第二章 气体、固体和液体 单元测试卷 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

**基本信息** 本卷为高二物理选择性必修第三册第二章“气体、固体和液体”单元测试，通过选择、实验、计算题型梯度覆盖核心知识，结合科技前沿与生活情境考查物理观念及科学思维，适配单元复习。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|10/46|液体表面张力（露珠）、晶体性质（石墨烯）、气体实验定律（伽利略测温装置）|以水黾、压瘪乒乓球等生活现象创设情境，8-10题多选题考查科学推理| |实验题|2/14|气体等温变化规律探究|含漏气、温度控制等误差分析，培养科学探究能力| |计算题|3/40|气压升降椅、篮球打气、绝热汽缸|结合实际应用（如氦气球充气），综合气体定律与力学平衡，体现科学态度|

高二物理下学期人教版选择性必修第三册第二章气体、固体和液体单元测试 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1-7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8-10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．关于液体表面张力，说法正确的是（　　） A．甲图中露珠呈球形，这是地球引力作用的结果 B．乙图中的液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，产生表面张力 C．丙图中水黾可以停在水面上，是由于受到水的浮力作用 D．丁图中喷防水剂后的玻璃和水滴发生了浸润现象 【答案】B 【详解】A．甲图中露珠呈球形，这是液体表面张力的结果，故A错误； B．乙图中的液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，分子力表现为引力，从而产生表面张力，故B正确； C．丙图中水黾可以停在水面上，是由于液体表面张力形成水膜，水膜对水黾的弹力与重力平衡，故C错误； D．丁图中喷防水剂后的玻璃和水滴发生了不浸润现象，故D错误。 故选B。 2．石墨烯是一种由碳原子紧密堆积成单层二维六边形晶格结构的新材料，一层层叠起来就是石墨，1毫米厚的石墨约有300万层石墨烯。下列关于石墨烯的说法正确的是（　　） A．石墨是晶体，石墨烯是非晶体 B．石墨烯中的碳原子始终静止不动 C．石墨烯熔化过程中碳原子的平均动能增大 D．某些物理性质上石墨烯具有各向异性 【答案】D 【详解】A．石墨和石墨烯都是晶体，A错误；     B．石墨烯中的碳原子一直做无规则运动，B错误； C．石墨烯熔化过程中温度不变，碳原子的平均动能不变，C错误；     D．石墨烯是单晶体，某些物理性质上石墨烯具有各向异性，D正确。 故选D。 3．如图所示为伽利略设计的一种测温装置示意图，玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有一定质量的空气（可看作理想气体）。若玻璃管中水柱上升，则玻璃泡内气体的变化可能是（　　） A．温度降低，压强增大 B．温度升高，压强不变 C．温度升高，压强减小 D．温度不变，压强减小 【答案】A 【详解】A．玻璃管中水柱上升，则玻璃泡内气体的体积减小，若温度降低，根据 可知气体压强可能增大，故A正确； BC．玻璃管中水柱上升，则玻璃泡内气体的体积减小，若温度升高，根据 可知气体压强一定增大，故BC错误； D．玻璃管中水柱上升，则玻璃泡内气体的体积减小，若温度不变，根据 可知气体压强一定增大，故D错误。 故选A。 4．甲、乙两种固体熔化过程中温度随时间变化的图像如图，下列说法，正确的是（　　） A．甲、乙都是单晶体 B．过程中甲的内能不变 C．过程中乙的内能不变 D．时刻甲、乙两种物质分子的平均动能相同 【答案】D 【详解】A．晶体（单晶体、多晶体）有固定熔点，非晶体没有固定熔点。由图可知，甲没有固定熔点，是非晶体，乙有固定熔点是晶体，A错误； B．0~t₂过程中甲持续吸热，温度升高，内能增大，B错误； C．t₁~t₂过程中乙虽然温度不变，但持续吸热，内能不断增大，C错误； D．温度是分子平均动能的标志，t₂时刻甲、乙温度相同，因此二者分子平均动能相同，D正确。 故选 D。 5．