新教材適用2024版高考物理一輪總復(fù)習(xí)練案37第十四章熱學(xué)第2講固體液體與氣體

練案[37]第2講固體、液體與氣體一、選擇題(本題共8小題，1～5題為單選，6～8題為多選)1．(2023·沈陽高三專題練習(xí))關(guān)于固體、液體的性質(zhì)，下列說法正確的是(B)A．晶體都具有各向異性B．外界對物體做功，同時物體向外界放出熱量，物體的內(nèi)能不一定改變C．菜籽油會浮在水面上主要是由于液體的表面張力作用D．唐詩《觀荷葉露珠》中有句“霏微曉露成珠顆”，詩中荷葉和露水表現(xiàn)為浸潤[解析]多晶體具有各向同性，A錯誤；外界對物體做功，同時物體向外界放出熱量，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，物體的內(nèi)能不一定改變，B正確；菜籽油會浮在水面上主要是由于菜籽油的密度小于水的密度，C錯誤；詩句“霏微曉露成珠顆”中，荷葉和露水表現(xiàn)為不浸潤，D錯誤。2．(2023·大連高三階段檢測)液晶在現(xiàn)代生活中扮演著重要的角色，下列對于液晶的認(rèn)識正確的是(C)A．液晶態(tài)就是固態(tài)和液態(tài)的混合B．液晶具有各向同性的性質(zhì)C．液晶既有液體的流動性，又有晶體的各向異性D．天然存在的液晶很多，如果一種物質(zhì)是液晶，那么它在任何條件下都是液晶[解析]液晶態(tài)是介于液態(tài)與結(jié)晶態(tài)之間的一種物質(zhì)狀態(tài)，不是固態(tài)和液態(tài)的混合，A錯誤；液晶既具有液體的流動性，又具有與某些晶體相似的性質(zhì)，如具有光學(xué)各向異性等，B錯誤，C正確；天然存在的液晶并不多，多數(shù)液晶是人工合成的，液晶在不同溫度下的狀態(tài)不同，有結(jié)晶態(tài)、液晶態(tài)和液態(tài)三種狀態(tài)，D錯誤。3．(2023·合肥高三月考)下列說法正確的是(C)A．把一枚針輕放在水面上，它會浮在水面上。這是由于針與水分子間存在斥力的緣故B．在處于失重狀態(tài)的宇宙飛船中，一大滴水銀會成球狀，是因為液體內(nèi)分子間有相互吸引力C．將玻璃管道裂口放在火上燒，它的尖端就變圓，是因為熔化的玻璃在表面張力的作用下，表面要收縮到最小的緣故D．漂浮在熱菜湯表面上的油滴，從上面觀察是圓形的，是因為油滴液體呈各向同性的緣故[解析]把縫衣針小心地放在水面上，針可以把水面壓彎而不沉沒，是由于受到表面張力作用，而不是受到液體浮力的緣故，故A錯誤；在處于失重狀態(tài)的宇宙飛船中，由于液體內(nèi)分子間有相互吸引力，產(chǎn)生表面張力，使水銀表面收縮而成為球狀，故B錯誤；玻璃管道裂口放在火上燒熔，熔化的玻璃在表面張力的作用下收縮到最小，從而成為圓形，故C正確；飄浮在熱菜湯表面上的油滴，從上面觀察是圓形的，是由于表面張力的原因，故D錯誤。4．(2023·山東聊城一中高三開學(xué)考試)如圖1所示，一個內(nèi)壁光滑的絕熱汽缸，汽缸內(nèi)用輕質(zhì)絕熱活塞封閉一定質(zhì)量理想氣體?，F(xiàn)向活塞上表面緩慢倒入細(xì)砂，如圖2為倒入過程中氣體先后出現(xiàn)的分子速率分布圖像，則(B)A．曲線②先出現(xiàn)，此時氣體內(nèi)能比曲線①時大B．曲線①先出現(xiàn)，此時氣體內(nèi)能比曲線②時小C．曲線②和曲線①下方的面積不等D．曲線②出現(xiàn)時氣體分子單位時間對缸壁單位面積撞擊次數(shù)比曲線①時少[解析]向活塞上表面緩慢倒入細(xì)砂，重力逐漸增大，活塞壓縮氣體，外界對氣體做功，處在絕熱汽缸中的氣體，內(nèi)能增大，溫度升高，由圖中曲線可知，曲線②中分子速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)百分比較大，即曲線②的溫度較高，所以曲線①先出現(xiàn)，此時氣體內(nèi)能比曲線②時小，A錯誤，B正確；因為分子總數(shù)一定，所以兩曲線與橫軸所圍成的面積應(yīng)相等，C錯誤；曲線②中分子速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)百分比較大，即曲線②的溫度較高，內(nèi)能較大，因此曲線②出現(xiàn)時氣體分子單位時間對缸壁單位面積撞擊次數(shù)比曲線①時多，D錯誤。5．