧的高h＝3.0cm，现将开关K打开，从U形管中放出部分水银，则A侧空气柱的压强将会发生变化。当两侧的高度差为h1＝10cm时，将开关K关闭，已知大气压强p0＝75cmHg。则放出部分水银后A侧空气柱的长度为________cm，从开关K中流出的水银柱长度为________cm。 18．一定质量的理想气体，从初始状态A经状态B、C、D再回到A，体积V与温度T的关系如图所示。图中、和为已知量。 (1)从状态A到B，气体经历的是_______（选填“等温”，“等容”，或“等压”）过程。 (2)从B到C的过程中，气体的内能_______（选填“增大”“减小”或“不变”）。 (3)从C到D的过程中，气体对外界_______（选填“做正功”“做负功”或“不做功”），同时 ________（选填“吸热”或“放热”）。 19．根据固体不同的性质将它们分为晶体与非晶体，如果某固体对某个物理量呈现各向异性，则它一定是______；谚语“水缸穿裙子，老天要下雨”指的是盛水的水缸外表面，水面所在的位置往下出现了一层小水珠。形成小水珠时，水液化的速度______（选填“大于”“等于”或“小于” 水蒸发的速度。 20．分子势能Ep和分子间距离r的关系如图所示。体温计破裂后，落到地面上的水银滴总是呈球形，则在水银滴与空气的表面层中，汞分子间的相互作用力总体表现为____（填“斥力”或“引力”）。能总体上反映水银中汞分子Ep的是图中___________（填“A”“B”“C”或“D”）的位置。将水银灌装到玻璃管中，水银不浸润玻璃，那么能总体上反映水银附着层中汞分子Ep的是图中___________（选填“A”“B”“C”或“D”）的位置。 四、解答题 21．如图所示，在一端封闭的U形管内，三段水银柱将空气柱A、B、C封在管中，在竖直放置时，A、B两气柱的下表面在同一水平面上，另两端的水银柱长度分别是，外界大气的压强，则A、C三段气体的压强分别是多少？ 22．如图，一玻璃装置放在水平桌面上，竖直玻璃管A、B、C粗细均匀，A、B两管的上端封闭，C管上端开口，三管的下端在同一水平面内且相互连通。A、B两管的长度分别为，。将水银从C管缓慢注入，直至B、C两管内水银柱的高度差。已知外界大气压为。求A、B两管内水银柱的高度差。 23．如图，水平面上固定一劲度系数为的轻弹簧，弹簧上端有一个两端开口的绝热汽缸，汽缸内有一加热装置，图中未画出，两绝热活塞A和B封住一定质量的理想气体，活塞A的质量为，汽缸内部横截面的面积为，弹簧上端固定于活塞B上，平衡时，两活塞间的距离为。已知大气压强为，初始时气体的温度为，重力加速度大小为，两活塞A、B均可无摩擦地滑动但不会脱离汽缸，且不漏气，汽缸侧壁始终在竖直方向上，不计加热装置的体积，弹簧始终在弹性限度内且始终在竖直方向上。 （1）启动加热装置，将气体的温度加热到，求此过程中活塞A对地移动的距离； （2）如果不启动加热装置，保持气体温度为不变，在活塞A施加一个竖直向上的拉力，活塞A缓慢地移动了一段距离后再次达到平衡状态，求此过程中活塞A对地移动的距离。 24．如图所示，绝热汽缸倒扣放置，质量为M的绝热活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸间摩擦可忽略不计，活塞下部空间与外界连通，汽缸底部连接一U形细管（管内气体的体积忽略不计）。初始时，封闭气体温度为，活塞距离汽缸底部为，细管内两侧水银柱存在高度差。已知水银密度为，大气压强为，汽缸横截面积为S，重力加速度为g，则： （1）求U形细管内两侧水银柱的高度差； （2）通过加热装置缓慢提升气体温度使活塞下降，求此时的温度； （3）现在有两种操作方式，可以在不动U型细管的前提下，使细管内两侧水银柱液面高度相平。方法一：保持气体温度为不变，推动或者拉动活塞，改变气体体积，使细管内两侧水银柱液面高度相平。方法二：保持活塞在距离汽缸底部为的位置不动，通过加热装置升高或者降低气体温度，使细管内两侧水银柱液面高度相平。请你选择其中一种操作方法，通过计算，说明细管内两侧水银柱液面高度相平时，被封闭气体的温度、压强和体积分别是多少。（要有相应说明和计算过程）    试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《第二章 气体、固体和液体 单元能力提升综合检测训练（B卷）》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A B C D A D D B C B 题号 11 12 13 14 15 16 答案 BD BDE BC AD ABC AB 1．A 【详解】温度是物体平均动能的标志，当杯中水的温度升高，则水分子的平均动能增大，但并不是每个水分子的动能都增大，个别水分子的动能也可能减小。 故选A。 2．