将压瘪的乒乓球（未漏气）浸泡在热水中，一段时间后乒乓球便恢复原状，乒乓球内部气体（视为理想气体）经历了由的变化过程，气体体积与热力学温度的关系图像如下图所示，设、、三种状态下的压强分别为、、，则（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】对状态、，由图可知，， 由理想气体状态方程有 代入解得 所以 由图可知，从状态到状态是等容变化，根据查理定律 有 可知温度升高压强增大，由图可知 因此 综上可得压强关系为 故选D。 6．如图中正确表示一定质量理想气体的等温变化过程的图线是图（  ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】根据 可知 因为在本题中为常量 所以图像为选项B 故选B。 7．在大型庆祝活动中释放的气球通常是充有氦气的可降解气球。释放前工作人员用容积为30L、压强为1.0×107Pa的氦气罐给气球充气，充气过程温度不变，要求充气后气球体积为6L、压强为1.0×105Pa。将氦气视为理想气体，不计充气过程的漏气和气球内原有气体。用一个氦气罐可以充出多少个符合要求的气球（　　） A．500 B．495 C．490 D．485 【答案】B 【详解】充气过程温度不变，理想气体满足玻意耳定律（等温过程中一定质量理想气体的压强与体积乘积为定值）。设氦气罐初始状态：压强，容积；充气后罐内剩余气体压强等于气球压强，体积仍为，单个气球体积，可充气球个数为。 根据玻意耳定律列方程 代入数值 解得 故选B。 8．如图，四个相同的绝热试管分别倒立在盛水的烧杯a、b、c、d中，平衡后烧杯a、b、c中的试管内外水面的高度差相同，烧杯d中试管内水面高于试管外水面。已知四个烧杯中水的温度分别为、、、，且。水的密度随温度的变化忽略不计。下列说法正确的是（　　） A．a中水的饱和气压最小 B．a、b中水的饱和气压相等 C．c、d中水的饱和气压相等 D．a、b中试管内气体的压强相等 【答案】ACD 【详解】ABC．饱和气压仅与温度有关，温度越高，饱和气压越大。已知， a中水的温度最低，则a中水的饱和气压最小，c、d中水的温度相等，c、d中水的饱和气压相等，故AC正确，B错误； D．设大气压强为 ，试管内外水面的高度差为 ℎ。由图可知，a、b中试管内水面均低于试管外水面，且高度差相同，则 a、b中试管内气体的压强均为 ，故D正确。 故选ACD。 9．如图是一定质量的理想气体的图，气体状态从完成一次循环，（图中实线）和为等温过程，温度分别为和。下列判断不正确的是（　　） A． B．过程中，气体的内能不变 C．若气体状态沿图中虚线由，则气体的平均分子动能先变大后变小 D．过程中，气体分子在单位时间内与容器单位面积上碰撞的次数增加 【答案】ABD 【详解】A．等温线离坐标原点越远温度越高，故，A错误； B．过程中，体积不变，压强减小，由不变可知温度降低，气体的内能减小，B错误； C．若气体状态沿图中虚线由，因为等温线离坐标原点越远温度越高，则温度先升高后降低，故气体的平均分子动能先变大后变小，C正确； D．的过程中，温度升高，气体分子平均动能变大，单个气体分子对容器的平均冲击力变大，又因为压强不变，故气体分子在单位时间内与容器单位面积上碰撞的次数减小，D错误。 故选ABD。 10．放置在水平面上的绝热密闭容器中通过不漏气的隔热挡板分成体积相等的A、B两个区域，各盛放相等质量的氦气（视为理想气体），两部分气体的温度和压强都不一定相等。挡板可以在容器中无摩擦地水平移动。经过足够长时间后，发现A、B中的气体速率分布情况分别如图甲、乙所示，且挡板静止。则（    ） A．A区域气体的温度一定比B区域低 B．A中单位时间单位面积上分子的碰撞次数大于B C．A区域气体的内能和B区域气体内能相等 D．若A、B中气体温度均上升相等大小，将发现挡板位置不变 【答案】AB 【详解】A．由麦克斯韦速率分布律可知，温度越高，分子热运动越剧烈，速率分布曲线的峰值向速率大的方向移动。题中A、B气体分别对应图甲、乙，甲曲线峰值速率较小，对应温度较低，即，故A正确； B．经过足够长时间后，两部分压强相等，但是A中分子平均动能小，根据气体压强微观解释可知，A中单位时间单位面积上分子的碰撞次数大于B，故B正确； C．理想气体内能由温度决定，因，所以，故C错误； D．假设挡板不动，气体发生等容变化。温度升高，压强增量 因、相同，，则，A侧压强增加更多，挡板将向B区域移动，故D错误。 故选AB。 二、实验题（本题共2小题，共14分） 11．用图甲所示装置探究气体等温变化的规律。 (1)关于该实验，下列说法正确的是_________（填正确答案标号）。 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．应快速推拉柱塞 C．为方便推拉柱塞，应用手握注射器再推拉柱塞 D．注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位 (2)测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后，为直观反映压强与体积之间的关系，以p为纵坐标，以为横坐标在坐标系中描点作图。小明所在的小组压缩气体时漏气，则用上述方法作出的图线应为图乙中的__________（填“a”或“b”）。 【答案】(1)AD (2)b 【详解】（1）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，A正确。 BC．快速推拉或用手握住注射器，会导致气体温度发生变化，不符合实验条件，B、C错误。 D．实验只需要关注图像的斜率变化即可探究压强跟体积的关系，所以注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位，D正确。 故选AD。 （2）根据图像的斜率与气体质量成正比，所以漏气导致气体质量减小，即图像斜率减小，选b。 12．在“用传感器探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”实验中，某组同学使用如图所示的实验装置，正确操作实验获得多组注射器内封闭气体的体积V和压强p的测量值，并通过计算机拟合得到p-V图像。 (1)实验过程中应避免手握注射器含空气柱的部分，这是为了控制注射器内封闭的气体________的不发生变化；外界大气压发生变化时，________（选填“会”或“不会”影响实验结果）。 (2)在压缩气体过程中，某组同学不慎用手握住注射器含空气柱的部分如虚线，（实线为初始温度下的等温线）做出该同学应该得到的图线，下图中大致正确的是（　　） A． B． C． D． (3)在同一温度环境下，A、B两组同学重复了上述实验，实验操作和数据处理均正确，得到的图像如图乙所示。造成图像中A的斜率大于B的斜率的原因是________。 【答案】(1) 温度 不会 (2)A (3)A组封闭气体的质量大于B组封闭气体的质量 【详解】（1）[1][2]本实验探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系，根据玻意耳定律，需保持气体质量和温度不变。手握注射器含空气柱的部分会通过热传递改变气体的温度，故应避免，这是为了控制气体的温度不发生变化。实验通过传感器直接测量封闭气体的压强和体积，探究与的关系，外界大气压的变化不影响封闭气体自身的状态参量测量及规律的验证，故不会影响实验结果。 （2）实线为初始温度下的等温线。用手握住注射器含空气柱的部分，手的热量传递给气体，导致气体温度升高。根据理想气体状态方程 可知 当升高时，的乘积变大，虚线应在实线上方。在图像中，等温线离原点越远，乘积越大，温度越高。 故选A。 （3）图乙为图像，根据玻意耳定律 可得 图像的斜率 对于一定质量的理想气体，常数与气体的质量和温度有关，。题目已知在同一温度环境下，即相同。A的斜率大于B的斜率，说明A组实验中的常数更大，即A组封闭气体的质量大于B组封闭气体的质量。 三、计算题：本题共3小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．图甲为某家转椅公司生产的气压升降椅，其简要原理图如图乙所示，升降椅中间有一个开口向上、导热性能良好的汽缸，汽缸内封闭有压强为（与外界标准大气压相同）、体积为的气体，某同学坐上座椅后，座椅连带活塞缓慢下降，气体被压缩，最终静止时气体体积为。已知活塞截面积为，与汽缸间摩擦不计，活塞和与其连接的部件质量可忽略不计，环境温度不变，环境气压为标准大气压，汽缸不漏气，重力加速度为，汽缸内气体可看成理想气体。求： (1)该同学坐上座椅稳定后，汽缸内气体的压强； (2)该同学的质量。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）同学坐上后，由于汽缸导热性能良好，活塞缓慢压缩气体时，缸内气体温度不变。对缸内气体，根据玻意耳定律得 解得汽缸内气体的压强为 （2）以人、活塞及与其连接的部件为整体，由平衡条件得 解得该同学的质量为 14．某篮球内部的体积恒为 8.0×10-3m3，在27°C的室内给其打气，稳定后，表压显示为7PSI，表压为球内气压与球外气压的差值，大气压强为 1.0×105Pa，。 (1)求篮球在室内时，球内的气压； (2)将篮球拿到7°C的室外，稳定后，求球内的气压； (3)发现篮球气压降低，于是在室外将体积为的空气打入篮球，使其内部气压恢复到7PSI，求。