第二章 气体、固体和液体 单元测试-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** 高中物理第二章“气体、固体和液体”单元卷，通过单选、多选及实验题，系统覆盖热学核心知识，融合科学探究与思维训练，适配单元复习巩固与能力提升。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|7题|平衡态、气体实验定律、晶体结构|结合奥托循环等工程情境，考查物理观念与科学推理| |多选题|3题|分子动理论、p-T图像分析|通过微观与宏观关联，培养科学论证能力| |实验题|4题|气体等温变化、单晶体性质、液体压强|设计伽利略温度计探究等真实实验，强化科学探究素养|

第二章 气体、固体和液体 单元测试 一、单选题 1．关于平衡态和热平衡，下列说法中正确的是（     ） A．温度不变是系统处于平衡态的标志 B．热平衡研究的是单个物体，平衡态研究的是多个物体 C．两个系统在接触时它们的状态不发生变化，这两个系统原来的温度是相等的 D．处于热平衡的两个系统的温度不一定相等 2．如图所示，一端封闭的竖直玻璃管开口向上，管内有一段高h=10cm的水银柱将长l=90 cm的空气柱密封在管中，水银上表面与管口齐平。现用注射器缓慢向管口继续滴入水银，直至水银与管口再次齐平。已知大气压强p0=76cmHg，玻璃管导热良好，环境温度不变，整个过程未有水银溢出，则最终水银柱的高度为（     ） A．14 cm B．13 cm C．12 cm D．11 cm 3．在“探究气体等温变化的规律”实验中，推动注射器活塞至封闭气体体积为时，注射器下端的橡胶套脱落，实验者迅速重新将橡胶套装上并继续实验。已知中的C与封闭气体质量成正比，封闭气体温度可视为不变，则根据实验数据绘制的图像可能正确的是（     ） A． B． C． D． 4．圆柱形汽缸水平放置，其内部被活塞M、P、N密封成两部分，活塞P与汽缸壁均绝热且两者间无摩擦。平衡时，P左、右两侧理想气体的温度分别为T1和T2，体积分别为V1和V2，T1>T2，V1<V2。则（     ） A．固定M、N，若两侧气体同时缓慢升高相同温度，P将右移 B．固定M、N，若两侧气体同时缓慢升高相同温度，P将静止不动 C．保持T1、T2不变，若M、N同时缓慢向中间移动相同距离，P将右移 D．保持T1、T2不变，若M、N同时缓慢向中间移动相同距离，P将静止不动 5．奥托循环（Otto Cycle）是四冲程汽油发动机的理论循环模型，该循环由两个等容过程和两个绝热过程组成，完整描述了一定质量理想气体在气缸内完成一个工作循环的状态变化过程。如图是某次奥托循环的图像，下列说法正确的是（     ） A．过程气体温度升高 B．过程气体内能增加 C．气体完成的工作循环，外界对气体做正功 D．过程气体吸收的热量等于过程气体放出的热量 6．有一种靶材材料为碳化硅（SiC），图为其空间点阵结构，则（     ） A．SiC是非晶体 B．SiC结构很不稳定 C．破坏SiC结构需要吸收热量 D．C原子在点阵结构中固定不动，故其分子动能为零 7．关于对液体和固体的性质理解正确的是（     ） A．水能浸润蜡 B．落在伞面上的雨滴不能透过是由于雨滴不浸润伞面 C．热针尖接触涂有蜂蜡薄层的玻璃片背面，熔化的蜂蜡呈圆形，说明玻璃是晶体 D．液晶材料对光学具有各向异性 二、多选题 8．热学主要包含热力学和统计物理。热力学是其宏观理论，是实验规律。统计物理学是其微观描述方法，它通过物理简化模型，运用统计方法找出微观量与宏观量之间的关系。以下有关热学内容的叙述，正确的是（　　） A．知道阿伏加德罗常数、某气体的摩尔质量和密度，就可以估算出该气体相邻分子间的平均距离 B．水的体积很难被压缩，这是分子间存在斥力的宏观表现 C．物体内部所有分子的分子动能的总和叫做物体的内能 D．热力学温度与摄氏温度的每一度表示的冷热差别是不相同的 9．如图所示是一定质量的理想气体的图像，已知分别是A、B、C状态的体积，分别是A、B、C、D状态的温度，下列说法正确的是（     ） A． B． C．气体由状态A到状态B，每个分子撞击器壁的平均力变大 D．气体由状态B到状态C，单位时间单位面积撞击器壁的分子数变多 10．如图所示为容器内的一定质量的理想气体经历过程的气体压强或体积与热力学温度的关系图像，其中，延长线过点，与横轴平行。下列说法正确的是（　　） A．若为图，则过程中气体放热 B．