B 【详解】设管中的气体的初始压强为1个标准大气压P0，体积为SL，压缩后的压强为P，体积为，根据玻意耳定律有 解得 P=2P0 故B正确，ACD错误； 故选B。 3．C 【详解】从a到b过程，根据玻意耳定律有 由图可知 则有 则 从b到c过程，根据理想气体状态方程，由图可知与成正比，故一定，则密度不变，即 故ABD错误C正确。 故选C。 4．D 【详解】AB．石墨、石墨烯都是单晶体。石墨与石墨烯等都是碳元素的单质，它们互为同素异形体。故AB错误； C．石墨、石墨烯的物理性质都表现为各向异性，故C错误； D．他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的，故D正确。 故选D。 5．A 【详解】A．根据单晶体的特点，可知单晶体的某些物理性质呈现各向异性，故A正确； B．由于液体表面存在张力，雨水在表面张力作用下没有透过雨伞，故B错误； C．太空舱完全失重状态下，也会产生毛细现象，故C错误； D．液体表面张力产生的原因是液体表面层分子间距离比较大，分子力表现为引力，故D错误。 故选A。 6．D 【详解】设平衡时缸内气体的压强为p，对活塞受力分析，有 解得 故选D。 7．D 【详解】当将管慢慢地向上提起时，假设上段空气柱长度不变，则下段空气柱体积增大，由玻意耳定律可知压强减小，从而导致上段气体压强减小，因此上段气体体积增大，故l1、l2都变大，故ABC错误，D正确。 故选D。 8．B 【详解】由 即 可知a→b、c→d都是等容变化，且图像斜率越大，气体体积越小，即bc过程中气体体积不断减小，da过程中气体体积不断增大，故B正确，ACD错误。 故选B。 9．C 【详解】A．将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒还是晶体，选项A错误； B．固体可以分为晶体和非晶体两类，多晶体都具有各向同性，选项B错误； C．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体，例如石墨和金刚石，选项C正确； D．在熔化过程中，晶体要吸收热量，虽然温度保持不变，但内能要增加，选项D错误。 故选C。 10．B 【详解】A．水珠处于完全失重状态，液桥现象与重力无关，A错误； B．液体表面张力的方向跟液面相切，B正确； C．液体表面层的分子间距大于液体内部的分子间距，分子力表现为引力，C错误； D．表面张力使液体表面有收缩到最小面积的趋势，D错误。 故选B。 11．BD 【详解】AB．要测量冰下水的温度，必须使温度计与冰下的水达到热平衡时，再读出温度计的示数，但因隔着冰无法直接读数，把温度计取出来，显示的也不再是原热平衡状态下的温度， A错误B正确； CD．根据 C错误D正确。 故选BD。 12．BDE 【详解】A. 根据做功的两个必要因素有力和在力的方向上有位移，由于活塞没有移动，可知整个过程，外力F做功等于0，A错误； BC. 根据汽缸导热且环境温度没有变，可知汽缸内的温度也保持不变，则整个过程，理想气体的分子平均动能保持不变，内能不变，B正确，C错误； D. 由内能不变可知理想气体向外界释放的热量等于外界对理想气体做的功： D正确； E. 左端活塞到达 B 位置时，根据压强平衡可得： 即： E正确。 故选BDE。 13．BC 【详解】AB．加热前：p0=1.01×105Pa、V0、T0=（273+27）K=300K，加热后：p1= p0=1.01×105Pa、V1、T1=（273+127）K=400K，由理想气体状态方程可得 解得 加热后罐内气体质量是加热前的 A错误，B正确；      C．以火罐内气体为研究对象，初始时p1=1.01×105Pa，T1=（273+127）K=400K，当温度降至室温时，T2=（273+27）K=300K，由查理定律可得 当温度降至室温时，罐内气体压强变为原来的，C正确； D．加热后将小罐扣在皮肤上，当温度降至室温时，罐内气体压强则有 罐内气体对皮肤的压力 D错误。 故选BC。 14．AD 【详解】A、食盐熔化过程中，温度保持不变，即熔点一定，说明食盐是晶体．故A正确． 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，只能说明云母片是晶体．故B错误． 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规则．故C错误． D、石墨和金刚石组成它们的化学元素是相同的，都是碳原子，它们的物理性质不同，是由于碳原子排列结构不同造成的，故D正确． 【点睛】本题只要是识记，了解食盐的特点，晶体的物理性质以及固体的结构． 15．ABC 【详解】A．晶体在一定条件下可转化为非晶体，有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体，选项A正确； B．