2020-2021學(xué)年高中物理 第二章 氣體 固體和液體 單元素養(yǎng)評價新人教版選擇性必修3

1、2020-2021學(xué)年高中物理 第二章 氣體 固體和液體 單元素養(yǎng)評價新人教版選擇性必修32020-2021學(xué)年高中物理 第二章 氣體 固體和液體 單元素養(yǎng)評價新人教版選擇性必修3年級：姓名：- 15 -單元素養(yǎng)評價(二)(第二章)(90分鐘100分)一、單項選擇題:本題共8小題,每小題3分,共24分。在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的。1.下列說法正確的是()a.狀態(tài)參量是描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量,故當(dāng)系統(tǒng)的狀態(tài)變化時,其各個狀態(tài)參量都會改變b.當(dāng)系統(tǒng)不受外界影響,且經(jīng)過足夠長的時間,其內(nèi)部各部分狀態(tài)參量將會達到穩(wěn)定c.只有處于平衡態(tài)的系統(tǒng)才有狀態(tài)參量d.達到平衡態(tài)的兩個系統(tǒng)具有

2、相同的內(nèi)能【解析】選b。由于描述系統(tǒng)的各種性質(zhì)需要不同的物理量,只要其中某個量變化,系統(tǒng)的狀態(tài)就會發(fā)生變化,不一定各個狀態(tài)參量都發(fā)生變化,選項a錯誤;當(dāng)系統(tǒng)不受外界影響時,系統(tǒng)總要趨于平衡,其內(nèi)部各部分狀態(tài)參量趨于穩(wěn)定,選項b正確;系統(tǒng)處于平衡態(tài)或非平衡態(tài),只是狀態(tài)參量有無變化,因而選項c錯誤;兩個物體發(fā)生熱傳遞時,達到平衡態(tài)時,兩個系統(tǒng)具有相同的溫度,故選項d錯誤。2.如圖所示,活塞質(zhì)量為m,缸套質(zhì)量為m,通過彈簧吊放在地上,汽缸內(nèi)封住一定質(zhì)量的空氣,缸套與活塞無摩擦,活塞截面積為s,大氣壓強為p0,則()a.汽缸內(nèi)空氣的壓強等于p0+b.汽缸內(nèi)空氣的壓強等于p0-c.內(nèi)外空氣對缸套的作用力

3、為(m+m)gd.內(nèi)外空氣對活塞的作用力為mg【解析】選a。對缸套受力分析如圖所示由力的平衡:ps=p0s+mg,所以p=p0+,a正確,b錯誤;內(nèi)外空氣對缸套和活塞的作用力為ps-p0s=mg,所以c、d均錯。3.對一定量的理想氣體,下列說法正確的是()a.氣體體積是指所有氣體分子的體積之和b.體積不變,壓強增大時,氣體分子的平均動能一定增大c.當(dāng)氣體膨脹時,氣體的分子勢能減小,因而氣體的內(nèi)能一定減少d.壓強不變,溫度降低時,氣體分子的密度一定減小【解析】選b。由于氣體分子間的距離較大,分子間距離不能忽略,所以氣體體積要比所有氣體分子的體積之和要大,a錯誤;體積不變,壓強增大時,溫度上升,氣

4、體分子的平均動能一定增大,b正確;理想氣體的內(nèi)能只與氣體的溫度有關(guān),只要氣體的溫度不變,則內(nèi)能不變,c錯誤;壓強不變時,溫度降低,分子的平均動能減少,分子的密度一定增加,d錯誤。4.某長方體固體物質(zhì),其各方向的導(dǎo)熱性能相同,則該物質(zhì)()a.一定是非晶體b.可能具有確定的熔點c.一定是單晶體,因為它有規(guī)則的幾何形狀d.一定不是單晶體,因為它具有各向同性的物理性質(zhì)【解析】選b。導(dǎo)熱性能各向相同的物體可能是非晶體,也可能是多晶體,還可能是單晶體,所以a、d錯誤;晶體都有確定的熔點,b正確;單晶體所具有的規(guī)則的幾何形狀是天然的,該長方體物體規(guī)則的幾何形狀可能是人為加工的,c錯誤?！狙a償訓(xùn)練】晶體在熔化