若为图，则过程中单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数减少 C．若为图，则过程中气体吸收的热量大于气体内能的增加量 D．若为图，则过程中单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数减少 三、实验题 11．有一组同学对温度计进行探究。他们通过查阅资料得知，17世纪时伽利略曾设计过一个温度计，其结构为：一麦秆粗细的玻璃管，一端与一鸡蛋大小的玻璃泡相连，另一端竖直插在水槽中，并使玻璃管吸入一段水柱。根据管中水柱高度的变化可测出相应的温度。为了探究“伽利略温度计”，同学们根据资料中的描述自制了如图所示的测温装置，图中A为一个小塑料瓶，B为一吸管，通过软木塞与A连通，管的下端竖直插在大水槽中，使管内、外水面有一高度差h。然后进行实验探究：在不同温度下分别测出对应的水柱高度h，记录的实验数据如表所示。 温度 17 19 21 23 25 27 30.0 24.9 19.7 14.6 9.4 4.2 5.1 _____ _____ _____ _____ 根据表中数据计算出相邻两次测量水柱的高度差，并填在表中的空格中。由此可得出结论： （1）当温度升高时，管内水柱高度h将________（选填“变大”“变小”或“不变”）； （2）水柱高度h随温度的变化情况是________（选填“均匀”或“不均匀”）变化的，理由：________________。 12．利用如图1所示的装置探究气体等温变化的规律。 (1)在实验操作过程中，__________（选填“需要”或“不需要”）测出柱塞的直径。 (2)在同一温度环境下，两同学分别实验，得到的图像如图2所示，造成图像斜率不等的原因是 。 A．某同学实验过程中存在漏气的现象 B．两次实验，密闭气体的质量不相等 (3)某同学记录了两组数据，如下表所示。 序号 柱塞下端对应刻度 压力表读数 1 3.25 1.00 2 3.20 1.05 该同学认为，这两组数据很好地体现了跟成反比的规律，因为两组数据和的乘积几乎相等。你同意他的观点吗？请根据表中数据简要说明理由_____________________________________________。 13．物理课上为探究单晶体的物理性质，老师选用云母单晶体薄片、石蜡、烧热钢针、玻璃片、多晶体金属片以及右图实验装置做对比实验。实验步骤如下： a.在水平放置的云母单晶体薄片中央，用灼热钢针滴一小滴液态石蜡，冷却后形成圆形薄蜡斑； b.对云母片中心缓慢均匀加热，观察石蜡熔化区域的轮廓形状； c.换用玻璃片（非晶体）、多晶体金属片，完全重复上述操作，对比熔化区域形状。 (1)①加热后云母片上石蜡熔化区域为__________（选填“圆形”或“椭圆形”）形状，说明单晶体具有导热各向__________（选填“同性”或“异性”）， ②在玻璃片、多晶体金属片上石蜡熔化区域为__________（选填“圆形”或“椭圆形”），多晶体和非晶体宏观表现为各向__________（选填“同性”或“异性”）； (2)下列说法正确的是__________（选填正确选项前的字母）。 A．有些单晶体是在导热性能上各向异性，有些是在光学上各向异性 B．多晶体宏观表现为各向同性，是因为内部晶粒无规则排列 C．非晶体没有固定熔点，且具有各向异性 D．单晶体一定具有规则几何外形 14．小明利用压强计等器材探究液体内部的压强。 (1)实验前，小明发现没有按压橡皮膜时，U形管两侧液面出现了高度差，接下来的正确操作是______（填写符合题意的选项字母）； A．从U形管内倒出适量液体 B．向U形管内添加适量液体 C．拆除橡皮管重新安装 (2)小明将探头放入水中较浅处，发现U形管两侧液面的高度差较______，要使实验现象更明显，U形管中应换成密度更______的液体； (3)小明将探头放入水下3cm处，U形管两侧液面的高度差为5cm，则U形管中液体的密度为______。保持探头深度不变，小明将探头转向各个方向，发现U形管两侧液面的高度差不变，这说明：同一深度，液体向各个方向的压强______； (4)小明将容器中的水换成浓盐水（），探头仍放在3cm深度处，U形管两侧液面的高度差会______。 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 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C A D C A C D AB BD BC 1．