液体表面层分子比内部稀疏，相互间表现为引力，选项B正确； C．附着层内分子间的距离小于液体内部分子间的距离时，分子间表现为斥力，使液体表面扩张，液体与固体之间表现为浸润，选项C正确； D．液晶具有液体的流动性，但不是所有物质都具有液晶态，选项D错误。 故选ABC。 16．AB 【详解】由题意，设封闭气体的压强为p，玻璃质量为m，则有对玻璃管受力分析如图： 由受力分析可知，绳的拉力 即绳的拉力等于管的重力和管中高出液面部分水银的重力。 A．大气压强增加时，液柱h增加，所以拉力T增大，故A正确； B．环境温度降低，封闭气体压强减小，由可知，h增大，所以拉力T增大，故B正确； C．向水银槽内注入水银，由和气体状态方程可知，封闭气体压强增大，体积减小，水银面高度差h减小，故拉力减小，故C错误； D．略微增加细绳长度,使玻璃管位置相对水银槽下移，封闭气体体积减小，压强增大，由可知，水银面高度差h减小，所以细绳拉力减小，故D错误。 故选AB。 17． 12 17 【详解】[1]以cmHg为压强单位。设A侧空气柱长度l=10.0cm时压强为p，当两侧的水银面的高度差为h1=10.0cm时，空气柱的长度为l1，压强为p1，由玻意耳定律，有 由力学平衡条件，有 打开开关放出水银的过程中，B侧水银面处的压强始终为，而A侧水银面处的压强随空气柱长度的增加逐渐减小，B、A两侧水银面的高度差也随着减小，直至B侧水银面低于A侧水银面h1为止，由力学平衡条件，有 联立并代入题目数据，有 [2]根据几何关系，可得从开关K中流出的水银柱长度为 18． 等容 不变 做负功 放热 【详解】(1)[1] 从状态A到B，由于体积没变，因此发生的是等容过程。 (2)[2] 从B到C的过程，由于气体温度不变，因此气体的内能不变。 (3)[3] [4]从C到D的过程中，由于体积减小，因此气体对外界做负功；而温度降低，内能减小，根据热力学第一定律，一定放出热量。 19． 晶体 大于 【详解】[1]晶体和非晶体最大的不同除了熔点的有无外，还在于晶体的各向异向，而非晶体的各向同性。 [2]由于水缸中水的蒸发，水缸外表面的温度低于空气的温度，空气中水蒸气遇冷液化成小滴附在缸的外表面，这个过程必须持续一段时间，才能在缸的外表面看到水珠。 20． 引力 D D 【详解】[1]在水银滴与空气的表面层中，汞分子间距离大于平衡距离，分子间相互作用力总体表现为引力； [2]当汞分子间的距离大于平衡距离时，分子势能最小，而题中汞分子间距离大于平衡距离，所以分子势能大于最小值，既能总体上反映水银中汞分子Ep的是图中D的位置； [3] 水银灌装到玻璃管中，水银不浸润玻璃，水银附着层中汞分子间距大于平衡距离，所以能总体上反映水银附着层中汞分子Ep的是图中D的位置。 21．； 【详解】根据液体产生的压强有 空气柱A与B相连的水银柱的两个水银面的高度是相等的，气体的压强有 空气柱C的水银面比空气柱B的水银面高，所以C气体的压强 22． 【详解】设注入水银后A管内的水银柱高度为，横截面积为，B管内的水银柱高度为，横截面积为。对A管内气体，由玻意耳定律 对B管内气体，由玻意耳定律 代入数据解得 ， 故A、B两管内水银柱的高度差 23．（1）4cm；（2）14cm 【详解】（1）将气体的温度缓慢加热到400K过程中活塞A的质量不变，大气压强气体的压强不变，所以气体的压强不变，为等压变化，设加热后气体的压强为，两活塞间的距离变为 根据盖—吕萨克定律可得 解得 以两活塞和汽缸整体为研究对象，弹簧的弹力与整体重力相平衡，加热过程中始终平衡，则弹簧弹力不变，即活塞B的位置不变，则活塞A对地移动的距离 （2）以活塞A为研究对象，设气体的压强为，根据平衡条件有 代入数据解得 活塞A施加一个竖直向上的拉力平衡后，设气体的压强为，以活塞A为研究对象，根据平衡条件有 此过程中气体温度不变，根据玻意耳定律可得 解得 以两活塞和汽缸整体为研究对象，设两活塞和汽缸整体质量为M，设初始时弹簧的压缩量为x，根据平衡条件有 施加拉力后弹簧的压缩量为，根据平衡条件有 两式联立解得，即活塞B向上移动的距为10cm 根据几何关系可得活塞A向上移动的距离为 24．（1）；（2）；（3）见解析 【详解】（1）对绝热活塞分析有 令U形细管内两侧水银柱的高度差为，则有 解得 （2）通过对活塞分析可知，气体压强不变，则有 解得 （3）方法一： 若选用方法一，该过程为等温变化，之后的压强为大气压强，压强增大，需要减小体积，即需要向上推动活塞，根据玻意耳定律有 解得 即方法一中的被封闭气体的温度、压强和体积分别、、。 方法二： 若选用方法二，由于保持活塞在距离汽缸底部为的位置不动，则该过程为等容变化，之后的压强为大气压强，压强增大，需要升高温度体积，根据 解得 即方法一中的被封闭气体的温度、压强和体积分别、、。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $