第39讲 固体、液体和气体 跟踪训练 -2027届高三物理一轮复习

**基本信息** 聚焦固体液体性质与气体规律，通过分层训练构建“概念辨析-定量计算-图像分析-综合应用”的方法体系，强化物理观念与科学推理。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础对点练|9题|固体液体性质辨析（晶体判断/表面张力）、气体压强计算（受力平衡法）、实验定律应用（盖-吕萨克定律/理想气体状态方程）、图像分析（p-T/p-1/V转换）|从物质性质到气体规律，形成“概念→计算→规律→图像”递进逻辑| |综合提升练|3题|活塞模型受力分析、气体状态变化多过程问题（等压/等温变化）|整合压强计算与实验定律，培养科学论证能力| |培优加强练|1题|复杂气体过程F-x图像转化、p-V图像绘制|深化模型建构与质疑创新，提升综合应用能力|

第39讲 固体、液体和气体 跟踪训练 基础对点练 1． 选择题： 对点1　固体和液体的性质 1.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不变 D.石墨烯中的碳原子对称排列，表现为各向同性 2.将粗细不同、两端开口的玻璃毛细管插入装有某种液体的容器里，如图所示，则下列说法正确的是(　　) A.容器中的液体可能是水银 B.若在问天太空舱中进行实验，仍然是较细毛细管中的液面更高 C.若用不同液体进行实验，两毛细管中液面的高度差相同 D.图中毛细管附着层内的液体分子密度大于液体内部分子密度 3.(多选)喷雾型防水剂的原理是防水剂在玻璃上形成一层薄薄的保护膜，形成类似于荷叶外表的效果，水滴与玻璃接触时呈椭球形，无法停留在玻璃上，从而在遇到雨水的时候，雨水会自然流走，保持视野清晰，如图所示。下列说法正确的是(　　) A.雨水分子在永不停息地无规则运动 B.照片中的玻璃和水滴之间发生了浸润现象 C.水滴呈椭球形是液体表面张力和重力共同作用的结果 D.照片中水滴与玻璃表面接触的附着层中水分子间距比水滴内部的水分子间距小 对点2　气体压强的计算 4.如图所示，内径均匀、两端开口的V形管，B支管竖直插入水银槽中，A支管与B支管之间的夹角为θ，A支管中有一段长为h的水银柱保持静止，下列说法中正确的是(　　) A.B管内水银面比管外水银面高h B.B管内水银面比管外水银面高hcos θ C.B管内水银面比管外水银面低hcos θ D.管内封闭气体的压强比大气压强大hcos θ高水银柱产生的压强 5.(多选)如图所示，活塞质量为m，汽缸质量为M，通过弹簧吊在空中，汽缸内封住一定质量的空气，汽缸内壁与活塞间无摩擦，活塞横截面积为S，大气压强为p0，则(　　) A.汽缸内空气的压强等于p0＋ B.汽缸内空气的压强等于p0－ C.弹簧弹力的大小为(M＋m)g D.汽缸内、外空气对活塞的作用力大小为mg 对点3　气体实验定律和理想气体状态方程 6.如图为用铝制易拉罐制作的温度计，一透明薄吸管里有一段油柱(长度不计)，吸管与罐连接处密封良好，罐内气体可视为理想气体，已知罐的容积为330 cm3，薄吸管横截面积为0.5 cm2，罐外吸管总长度为20 cm，当温度为27 ℃(300 K)时，油柱离罐口10 cm，不考虑大气压强变化，下列说法正确的是(　　) A.若在吸管上标注等差温度值，则刻度左密右疏 B.该装置所测温度不高于31.5 ℃ C.该装置所测温度不低于23.5 ℃ D.其他条件不变，缓慢把吸管拉出来一点，则油柱离罐口距离增大 7.如图所示，两根粗细相同、两端开口的直玻璃管A和B，竖直插入同一水银槽中，各用一段水银柱封闭着一定质量同温度的空气，空气柱长度H1>H2，水银柱长度h1>h2，今使封闭气柱降低相同的温度(大气压保持不变)，则两管中气柱上方水银柱的移动情况是(　　) A.A管中向上移动，B管中向下移动 B.A管中向下移动，B管中向上移动 C.均向下移动，A管中移动较多 D.均向上移动，A管中移动较多 对点4　气体状态变化的图像问题 8.“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置，可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量。“空气充电宝”某个工作过程中，一定质量理想气体的p－T图像如图所示，该过程对应的p－V图像可能是(　　) 9.一定质量的气体经历一系列状态变化，其p－ 图像如图所示，变化顺序为a→b→c→d→a，图中ab线段延长线过坐标原点，cd线段与p轴垂直，da线段与轴垂直。气体在此状态变化过程中(　　) A.a→b过程，压强减小，温度不变，体积增大 B.b→c过程，压强增大，温度降低，体积减小 C.c→d过程，压强不变，温度升高，体积减小 D.d→a过程，压强减小，温度升高，体积不变 综合提升练 一．计算题： 10.4.(求活塞封闭气体的压强)如图甲、乙、丙所示，汽缸与活塞均处于静止状态，已知大气压强为p0，重力加速度为g，活塞的质量为m，横截面积为S，汽缸、物块的质量均为M，活塞与汽缸间均无摩擦，依次求出各图中汽缸中气体的压强(图乙中汽缸壁厚度不计)。 11.如图所示，一个水平放置的绝热汽缸内部带有气密性良好的绝热活塞，在汽缸开口处装有固定卡环，开始时活塞离卡口的距离为L，离缸底的距离为2L，活塞的横截面积为S，活塞与汽缸内壁无摩擦，活塞的质量为m，大气压强为，缸内气体温度为T0，重力加速度为g。 (1)若通过电热丝给缸内气体缓慢加热，当活塞刚好移到卡口时，缸内气体温度为多少; (2)若将汽缸沿顺时针转过90°使汽缸开口向上，同时再通过电热丝(体积忽略不计)给缸内气体缓慢加热，当缸内气体温度为2T0时，卡口对活塞的压力多大? 12.一个充有空气的薄壁气球，气球内气体压强为p、体积为V。气球内空气可视为理想气体。 (1)若将气球内气体等温膨胀至大气压强p0，求此时气体的体积V0(用p0、p和V表示); (2)小赞同学想测量该气球内气体体积V的大小，但身边仅有一个电子天平。将气球置于电子天平上，示数为m＝8.66×10－3 kg(此时须考虑空气浮力对该示数的影响)。小赞同学查阅资料发现，此时气球内气体压强p和体积V还满足:(p－p0)·(V－VB0)＝C，其中p0＝1.0×105 Pa为大气压强，VB0＝0.5×10－3 m3为气球无张力时的最大容积，C＝18 J为常量。已知该气球自身质量为m0＝8.40×10－3 kg，外界空气密度为ρ0＝1.3 kg/m3，求气球内气体体积V的大小。 培优加强练 13.如图甲，圆柱形管内封装一定质量的理想气体，水平固定放置，横截面积S＝500 mm2的活塞与一光滑轻杆相连，活塞与管壁之间无摩擦。静止时活塞位于圆管的b处，此时封闭气体的长度l0＝200 mm。推动轻杆先使活塞从b处缓慢移动到离圆柱形管最右侧距离为5 mm的a处，再使封闭气体缓慢膨胀，直至活塞回到b处。设活塞从a处向左移动的距离为x，封闭气体对活塞的压力大小为F，膨胀过程F－曲线如图乙。大气压强p0＝1×105 Pa。 (1)求活塞位于b处时，封闭气体对活塞的压力大小; (2)推导活塞从a处到b处封闭气体经历了等温变化; (3)在图丙中画出封闭气体等温变化的p－V图像，并通过计算标出a、b处坐标值。 参考答案： 1.答案　C解析　石墨有规则的几何形状是晶体，石墨烯是石墨中提取出来的新材料，也有规则的几何形状是晶体，故A错误;石墨烯中的碳原子是一直运动的，故B错误;石墨烯是晶体，在熔化过程中，温度不变，碳原子的平均动能不变，故C正确;石墨烯中的碳原子有规则对称排列，石墨烯是晶体，表现为各向异性，故D错误。 2.答案　D解析　水银在玻璃表面是不浸润的，在玻璃管中呈现凸形液面，容器中的液体不可能是水银，故A错误;在太空舱中由于处在失重环境下，毛细现象更明显，液面直接攀升到毛细管顶部，毛细管越细，攀升速度越快，粗细不同的毛细管中液面都与毛细管顶端齐平，故B错误;在毛细现象中，毛细管中液面的高低与液体的种类和毛细管的材质有关，若用不同液体进行实验，两毛细管中液面的高度差不一定相同，故C错误;题图中毛细管内液面呈现浸润现象，说明固体分子对液体分子的引力大于液体分子之间的引力，那么附着层的分子密度将会大于液体内部分子密度，故D正确。 3.答案　AC解析　所有分子都在永不停息地做无规则运动，故A正确;浸润即液体在与固体表面接触时能够附着在固体表面的现象，而照片中的玻璃和水之间是不浸润的，故B错误;由于液体表面张力的作用使水滴呈球形，但在重力的作用下水滴呈椭球形，故C正确;水滴表面分子比水滴的内部稀疏，水滴与玻璃表面接触的附着层中水分子间距比水滴内部的水分子间距大，表面层分子间表现为引力，使表面层分子有收缩的趋势，从而形成球形，故D错误。 4.答案　B解析　以A管中的水银为研究对象，则有pS＋ρghScos θ＝p0S，则B管内气体的压强为p＝p0－ρghcos θ，可知p<p0，B管内封闭气体的压强比大气压强小hcos θ水银柱，则B管内水银面要比管外水银面高出hcos θ，故B正确。 