5、過程中所吸收的熱量主要用于()a.破壞空間點陣結(jié)構(gòu),增加分子動能b.破壞空間點陣結(jié)構(gòu),增加分子勢能c.破壞空間點陣結(jié)構(gòu),增加分子勢能,同時增加分子動能d.破壞空間點陣結(jié)構(gòu),但不增加分子勢能和分子動能【解析】選b。晶體有固定的熔點,熔化過程中吸收的熱量主要用于破壞空間點陣結(jié)構(gòu),因溫度不變,所以分子平均動能不變,吸收的熱量用于增加分子勢能,所以b項正確。5.假設(shè)高空實驗火箭起飛前,儀器艙內(nèi)氣體的壓強p0=1 atm,溫度t0=27 ,在火箭豎直向上飛行的過程中,加速度的大小等于重力加速度大小g,儀器艙內(nèi)水銀氣壓計的示數(shù)為p=0.6p0,已知儀器艙是密封的,那么,這段過程中艙內(nèi)溫度是()a.16.2

6、 b.32.4 c.360 kd.180 k【解析】選c。加速前后,儀器艙內(nèi)氣體是等容變化,可以用查理定律求加速時艙內(nèi)溫度。取艙內(nèi)氣體為研究對象,由查理定律得=。取氣壓計內(nèi)高出液面的水銀柱為研究對象,起飛后0.6p0=gh,由牛頓第二定律得p2s-shg=sha,其中a=g,由以上得p2=1.2105 pa,t2=360 k,則c項正確。6.下列說法不正確的是()a.浸潤液體會在毛細管里上升b.在固體與液體接觸的薄層內(nèi),液體分子受到固體的引力大于液體內(nèi)部對附著層分子引力時發(fā)生浸潤現(xiàn)象c.在建筑房屋時,砌磚的地基上要鋪上一層油氈或涂過瀝青的厚紙,這是為了增加毛細現(xiàn)象使地下水容易上升d.農(nóng)田里如果

7、要保持地下水分,就要把地面的土壤鋤松,可以減少毛細現(xiàn)象的發(fā)生【解析】選c。浸潤液體在毛細管內(nèi)上升,是因表面張力向上的拉引作用,故a正確;在固體與液體接觸的薄層內(nèi),液體分子受到固體的引力大于液體內(nèi)部對薄層分子引力時發(fā)生浸潤現(xiàn)象,故b正確;在建筑房屋時,砌磚的地基上要鋪上一層油氈或涂過瀝青的厚紙,這是為了防止毛細現(xiàn)象,從而使地下水不容易上升,故c錯誤;農(nóng)田里如果要保持地下水分,就要把地面的土壤鋤松,可以減少毛細現(xiàn)象的發(fā)生,故d正確。因本題選不正確的,故選c。7.容積v=20 l的鋼瓶充滿氧氣后,壓強p=30 atm,打開鋼瓶閥門,讓氧氣分裝到容積為v=5 l的小瓶中去,小瓶子已抽成真空。分裝完成后

8、,每個小瓶的壓強p=2 atm。在分裝過程中無漏氣現(xiàn)象,且溫度保持不變,那么最多可能裝的瓶數(shù)是()a.4b.50c.56d.60【解析】選c。設(shè)最多可裝的瓶數(shù)為n,由等溫分態(tài)公式得pv=pv+npv,解得n=56。故c正確。8.兩個容器a、b,用截面均勻的水平細玻璃管連通,如圖所示,a、b所裝氣體的溫度分別為37 和57 ,水銀柱在管中央平衡,如果兩邊溫度都升高10 ,則水銀柱將()a.向左移動b.向右移動c.不動d.條件不足,不能確定【解題指南】運用假設(shè)法判斷液柱移動的一般思路(1)先假設(shè)液柱或活塞不發(fā)生移動,兩部分氣體均做等容變化。(2)對兩部分氣體分別應(yīng)用查理定律的分比形式=,求出每部分

9、氣體壓強的變化量p,并加以比較。【解析】選b。假設(shè)水銀柱不動,a、b氣體都做等容變化,根據(jù)查理定律可得p=t,a、b氣體初狀態(tài)的壓強相同,壓強的變化取決于初狀態(tài)的溫度,由于tapb,所以水銀柱向右移動,故選b。【補償訓(xùn)練】如圖所示,兩端封閉、粗細均勻、豎直放置的玻璃管內(nèi)有一長為h的水銀柱,將管內(nèi)氣體分為兩部分,已知l2=2l1。若使兩部分氣體同時升高相同的溫度,則管內(nèi)水銀柱將(設(shè)原來溫度相同)()a.向上移動b.向下移動c.水銀柱不動d.無法判斷 【解析】選a。由=得p1=p1,p2=p2,由于p1p2,所以p1p2,水銀柱向上移動。選項a正確。二、多項選擇題:本題共4小題,每小題4分,共16

