階段綜合評價（二） 氣體、固體和液體

階段綜合評價（二）氣體、固體和液體(本試卷滿分：100分)一、單項(xiàng)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(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的)1.關(guān)于液晶的以下說法正確的是 ()A．液晶態(tài)的存在只與溫度有關(guān)B．因?yàn)橐壕г谝欢l件下發(fā)光，所以可以用來做顯示屏C．液晶的物理性質(zhì)穩(wěn)定D．筆記本電腦的彩色顯示器，是因?yàn)樵谝壕е袚饺肓松倭慷嗌匀玖?，液晶中電場?qiáng)度不同時，它對不同色光的吸收強(qiáng)度不一樣，所以顯示出各種顏色解析：選D液晶態(tài)可以在一定溫度范圍或某一濃度范圍存在；液晶本身不能發(fā)光，液晶具有液體的流動性，其物理性質(zhì)并不穩(wěn)定；在外加電壓下，對不同色光的吸收程度不同，故D正確。2.如圖為一注水的玻璃裝置，玻璃管D、E上端與大氣相通，利用玻璃管C使A、B兩球上部相通，D、C、E三管與兩球接口處緊密封接。當(dāng)A、B、D的水面高度差如圖所示時，E管內(nèi)水面相對B中水面的高度差h應(yīng)等于 ()A．0 B．0.5mC．1m D．1.5m解析：選D表面看，題圖中1區(qū)、2區(qū)液面不在同一水平面，但1、2區(qū)以管C相通，即p1＝p2＝pC，p1＝p0＋ρgh1，h1＝1.5m，p2＝p1＝p0＋ρgh，則h＝1.5m，D正確。3.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，活塞橫截面積為S，大氣壓強(qiáng)為p0，則 ()A．汽缸內(nèi)空氣的壓強(qiáng)等于p0＋eq\f(Mg,S)B．汽缸內(nèi)空氣的壓強(qiáng)等于p0－eq\f(mg,S)C．內(nèi)外空氣對缸套的作用力為(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，由力的平衡條件得pS＝p0S＋Mg，所以汽缸內(nèi)空氣的壓強(qiáng)p＝p0＋eq\f(Mg,S)，A正確，B錯誤；內(nèi)外空氣對缸套和活塞的作用力均為Mg，C、D錯誤。4.如圖所示，一定量的理想氣體從狀態(tài)A開始，經(jīng)歷兩個過程，先后到達(dá)狀態(tài)B和C。有關(guān)A、B和C三個狀態(tài)溫度TA、TB和TC的關(guān)系，正確的是 ()A．TA＝TB，TB＝TCB．TA<TB，TB<TCC．TA＝TC，TB>TCD．TA＝TC，TB<TC解析：選C由題圖可知，從狀態(tài)A到狀態(tài)B是一個等壓變化過程，由蓋—呂薩克定律有eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)，因?yàn)閂B>VA，則有TB>TA。而從狀態(tài)B到狀態(tài)C是一個等容變化過程，則由查理定律有eq\f(pB,TB)＝eq\f(pC,TC)，因?yàn)閜B>pC，有TB>TC。對狀態(tài)A和C，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，有eq\f(2p0×\f(3,5)V0,TA)＝eq\f(\f(3,5)p0×2V0,TC)，解得TA＝TC，綜上分析，可知選項(xiàng)C正確，A、B、D錯誤。5．一定質(zhì)量的某種理想氣體的壓強(qiáng)為p，熱力學(xué)溫度為T，單位體積內(nèi)的氣體分子數(shù)為n，則 ()A．p增大，n一定增大 B．T減小，n一定增大C.eq\f(p,T)增大時，n一定增大 D.eq\f(p,T)增大時，n一定減小解析：選C只知道p或T的變化情況，不能得出體積的變化情況，A、B錯誤；eq\f(p,T)增大，V一定減小，單位體積內(nèi)的分子數(shù)一定增加，C正確，D錯誤。6.如圖所示，a、b表示兩部分氣體的等壓線，根據(jù)圖中所給條件可知，當(dāng)t＝273℃，氣體a的體積比氣體b的體積大 ()A．0.1m3 B．0.2m3C．0.3m3 D．0.4m3解析：選D在0℃到273℃的溫度區(qū)間上應(yīng)用蓋—呂薩克定律分別研究氣體a和b可得到方程eq\f(Va,273K＋273K)＝eq\f(0.3m3,273K)，eq\f(Vb,273K＋273K)＝eq\f(0.1m3,273K)解得Va＝0.6m3，Vb＝0.2m3，ΔV＝Va－Vb＝0.4m3，正確選項(xiàng)為D。7.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，下列說法錯誤的是 ()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，則右管內(nèi)的水銀柱沿管壁上升D．若環(huán)境溫度升高，則右管內(nèi)的水銀柱沿管壁上升解析：選B對右管中的水銀柱分析知，管中氣體壓強(qiáng)比大氣壓強(qiáng)高h(yuǎn)cmHg，所以彎管左管內(nèi)外水銀面的高度差為h，故A正確；彎管上下移動，封閉氣體溫度和壓強(qiáng)不變，體積不變，故B錯誤；封閉氣體溫度和壓強(qiáng)不變，體積不變，所以彎管向下移動少許，則右管內(nèi)的水銀柱沿管壁上升，故C正確；環(huán)境溫度升高，氣體壓強(qiáng)不變，封閉氣體體積增大，則右管內(nèi)的水銀柱沿管壁上升，故D正確。8.如圖所示，足夠長的U形管內(nèi)由水銀封有長度分別為L1、L2的兩部分理想氣體A、B，則下列敘述中正確的是()A．只對A加熱，則h減小，B的長度變長B．只對A加熱，則h減小，B的長度變短C．