C 【详解】A．一般来说，描述系统的状态参量不止一个，仅仅根据温度不变不能得出系统一定处于平衡态的结论，故A错误； CD．由热平衡定义可知，只要温度相同，系统就处于热平衡，系统接触时它们的状态不再发生变化，故C正确，D错误； B．平衡态是针对某一系统而言的，热平衡是两个系统相互影响的最终结果，故B错误。 故选C。 2．A 【详解】设玻璃管横截面积为S，初始状态封闭气体压强p1=p0+ρgh 代入数据可得p1=86cmHg 体积V1=lS 加入水银长度为x，末状态注入水银后水银总高为h+x，空气柱长度压缩为l-x 因此封闭气体压强p2=p0+ρg（h+x）=（86+x）cmHg 体积V2=（l-x）S 温度不变，则p1V1=p2V2 代入数据可得x=4cm，即最终水银柱的高度为14cm。 故选A。 3．D 【详解】根据题意，封闭气体温度不变，由且与封闭气体质量成正比，可得，即（为比例常数）。由此可知，在图像中，图线应为过原点的直线，且斜率与气体质量成正比。 实验过程中，先推动活塞至体积为，此阶段气体质量不变，图像为过原点的直线，斜率较大。当橡胶套脱落时，由于推动活塞导致内部压强大于外界大气压，部分气体漏出，封闭气体质量减小为（）。重新装上橡胶套后继续实验，气体质量保持为，此时图像仍为过原点的直线，但斜率变小。 综上所述，图像应分为两段，均为过原点的直线，且第一段（）斜率大，第二段（）斜率小。在处，由于质量减小，压强突变减小。观察选项，D图符合特征。 故选D。 4．C 【详解】AB．固定、，若两侧气体同时缓慢升高相同温度，假定两侧气体体积不变，做等容变化，根据查理定律：。 已知相同、初始相同，且，因此，即右侧压强增量更大，活塞会向左移动，故AB错误； CD．保持、不变，两侧气体做等温变化。 若、向中间移动相同距离，假设活塞不动，设、移动后，左侧体积减少，右侧体积也减少 根据玻意耳定律： 左侧气体 可得 右侧气体 可得 已知，可得，左侧压强大于右侧压强，活塞将右移，故C正确，D错误。 故选 C。 5．A 【详解】A．过程为绝热过程，由热力学第一定律,外界压缩气体做功，，故即内能增加，则气体温度升高，故A正确； B．过程为绝热过程， ,气体膨胀对外界做功，，故即内能减小，故B错误； C．在图像中，图像与横轴围成几何图形的面积表示功，气体完成的工作循环，气体对外界做正功为abcd组成的图形面积，故C错误； D．气体完成的工作循环，内能不变，由上述解析知外界对气体做的功比气体对外界做功少，即对气体而言外界对其做总功为负，故过程气体吸收的热量大于过程气体放出的热量，故D错误。 6．C 【详解】A．SiC具有空间点阵结构，属于晶体，故A错误； BC．SiC具有空间点阵结构，结构很稳定，破坏SiC结构需要吸收热量，故B错误，C正确； D．C原子在点阵结构中做热振动，分子动能不为零，故D错误。 故选C。 7．D 【详解】A．水与蜡接触时，附着层分子间作用力表现为收缩，属于不浸润现象，水无法浸润蜡，故A错误； B．雨滴与伞面不浸润，由于液体表面张力使伞面的细小孔隙处形成水膜阻挡水渗漏，因此雨滴不能透过伞面主要是表面张力的效果，故B错误； C．熔化的蜂蜡呈圆形说明玻璃导热性各向同性，只有单晶体才具有各向异性的特点，玻璃属于非晶体，故C错误； D．液晶同时具有液体的流动性和晶体的物理性质各向异性的特点，光学性质表现为各向异性，故D正确。 故选D。 8．AB 【详解】A．气体摩尔体积（为摩尔质量，为密度） 单个分子平均占据的体积 将每个分子占据的空间等效为立方体，边长就是相邻分子的平均距离，可以估算，故A正确； B．水分子间距接近平衡距离，压缩时分子间距小于，分子斥力随距离减小急剧增大，对外宏观表现为难以压缩，是分子斥力的宏观体现，故B正确； C．物体内能是所有分子的分子动能与分子势能的总和，仅分子动能总和不构成内能，故C错误； D．根据热力学温度与摄氏温度的关系可知，，即二者每一度的冷热差别完全相同，故D错误。 故选AB。 9．BD 【详解】A．由于A、B、D三个状态的连线经过坐标原点，且 根据，可得，A错误； B．根据得，一定质量的理想气体的图像的斜率与温度成正比，则，B正确； C．气体由状态A到状态B，温度不变，分子平均动能不变，大量分子撞击器壁的平均作用力不变，每个分子撞击器壁的平均力不一定变大，“每个分子的平均力”表述不符合统计规律，C错误； D．气体由状态B到状态C，温度降低，分子平均动能减小，分子撞击器壁的平均力减小。压强不变，体积减小，则单位时间单位面积撞击器壁的分子数变多，D正确。 