10、分。在每小題給出的四個選項中,有多項符合題目要求。全部選對的得4分,選對但不全的得2分,有選錯的得0分。9.下列現(xiàn)象中由液體的表面張力造成的是()a.游泳時弄濕了的頭發(fā)黏在一起b.熔化的鐵水注入內(nèi)空且為球形的砂箱,冷卻后鑄成一個鐵球c.脫濕衣服感覺很費勁d.綢布傘有縫隙但不漏雨水【解析】選a、d。鐵球的形狀取決于砂箱的形狀,b選項錯誤;c選項中脫濕衣服費勁是附著力造成的。故a、d正確。10.一定質(zhì)量的理想氣體,從圖示a狀態(tài)開始,經(jīng)歷了b、c,最后到d狀態(tài),下列判斷中正確的是()a.ab溫度升高,壓強不變b.bc體積不變,壓強變大c.cd體積變小,壓強變大d.d點的壓強比a點的壓強小【解析】選a

11、、c、d。在v-t圖像中,ab為等壓過程,a正確;bc為等容過程,溫度降低,壓強減小,b錯誤;cd為等溫過程,體積減小,壓強增大,c正確;再在題圖中連接od,比較oa和od兩條等壓線,斜率越大,壓強越小,則有pdpa,d正確。故選a、c、d。11.如圖所示,兩端開口的彎管,左管插入水銀槽中,右管有一段高為h的水銀柱,中間封有一段空氣。則()a.彎管左管內(nèi)外水銀面的高度差為hb.若把彎管向上移動少許,則管內(nèi)氣體體積增大c.若把彎管向下移動少許,右管內(nèi)的水銀柱沿管壁上升d.若環(huán)境溫度升高,右管內(nèi)的水銀柱沿管壁上升【解析】選a、c、d。由題意知,管內(nèi)壓強p=p0+gh,則彎管左管內(nèi)外水銀面的高度差為

12、h,a正確;由于壓強保持不變,無論向上還是向下移動玻璃管,氣體體積保持不變,則c正確,b錯誤;在壓強保持不變時,t變大,則v變大,則d正確。12.如圖所示,在柱形容器中裝有部分水,容器上方有一可自由移動的活塞。容器水面浮有一個木塊和一個一端封閉、開口向下的玻璃管,玻璃管中有部分空氣,系統(tǒng)穩(wěn)定時,玻璃管內(nèi)空氣柱在管外水面上方的長度為a,空氣柱在管外水面下方的長度為b,水面上方木塊的高度為c,水面下方木塊的高度為d。現(xiàn)在活塞上方施加豎直向下且緩緩增大的力f,使活塞下降一小段距離(未碰及玻璃管和木塊),下列說法中正確的是()a.d和b都不變b.只有b減小c.只有a減小d.a和c都減小【解析】選a、c

13、。活塞下降一小段距離,則容器中的氣體體積減小,壓強增大,對于木塊露出的部分決定于上、下壓強差,故c、d不變;對于玻璃管,浮力等于重力,排開水的體積不變,b不變,玻璃管內(nèi)氣體壓強增大,又b不變,故a減小,a、c正確。三、實驗題:本題共2小題,共14分。13.(6分)用dis研究一定質(zhì)量氣體在溫度不變時,壓強與體積關(guān)系的實驗裝置如圖1所示,實驗步驟如下:把注射器活塞移至注射器中間位置,將注射器與壓強傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機逐一連接;移動活塞,記錄注射器的刻度值v,同時記錄對應(yīng)的由計算機顯示的氣體壓強值p;用v-圖像處理實驗數(shù)據(jù),得出如圖2所示圖線。(1)為了保持封閉氣體的質(zhì)量不變,實驗中采取的主

14、要措施是_。(2)為了保持封閉氣體的溫度不變,實驗中采取的主要措施是_和_。(3)如果實驗操作規(guī)范正確,但如圖2所示的v-圖線不過原點,則v0代表_?！窘馕觥?1)為了保證氣體的質(zhì)量不變,要用潤滑油涂活塞達到封閉效果。(2)要讓氣體與外界進行足夠的熱交換,一要時間長,也就是動作緩慢,二要活塞導(dǎo)熱性能好,再者不能用手握住封閉氣體部分的注射器。(3)根據(jù)p(v+v0)=c,c為定值,則v=-v0,體積讀數(shù)值比實際值小,v0表示注射器與壓強傳感器連接部位的氣體體積。答案:(1)用潤滑油涂活塞(2)緩慢抽動活塞不能用手握住注射器封閉氣體部分(3)注射器與壓強傳感器連接部位的氣體體積14.(8分)現(xiàn)用“