5.答案　BC解析　以汽缸为研究对象，由平衡条件得pS＋Mg＝p0S，解得p＝p0－，故A错误，B正确;以活塞为研究对象，由平衡条件得F＋pS＝p0S＋mg，则弹簧弹力F＝(M＋m)g，汽缸内、外空气对活塞的作用力F1＝p0S－pS＝Mg，C正确，D错误。 6.答案　B解析　温度变化时，封闭气体发生等压变化，根据盖－吕萨克定律有，又V0＝330 cm3＋0.5×10 cm3＝335 cm3，T0＝300 K，V＝330＋0.5x (cm3)，T＝t＋273 (K)，解得t＝x＋ (℃)，则吸管上标注等差温度值刻度均匀，A错误;当x＝20 cm时，所测温度最高，代入A项表达式可得t≈31.5 ℃，B正确;当x＝0时，所测温度最低，代入A项表达式可得t≈22.5 ℃，C错误;缓慢把吸管拉出来一些，封闭气体的温度和压强均不变，因此封闭气体的体积不变，则油柱离罐口距离不变，D错误。 7.答案　C解析　管内封闭气柱的压强恒等于外界大气压与水银柱因自身重力而产生的压强之和，因外界大气压不变，则管内气体做等压变化，根据盖－吕萨克定律知，整理可得ΔV＝V，因A、B管中的封闭气体初温相同，温度变化ΔT也相同，且ΔT<0，则有ΔV<0，即A、B管中的封闭气体体积均减小，又因为H1>H2，即初始时A管中气体体积较大，所以ΔVA>ΔVB，即A管中气体长度减少得多一些，故两管中气柱上方水银柱均向下移动，A管中水银柱移动较多，故C正确。 8.答案　B解析　由题图知，pa＝pb>pc，故A、D错误;由a到b，Ta<Tb，由知Va<Vb，故B正确，C错误。 9.答案　A解析　由题图可知，a→b过程，气体发生等温变化，气体压强减小而体积增大，故A正确;由理想气体状态方程＝C可知p＝CT，斜率k＝CT，连接O、b和O、c，直线的斜率kOb<kOc，所以Tb<Tc，即温度升高，故B错误;c→d过程，气体压强不变而体积变小，由理想气体状态方程＝C可知，气体温度降低，故C错误;d→a过程，气体体积不变，压强变小，由理想气体状态方程＝C可知，气体温度降低，故D错误。 10.答案　甲:p0＋　乙:p0－　丙:p0＋ 解析　题图甲中选活塞为研究对象，受力分析如图(a)所示， 由平衡条件知pAS＝p0S＋mg 解得pA＝p0＋ 题图乙中选汽缸为研究对象，受力分析如图(b)所示， 由平衡条件知p0S＝pBS＋Mg 解得pB＝p0－ 题图丙中选活塞为研究对象，受力分析如图(c)所示，由平衡条件知pCS下sin α＝p0S上＋FN＋mg，其中FN＝Mg，S下sin α＝S上，S上＝S，由以上可得pC＝p0＋。 11.答案　(1)1.5T0　(2)mg 解析　(1)设活塞刚好移到卡口时，缸内气体温度为T， 气体发生等压变化，有 解得T＝1.5T0。 (2)当缸内气体温度为2T0时，设缸内气体压强为p， 根据理想气体状态方程有，又p0＝ 解得p＝ 设卡环对活塞的压力为F，根据平衡条件得F＋p0S＋mg＝pS 联立解得F＝mg。 12.答案　(1)　(2)5×10－3 m3 解析　(1)由玻意耳定律有pV＝p0V0 解得V0＝。 (2)气球内空气体积为V0时，密度为ρ0，故气球内部空气质量m内＝ρ0V0＝ 对气球和气球内部气体组成的系统受力分析， 由平衡条件有(m0＋m内)g＝F浮＋mg 又F浮＝ρ0gV 结合(p－p0)(V－VB0)＝C 联立解得V＝5×10－3 m3。 13.答案　(1)50 N　(2)见解析　(3)见解析 解析　(1)活塞位于b处时，根据平衡条件可知此时气体压强等于大气压强p0，故此时封闭气体对活塞的压力大小为 F＝p0S＝1×105×500×10－6 N＝50 N。 (2)根据题意可知F－图线为一条过原点的直线，设斜率为k，可得F＝k· 根据F＝pS可得气体压强为p＝ 活塞从a处到b处对封闭气体得 pV＝·S·×10－3(SI)＝k·10－3(SI) 故可知该过程中封闭气体的pV值恒定不变，故经历了等温变化。 (3)分析可知全过程中气体做等温变化，开始在b处时，pbVb＝p0Sl0 在b处时气体体积为Vb＝Sl0＝10×10－5 m3 在a处时气体体积为Va＝Sla＝0.25×10－5 m3 根据玻意耳定律得paVa＝pbVb 解得pa＝40×105 Pa 故封闭气体等温变化的p－V图像如图所示。 学科网（北京）股份有限公司 $