(2023·山東省沂南第一中學(xué)高三階段練習(xí))如圖所示，勁度系數(shù)k＝500N/m的豎直彈簧下端固定在水平地面上，上端與一活塞相連，導(dǎo)熱良好的汽缸內(nèi)被活塞密封了一定質(zhì)量的氣體，整個裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知汽缸質(zhì)量m1＝5kg，汽缸底面積S＝10cm2，大氣壓強p0＝1.0×105Pa，此時活塞離汽缸底部的距離h1＝40cm?，F(xiàn)在汽缸頂部加一質(zhì)量m2＝5kg的重物。忽略汽缸壁厚度以及活塞與汽缸之間的摩擦力，汽缸下端離地足夠高，環(huán)境溫度保持不變，g取10m/s2。則汽缸穩(wěn)定時下降的距離(B)A．10cm B.20cmC.30cm D.40cm[解析]設(shè)未加重物時內(nèi)部氣體壓強為p1，由平衡條件可得p1S＝m1g＋p0S，解得p1＝1.5×105Pa。加重物后，設(shè)汽缸內(nèi)氣體壓強為p2，由平衡條件可得p2S＝m1g＋p0S＋m2g，解得p2＝2.0×105Pa，由玻意耳定律有p1h1S＝p2h2S，解得h2＝0.3m，活塞下降距離為Δx＝eq\f(m2g,k)＝0.1m，所以汽缸穩(wěn)定時下降的距離Δh＝h1－h(huán)2＋Δx＝0.2m＝20cm。故選B。6．(2023·寧夏銀川一中高三階段練習(xí))關(guān)于熱現(xiàn)象，下列說法正確的是(BDE)A．國產(chǎn)航母“山東艦”艦載機尾焰的溫度超過1000℃，尾焰噴射到鋼板上時鋼板上所有分子的動能都增大B．1000℃的氣體和1000℃的鋼板，它們的分子平均動能相同C．科學(xué)家發(fā)現(xiàn)鉍晶體具有某種特殊的導(dǎo)電性質(zhì)，被稱為“拓?fù)浣^緣體”，鉍晶體各項物理性質(zhì)均表現(xiàn)為各向異性D．一定量的100℃的水變成100℃的水蒸氣，分子平均動能不變，其分子勢能增大E．農(nóng)諺“鋤板底下有水”是指把地面的土壤鋤松，目的是破壞這些土壤里的毛細(xì)管，保存水分[解析]鋼板溫度升高分子平均動能增大，并不是所有分子的動能都增大，故A錯誤；溫度是分子熱運動平均動能的標(biāo)志，1000℃的氣體和1000℃的鋼板，它們的分子平均動能相同，故B正確；單晶體的某些物理性質(zhì)是各向異性的，但并不是鉍晶體所有物理性質(zhì)均表現(xiàn)為各向異性，故C錯誤；一定量100℃的水變成100℃的水蒸氣，因溫度不變，平均動能不變，而內(nèi)能增加，所以其分子之間的勢能增加，故D正確；土壤的水分蒸發(fā)要通過土壤里的毛細(xì)管進行，鋤地松土后土壤里的毛細(xì)管被破壞，可以防止水分上升，保存水分，故E正確。7．(2023·海口高三模擬)一個開口玻璃瓶內(nèi)有空氣，現(xiàn)將瓶口向下按入水中，在水面下5m深處恰能保持靜止，下列說法中正確的是(BD)A．將瓶稍向下按，放手后又回到水面下5m深處B．將瓶稍向下按，放手后加速下沉C．將瓶稍向上提，放手后又回到水面下5m深處D．將瓶稍向上提，放手后加速上升[解析]瓶在水面下5m深處恰能保持靜止，根據(jù)平衡條件有mg＝ρ水gV排，由玻意耳定律可以知道，將瓶稍向下按后，因為p1V1＝p2V2，所以瓶內(nèi)氣體壓強p增大而氣體的體積V減小，則V排減小，mg>ρ水gV排，故放手后加速下沉，A錯誤，B正確；將瓶子稍向上提，因為p1V1＝p2V2，則瓶內(nèi)氣體壓強p減小，瓶內(nèi)空氣體積V增大，則V排增大，mg＜ρ水gV排，放手后瓶子會加速上升，C錯誤，D正確。8．(2023·貴陽高三模擬)一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷一系列狀態(tài)變化，其p－eq\f(1,V)圖線如圖所示，變化順序為a→b→c→d→a，圖中ab段延長線過坐標(biāo)原點，cd線段與p軸垂直，da線段與eq\f(1,V)軸垂直。則(ACE)A．a(chǎn)→b，壓強減小、溫度不變、體積增大B．b→c，壓強增大、溫度降低、體積減小C．c→d，壓強不變、溫度降低、體積減小D．d→a，壓強減小、溫度升高、體積不變E．d→a，壓強減小、溫度降低、體積不變[解析]由圖像可知，a→b過程，氣體壓強減小而體積增大，氣體的壓強與體積倒數(shù)成正比，則壓強與體積成反比，氣體發(fā)生的是等溫變化，A正確；由理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C可知eq\f(p,\f(1,V))＝CT，由題圖可知，連接Ob的直線的斜率小，所以b對應(yīng)的溫度低，b→c過程溫度升高，且壓強增大，且體積也增大，B錯誤；由圖像可知，c→d過程，氣體壓強p不變而體積V變小，由理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C可知氣體溫度降低，C正確；由圖像可知，d→a過程，氣體體積V不變，壓強p變小，由理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C可知，氣體溫度降低，D錯誤，E正確。