（以上三问均保留3位有效数字） 【答案】(1)1.49×105 Pa (2)1.39×105 Pa (3)7.95×10-4 m3 【详解】（1）篮球在室内时，球内的气压 （2）室内温度 室外温度 将篮球拿到7°C的室外，稳定后，由查理定律可得 解得 （3）在室外将体积为的空气打入篮球，使其内部气压恢复到7PSI，由玻意耳定律得 解得 15．如图所示，在光滑水平面上放置绝热汽缸，汽缸在处有自动锁扣，处距汽缸底部距离，活塞到达该位置即被锁定，汽缸内有加热电阻丝，用活塞密封一定质量气体，汽缸质量为，活塞质量为，活塞及汽缸底部横截面积，初始时缸内气体温度为，活塞距缸底距离为，缓慢给气体加热，设缸内气体不漏气且活塞与汽缸间无摩擦，外界压强为标准大气压强。 (1)求当温度为时，活塞距汽缸底部距离及汽缸和活塞的位移； (2)继续升高温度到时，突然解除锁扣，求汽缸及活塞加速度大小。 【答案】(1)，， (2)， 【详解】（1）升温过程气体做等压变化，初状态：，， 当温度升高到，，，温度 根据盖-吕萨克定律有 解得 即活塞相对汽缸的位移为 设升温过程汽缸和活塞位移分别为、，汽缸与活塞动量守恒有 同时有 联立解得， （2）温度为时，活塞移动到处被锁定，继续升温气体做等容变化，当温度时，根据查理定律有 解得 打开锁扣瞬间，汽缸向左加速，设加速度为，由牛顿第二定律有 解得 活塞向右加速，设加速度为，由牛顿第二定律有 解得 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 $ 高二物理下学期人教版选择性必修第三册第二章气体、固体和液体单元测试（原卷版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1-7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8-10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．关于液体表面张力，说法正确的是（　　） A．甲图中露珠呈球形，这是地球引力作用的结果 B．乙图中的液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，产生表面张力 C．丙图中水黾可以停在水面上，是由于受到水的浮力作用 D．丁图中喷防水剂后的玻璃和水滴发生了浸润现象 2．石墨烯是一种由碳原子紧密堆积成单层二维六边形晶格结构的新材料，一层层叠起来就是石墨，1毫米厚的石墨约有300万层石墨烯。下列关于石墨烯的说法正确的是（　　） A．石墨是晶体，石墨烯是非晶体 B．石墨烯中的碳原子始终静止不动 C．石墨烯熔化过程中碳原子的平均动能增大 D．某些物理性质上石墨烯具有各向异性 3．如图所示为伽利略设计的一种测温装置示意图，玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有一定质量的空气（可看作理想气体）。若玻璃管中水柱上升，则玻璃泡内气体的变化可能是（　　） A．温度降低，压强增大 B．温度升高，压强不变 C．温度升高，压强减小 D．温度不变，压强减小 4．甲、乙两种固体熔化过程中温度随时间变化的图像如图，下列说法，正确的是（　　） A．甲、乙都是单晶体 B．过程中甲的内能不变 C．过程中乙的内能不变 D．时刻甲、乙两种物质分子的平均动能相同 5．将压瘪的乒乓球（未漏气）浸泡在热水中，一段时间后乒乓球便恢复原状，乒乓球内部气体（视为理想气体）经历了由的变化过程，气体体积与热力学温度的关系图像如下图所示，设、、三种状态下的压强分别为、、，则（　　） A． B． C． D． 6．如图中正确表示一定质量理想气体的等温变化过程的图线是图（  ） A． B． C． D． 7．在大型庆祝活动中释放的气球通常是充有氦气的可降解气球。释放前工作人员用容积为30L、压强为1.0×107Pa的氦气罐给气球充气，充气过程温度不变，要求充气后气球体积为6L、压强为1.0×105Pa。将氦气视为理想气体，不计充气过程的漏气和气球内原有气体。用一个氦气罐可以充出多少个符合要求的气球（　　） A．500 B．495 C．490 D．485 8．如图，四个相同的绝热试管分别倒立在盛水的烧杯a、b、c、d中，平衡后烧杯a、b、c中的试管内外水面的高度差相同，烧杯d中试管内水面高于试管外水面。已知四个烧杯中水的温度分别为、、、，且。水的密度随温度的变化忽略不计。下列说法正确的是（　　） A．a中水的饱和气压最小 B．