故选BD。 10．BC 【详解】A．若为图，由，则过程中气体的体积不变，温度升高，则气体内能增加，气体吸热，故A错误； B．若为图，由，由的过程，温度升高，气体分子平均动能增大，压强不变，则体积变大，可知容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数减少，故B正确； C．若为图，由，由则过程中气体体积增大，气体对外做功，同时，气体温度增加，气体内能增加，根据热力学第一定律可知，气体吸收的热量大于气体内能的增加量，故C正确； D．若为图，，由，则过程中体积不变，则分子数密度不变，随着温度升高，单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数增加，故D错误。 故选BC。 11． 5.2 5.1 5.2 5.2 变小 均匀 从相邻温度差对应的高度差来看，温度变化相同，水柱高度变化近似相等（吸管较细，由于水柱的上下移动对气体体积的变化影响很小），因此h随温度均匀变化 【详解】[1][2][3][4]根据表中数据可得高度差分别为：5.2、5.1、5.2、5.2。 （1）[5]根据表中数据可知，当温度升高时，管内水柱高度h将变小； （2）[6][7]水柱高度h随温度的变化情况是均匀变化的，理由：从相邻温度差对应的高度差来看，温度变化相同，水柱高度变化近似相等（吸管较细，由于水柱的上下移动对气体体积的变化影响很小），因此h随温度均匀变化。 12．(1)不需要 (2)B (3) 不同意；由于两组数据变化量都非常小，即使它们根本不成反比，其乘积也可能变化不大，容易误判为反比；验证玻意耳定律需要多次改变气体体积，获得多组数据才能归纳规律，仅两组数据不足以确定压强与体积的函数关系。 【详解】（1）本实验中，气体体积 其中为空气柱的横截面积，由于空气柱的横截面积不变，所以用代替，只需要读取空气柱的长度，不需要测量空气柱的直径。 （2）等温过程中，由理想气体状态方程 变形可得 因此图像的斜率 温度相同时，斜率不同说明封闭气体的物质的量不同，即质量不同。若实验过程中漏气，气体质量会持续变化，无法得到过原点的直线，因此斜率不等的根本原因是两次实验密闭气体质量不同。 故选B。 （3）不同意；由于两组数据变化量都非常小，即使它们根本不成反比，其乘积也可能变化不大，容易误判为反比；验证玻意耳定律需要多次改变气体体积，获得多组数据才能归纳规律，仅两组数据不足以确定压强与体积的函数关系。 13．(1) 椭圆形 异性 圆形 同性 (2)AB 【详解】（1）[1][2]云母是典型的各向异性晶体，其导热性能在不同方向上存在差异。加热时热量沿导热快的方向传播，导致石蜡熔化区域呈椭圆形，说明单晶体具有导热各向异性。 [3][4]玻璃（非晶体）和多晶体在宏观上表现为各向同性，导热性能在所有方向上相同，因此石蜡熔化区域为圆形，说明多晶体和非晶体宏观表现为各向同性。 （2）A．单晶体的各向异性可表现在导热、导电、光学等不同物理性质上，故A正确； B．多晶体由大量无规则排列的晶粒组成，各晶粒的各向异性相互抵消，宏观上表现为各向同性，故B正确； C．非晶体没有固定熔点，但具有各向同性，而非各向异性，故C错误； D．单晶体在理想生长条件下有规则几何外形，但经过加工或磨损后可能失去规则外形，故D错误。 故选AB。 14．(1)C (2) 小 大 (3) 相等 (4)变大 【详解】（1）使用压强计之前，应调整U形管压强计，使左右两边玻璃管中的液面相平。如图所示，压强计U形管两边的高度不相等，说明压强计左侧密封气体压强大于右侧大气压强。接下来的操作应该是取下橡皮管重新安装，C正确； 故选C。 （2）[1]液体压强大小跟液体深度和密度有关，探头没入水中的深度变化，U形管两边液面的高度差也发生变化，在液体密度一定时，液体越浅，液体压强越小。 [2]探究液体压强跟密度时，控制深度不变，改变密度的大小。在探头没入水中的深度一定时，液体密度越大，液体压强越大，实验现象更明显。 （3）[1]探头放入水下3cm处压强为 U形管两侧液面的高度差为5cm时压强为 则 代入得 [2]在同种液体中，探头所处深度相同时，只改变探头的方向，U形管两边液柱的高度差不变，表明在同种液体的同一深度处（或在相同条件下），液体内部向各个方向的压强相等。 （4）深度相同，液体密度越大，液体的压强越大。探头仍放在3cm深度处，U形管两侧液面的高度差会变大。 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 $