15、驗證玻意耳定律”的儀器來測量大氣壓強p。注射器針筒已被固定在豎直方向上,針筒上所標刻度是注射器的容積,最大刻度vm=10 ml。注射器活塞已裝上鉤碼框架,如圖所示。此外,還有一個托盤天平、若干鉤碼、一把米尺、一個針孔橡皮帽和少許潤滑油。(1)下面是實驗步驟,試填寫所缺的和。用米尺測出注射器針筒上全部刻度的長度l。_。 把適量的潤滑油抹在注射器的活塞上,將活塞插入外筒中,上下拉動活塞,使活塞與針筒的間隙內(nèi)均勻地涂上潤滑油。將活塞插到適當(dāng)?shù)奈恢?。_。 在鉤碼框架兩側(cè)掛上鉤碼,記下所掛的鉤碼的質(zhì)量m1。在達到平衡后,記下注射器中空氣柱的體積v1。在這個過程中不要用手接觸注射器以保證空氣柱溫度不變。增

16、加鉤碼的個數(shù),使鉤碼的質(zhì)量增大為m2,達到平衡后,記下空氣柱的體積v2。(2)計算大氣壓強p的公式是_。(用已給的和測得的物理量表示,重力加速度大小為g)【解析】(1)實驗步驟:用米尺測出注射器針筒上全部刻度的長度l。稱出活塞和鉤碼框架的總質(zhì)量m。把適量的潤滑油抹在注射器的活塞上,將活塞插入外筒中,上下拉動活塞,使活塞與針筒的間隙內(nèi)均勻地涂上潤滑油。將活塞插到適當(dāng)?shù)奈恢?。將注射器針筒上的小孔用橡皮帽堵住。在鉤碼框架兩側(cè)掛上鉤碼,記下所掛的鉤碼的質(zhì)量m1。在達到平衡后,記下注射器中空氣柱的體積v1,在這個過程中不要用手接觸注射器以保證空氣柱溫度不變。增加鉤碼的個數(shù),使鉤碼的質(zhì)量增大為m2,達到平

17、衡后,記下空氣柱的體積v2。(2)活塞的橫截面積為s=由力學(xué)平衡條件得p1=p+gp2=p+g由玻意耳定律得p1v1=p2v2聯(lián)立解得大氣壓強p=(-m)答案:(1)稱出活塞和鉤碼框架的總質(zhì)量m將注射器針筒上的小孔用橡皮帽堵住。(2)p=(-m)四、計算題:本題共4小題,共46分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位。15.(8分)在如圖所示的p-t圖像中,一定質(zhì)量的某種理想氣體先后發(fā)生以下兩種狀態(tài)變化:第一次變化是從狀態(tài)a到狀態(tài)b,第二次變化是從狀態(tài)b到狀態(tài)c,且ac連線的反向延長線過坐標原點o,已知氣體在a狀態(tài)時的體積為va=3 l,求:(1)氣體在狀態(tài)b時的體積vb和狀態(tài)

18、c時的壓強pc;(2)該氣體在標準狀態(tài)下(指溫度t=0 ,壓強p=1 atm=1105 pa)的體積是多少?(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)【解析】(1)由題意可知:va=vc=3 l,因此a到c過程可以等效為等容變化由查理定律得:=,(1分)代入數(shù)據(jù)解得pc=2105 pa,(2分)狀態(tài)b到狀態(tài)c的過程為等溫變化,由玻意耳定律得:pbvb=pcvc,(1分)代入數(shù)據(jù)解得vb=1.5 l。(1分)(2)設(shè)氣體在標準狀態(tài)下的體積為v0,由蓋-呂薩克定律得=,(1分)代入數(shù)據(jù)解得v0=2.7 l(2分)答案:(1)1.5 l2105 pa(2)2.7 l16.(8分)如圖所示,在傾角為的固定光滑斜面上,有