a、b中水的饱和气压相等 C．c、d中水的饱和气压相等 D．a、b中试管内气体的压强相等 9．如图是一定质量的理想气体的图，气体状态从完成一次循环，（图中实线）和为等温过程，温度分别为和。下列判断不正确的是（　　） A． B．过程中，气体的内能不变 C．若气体状态沿图中虚线由，则气体的平均分子动能先变大后变小 D．过程中，气体分子在单位时间内与容器单位面积上碰撞的次数增加 10．放置在水平面上的绝热密闭容器中通过不漏气的隔热挡板分成体积相等的A、B两个区域，各盛放相等质量的氦气（视为理想气体），两部分气体的温度和压强都不一定相等。挡板可以在容器中无摩擦地水平移动。经过足够长时间后，发现A、B中的气体速率分布情况分别如图甲、乙所示，且挡板静止。则（    ） A．A区域气体的温度一定比B区域低 B．A中单位时间单位面积上分子的碰撞次数大于B C．A区域气体的内能和B区域气体内能相等 D．若A、B中气体温度均上升相等大小，将发现挡板位置不变 二、实验题（本题共2小题，共14分） 11．用图甲所示装置探究气体等温变化的规律。 (1)关于该实验，下列说法正确的是_________（填正确答案标号）。 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．应快速推拉柱塞 C．为方便推拉柱塞，应用手握注射器再推拉柱塞 D．注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位 (2)测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后，为直观反映压强与体积之间的关系，以p为纵坐标，以为横坐标在坐标系中描点作图。小明所在的小组压缩气体时漏气，则用上述方法作出的图线应为图乙中的__________（填“a”或“b”）。 12．在“用传感器探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”实验中，某组同学使用如图所示的实验装置，正确操作实验获得多组注射器内封闭气体的体积V和压强p的测量值，并通过计算机拟合得到p-V图像。 (1)实验过程中应避免手握注射器含空气柱的部分，这是为了控制注射器内封闭的气体________的不发生变化；外界大气压发生变化时，________（选填“会”或“不会”影响实验结果）。 (2)在压缩气体过程中，某组同学不慎用手握住注射器含空气柱的部分如虚线，（实线为初始温度下的等温线）做出该同学应该得到的图线，下图中大致正确的是（　　） A． B． C． D． (3)在同一温度环境下，A、B两组同学重复了上述实验，实验操作和数据处理均正确，得到的图像如图乙所示。造成图像中A的斜率大于B的斜率的原因是________。 三、计算题：本题共3小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．图甲为某家转椅公司生产的气压升降椅，其简要原理图如图乙所示，升降椅中间有一个开口向上、导热性能良好的汽缸，汽缸内封闭有压强为（与外界标准大气压相同）、体积为的气体，某同学坐上座椅后，座椅连带活塞缓慢下降，气体被压缩，最终静止时气体体积为。已知活塞截面积为，与汽缸间摩擦不计，活塞和与其连接的部件质量可忽略不计，环境温度不变，环境气压为标准大气压，汽缸不漏气，重力加速度为，汽缸内气体可看成理想气体。求： (1)该同学坐上座椅稳定后，汽缸内气体的压强； (2)该同学的质量。 14．某篮球内部的体积恒为 8.0×10-3m3，在27°C的室内给其打气，稳定后，表压显示为7PSI，表压为球内气压与球外气压的差值，大气压强为 1.0×105Pa，。 (1)求篮球在室内时，球内的气压； (2)将篮球拿到7°C的室外，稳定后，求球内的气压； (3)发现篮球气压降低，于是在室外将体积为的空气打入篮球，使其内部气压恢复到7PSI，求。（以上三问均保留3位有效数字） 15．如图所示，在光滑水平面上放置绝热汽缸，汽缸在处有自动锁扣，处距汽缸底部距离，活塞到达该位置即被锁定，汽缸内有加热电阻丝，用活塞密封一定质量气体，汽缸质量为，活塞质量为，活塞及汽缸底部横截面积，初始时缸内气体温度为，活塞距缸底距离为，缓慢给气体加热，设缸内气体不漏气且活塞与汽缸间无摩擦，外界压强为标准大气压强。 (1)求当温度为时，活塞距汽缸底部距离及汽缸和活塞的位移； (2)继续升高温度到时，突然解除锁扣，求汽缸及活塞加速度大小。 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 $