二、非選擇題9．(2023·溫州高三模擬)圖1為某品牌的可加熱飯盒，飯盒蓋密封性良好且其上有一排氣口，飯盒內(nèi)部橫截面積為S，質(zhì)量、厚度均不計的飯盒蓋與玻璃飯盒底部之間封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，飯盒蓋與玻璃飯盒底部之間的距離為L且飯盒蓋固定不動，可以將其看成是一導(dǎo)熱性能良好的汽缸，如圖2所示。氣體的初始溫度T0＝300K，初始壓強為大氣壓強，已知大氣壓強為p0，重力加速度取g＝10m/s2。現(xiàn)緩慢加熱飯盒使其內(nèi)部氣體溫度達(dá)到360K。(1)求此時封閉氣體的壓強。(2)打開排氣口，設(shè)此過程中飯盒內(nèi)氣體溫度不變，放出部分氣體，使得飯盒內(nèi)氣體壓強與外界大氣壓強相等，求排出氣體與原有氣體的質(zhì)量比。[答案](1)1.2p0(2)eq\f(1,6)[解析](1)加熱飯盒時，玻璃飯盒內(nèi)氣體體積不變，由查理定律有eq\f(p0,T0)＝eq\f(p1,T1)，解得p1＝1.2p0。(2)排氣過程中封閉氣體做等溫變化，設(shè)最終體積為V1，則V0＝SL，根據(jù)玻意耳定律有p1V0＝p0V1，解得V1＝1.2SL，同溫度、同壓強下同種氣體的質(zhì)量比等于體積比，設(shè)排出氣體的質(zhì)量為Δm，氣體原來的質(zhì)量為m0，則有eq\f(Δm,m0)＝eq\f(V1－V0,V1)，解得eq\f(Δm,m0)＝eq\f(1,6)。10．(2022·河北卷)水平放置的氣體阻尼器模型截面如圖所示，汽缸中間有一固定隔板，將汽缸內(nèi)一定質(zhì)量的某種理想氣體分為兩部分，“H”型連桿活塞的剛性連桿從隔板中央圓孔穿過，連桿與隔板之間密封良好。設(shè)汽缸內(nèi)、外壓強均為大氣壓強p0。活塞面積為S，隔板兩側(cè)氣體體積均為SL0，各接觸面光滑。連桿的截面積忽略不計。現(xiàn)將整個裝置緩慢旋轉(zhuǎn)至豎直方向，穩(wěn)定后，上部氣體的體積為原來的eq\f(1,2)，設(shè)整個過程溫度保持不變，求：(1)此時上、下部分氣體的壓強；(2)“H”型連桿活塞的質(zhì)量(重力加速度大小為g)。[答案](1)2p0，eq\f(2,3)p0(2)eq\f(4p0S,3g)[解析](1)旋轉(zhuǎn)前后，上部分氣體發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意耳定律可知p0·SL0＝p1·eq\f(1,2)SL0，解得旋轉(zhuǎn)后上部分氣體壓強為p1＝2p0，旋轉(zhuǎn)前后，下部分氣體發(fā)生等溫變化，下部分氣體體積增大為eq\f(1,2)SL0＋SL0＝eq\f(3,2)SL0，則p0·SL0＝p2·eq\f(3,2)SL0解得旋轉(zhuǎn)后下部分氣體壓強為p2＝eq\f(2,3)p0。(2)對“H”型連桿活塞整體受力分析，活塞的重力mg豎直向下，上部分氣體對活塞的作用力豎直向上，下部分氣體對活塞的作用力豎直向下，大氣壓力上下部分抵消，根據(jù)平衡條件可知p1S＝mg＋p2S解得活塞的質(zhì)量為m＝eq\f(4p0S,3g)。11．(2023·廣東高三模擬)“⊥”形且上端開口的玻璃管如圖甲所示，管內(nèi)有一部分水銀封住密閉氣體，上管足夠長，圖中粗、細(xì)部分的橫截面積分別為S1＝2cm2、S2＝1cm2。封閉氣體初始溫度為57℃，氣體長度L＝22cm，圖乙為對封閉氣體緩慢加熱過程中氣體壓強隨體積變化的圖線。(攝氏溫度t與熱力學(xué)溫度T的關(guān)系是T＝t＋273K)(1)求封閉氣體在初始狀態(tài)的壓強；(2)若緩慢升高氣體溫度，升高至多少方可將所有水銀全部壓入細(xì)管內(nèi)？(3)當(dāng)溫度升高至492K時，求液柱下端離開粗、細(xì)接口處的距離。[答案](1)80cmHg(2)369K(3)16cm[解析](1)初始狀態(tài)封閉的氣體溫度T1＝(273＋57)K＝330K體積V1＝LS1＝44cm3，由圖像可知，此時氣體壓強p1＝80cmHg。(2)