19、一缸體質(zhì)量為m的汽缸,用活塞密封一定質(zhì)量的氣體,活塞的質(zhì)量不能忽略。當(dāng)對活塞加一個沿斜面向上的作用力f時,能使整個裝置靜止在斜面上,設(shè)此時汽缸內(nèi)氣體的體積為v1,若將所加的沿斜面向上的力撤去,則缸體連同活塞將沿斜面下滑,下滑過程中當(dāng)活塞相對于缸體靜止時,設(shè)此時汽缸內(nèi)氣體的體積為v2。已知活塞面積為s,大氣壓強為p0。求v2和v1的比值?！窘馕觥科嘴o止時,以缸體為研究對象,由平衡條件得p1s+mgsin=p0s(1分)即p1=p0-(1分)去掉f后,當(dāng)缸體和活塞相對靜止時,取缸體為研究對象,由平衡條件得p2s+mgsin-p0s=ma(1分)又對整體研究,由牛頓運動定律得(m+m)gsin=(

20、m+m)a,a=gsin(2分)由式得p2=p0(1分)以汽缸內(nèi)氣體為研究對象,由玻意耳定律p1v1=p2v2(1分)得=1-。(1分)答案:1-【總結(jié)提升】解決汽缸類問題的一般思路(1)弄清題意,確定研究對象,一般來說,研究對象分兩類:一類是熱學(xué)研究對象(一定質(zhì)量的氣體);另一類是力學(xué)研究對象(汽缸、活塞或某系統(tǒng))。(2)分析清楚題目所述的物理過程,對熱學(xué)研究對象分析,清楚初、末狀態(tài)及狀態(tài)變化過程,依據(jù)氣體實驗定律列出方程;對力學(xué)研究對象要進行正確的受力分析,依據(jù)力學(xué)規(guī)律列出方程。(3)注意挖掘題目的隱含條件,如壓強關(guān)系、體積關(guān)系等,列出輔助方程。(4)多個方程聯(lián)立求解。對求解的結(jié)果注意檢驗

21、它們的合理性。17.(14分)如圖,一粗細均勻的細管開口向上豎直放置,管內(nèi)有一段高度為2.0 cm的水銀柱,水銀柱下密封了一定量的理想氣體,水銀柱上表面到管口的距離為2.0 cm。若將細管倒置,水銀柱下表面恰好位于管口處,且無水銀滴落,管內(nèi)氣體溫度與環(huán)境溫度相同。已知大氣壓強為76 cmhg,環(huán)境溫度為296 k。(1)求細管的長度;(2)若在倒置前,緩慢加熱管內(nèi)被密封的氣體,直到水銀柱的上表面恰好與管口平齊為止,求此時密封氣體的溫度?！窘馕觥?1)設(shè)細管的長度為l,橫截面的面積為s,水銀柱高度為h;初始時,設(shè)水銀柱上表面到管口的距離為h1,被密封氣體的體積為v,壓強為p;細管倒置時,氣體體積

22、為v1,壓強為p1。由玻意耳定律有pv=p1v1(2分)由力的平衡條件有p=p0+gh(2分)p1=p0-gh(2分)式中,、g分別為水銀的密度和重力加速度的大小,p0為大氣壓強。由題意有v=s(l-h1-h)(1分)v1=s(l-h)(1分)由式和題給條件得l=41 cm(2分)(2)設(shè)氣體被加熱前、后的溫度分別為t0和t,由蓋-呂薩克定律有=(2分)由式和題給數(shù)據(jù)得t=312 k(2分)答案:(1)41 cm(2)312 k18.(16分)(2020山東等級考)中醫(yī)拔罐的物理原理是利用玻璃罐內(nèi)外的氣壓差使罐吸附在人體穴位上,進而治療某些疾病。常見拔罐有兩種,如圖所示,左側(cè)為火罐,下端開口;右側(cè)為抽氣拔罐,下端開口,上端留有抽氣閥門。使用火罐時,先加熱罐中氣體,然后迅速按到皮膚上,自然降溫后火罐內(nèi)部氣壓低于外部大氣壓,使火罐緊緊吸附在皮膚上。抽氣拔罐是先把罐體按在皮膚上,再通過抽氣降低罐內(nèi)氣體壓強。某次使用火罐時,罐內(nèi)氣體初始壓強與外部大氣壓相同,溫度為450 k,最終降到300 k,因皮膚凸起,內(nèi)部氣體體積變?yōu)楣奕莘e的。若換用抽氣拔罐,抽氣后罐內(nèi)剩余氣體體積變?yōu)槌闅獍喂奕莘e的,罐內(nèi)氣壓與火罐降溫后的內(nèi)部氣壓相同。罐內(nèi)氣體均可視為理想氣體,忽略抽氣過程中