若在右管中注入一些水銀，L1將增大D．使A、B同時升高相同的溫度，則L1增大、h減小解析：選D只對A加熱，假設(shè)A的體積不變，由查理定律可知，A氣體的壓強(qiáng)p1增大，B的壓強(qiáng)p2不變，則p1>p2－ph，可知h會減小，由于B的壓強(qiáng)不變、溫度不變，則B的體積不變，即B的長度不變，故A、B錯誤；若在右管中注入一些水銀，則B的壓強(qiáng)增大，A的壓強(qiáng)p1＝p2－ph，則A的壓強(qiáng)增大，根據(jù)玻意耳定律可知，A的體積減小，L1將減小，C錯誤；使A、B同時升高相同的溫度，結(jié)合題圖知，此過程B的壓強(qiáng)不變，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，假設(shè)A氣體體積不變，則A的壓強(qiáng)增大，則B的壓強(qiáng)增大，而B的壓強(qiáng)不變，假設(shè)不成立，結(jié)合以上分析知，L1增大、h減小，D正確。二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題，每小題4分，共16分。在每小題給出的四個選項(xiàng)中，有多項(xiàng)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，由表面張力引起的是 ()A．酒精和水混合后體積減小B．水銀溫度計中水銀柱的升降C．荷葉上的小水滴呈球形D．洗頭發(fā)時，當(dāng)頭發(fā)浸泡在水中時呈散開狀，露出水面后頭發(fā)聚攏到一起解析：選CD因?yàn)橐后w表面張力使液面具有收縮的趨勢，故選項(xiàng)C、D正確。酒精和水混合后體積減小，是由于分子間存在著空隙。水銀柱的升降是水銀柱的熱脹冷縮造成的，A、B錯誤。10.如圖所示，一定質(zhì)量的空氣被水銀封閉在靜置于豎直平面內(nèi)的U形玻璃管左管內(nèi)，右管上端開口且足夠長，右管內(nèi)水銀面比左管內(nèi)水銀面高h(yuǎn)，能使h變大的原因是 ()A．環(huán)境溫度升高 B．大氣壓強(qiáng)升高C．沿管壁向右管內(nèi)加水銀 D．U形玻璃管自由下落解析：選ACD對左管內(nèi)封閉氣體有p＝p0＋ρgh，假設(shè)h不變，當(dāng)溫度升高，大氣壓強(qiáng)p0不變，左管內(nèi)封閉氣體壓強(qiáng)升高，則h變大，故A正確；大氣壓強(qiáng)升高，溫度不變，則封閉氣體體積減小，h減小，B錯誤；向右管加水銀時，由于溫度不變，p0不變，ρgh增大，則左側(cè)封閉氣體壓強(qiáng)p增大，V減小，液柱重新穩(wěn)定后h變大，C正確；U形管自由下落，水銀處于完全失重狀態(tài)，p減小到與p0相等，U形管內(nèi)空氣體積增加，h變大，D正確。11.如圖，固定的導(dǎo)熱汽缸內(nèi)用活塞密封一定質(zhì)量的理想氣體，汽缸置于溫度不變的環(huán)境中?，F(xiàn)用力使活塞緩慢地向上移動，密閉氣體的狀態(tài)發(fā)生了變化。選項(xiàng)圖中p、V和U分別表示該氣體的壓強(qiáng)、體積和內(nèi)能，eq\x\to(E)k表示該分子的平均動能，n表示單位體積內(nèi)氣體的分子數(shù)，a、d為雙曲線，b、c為直線。能正確反映上述過程的是 ()解析：選ABD汽缸導(dǎo)熱性能良好，汽缸內(nèi)氣體溫度與環(huán)境溫度相同，所以氣體發(fā)生等溫變化，p-V圖像是雙曲線，選項(xiàng)A正確；汽缸內(nèi)氣體溫度與環(huán)境溫度相同，保持環(huán)境溫度不變，則氣體的內(nèi)能保持不變，選項(xiàng)B正確；溫度是分子平均動能的標(biāo)志，溫度不變，所以該氣體分子的平均動能不變，選項(xiàng)C錯誤；一定質(zhì)量的理想氣體，n＝eq\f(N,V)，N為所有氣體的分子總數(shù)，N一定，所以n-V圖像是雙曲線，選項(xiàng)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?，F(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(chǎn)和c都減小解析：選AC活塞下降一小段距離，則容器中的氣體體積減小，壓強(qiáng)增大，對于木塊露出的部分決定于上、下壓強(qiáng)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(qiáng)增大，又b不變，故a減小，A、C正確。三、非選擇題(本題共6小題，共60分)13．(6分)(2021·全國甲卷)如圖，一定量的理想氣體經(jīng)歷的兩個不同過程，分別由體積－溫度(V-t)圖上的兩條直線Ⅰ和Ⅱ表示，V1和V2分別為兩直線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)；t0為它們的延長線與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)，t0＝－273.15℃；a、b為直線Ⅰ上的一點(diǎn)。由圖可知，氣體在狀態(tài)a和b的壓強(qiáng)之比eq\f(pa,pb)＝________；氣體在狀態(tài)b和c的壓強(qiáng)之比eq\f(pb,pc)＝________。解析：根據(jù)蓋－呂薩克定律有eq\f(V,t＋273.15)＝k整理得V＝kt＋273.15k由體積－溫度(V-t)圖像可知，直線Ⅰ為等壓線，則a、b兩點(diǎn)壓強(qiáng)相等，則有eq\f(pa,pb)＝1，設(shè)t＝0℃時，當(dāng)氣體體積為V1時，其壓強(qiáng)為p1，當(dāng)氣體體積為V2時，其壓強(qiáng)為p2，根據(jù)等溫變化，則有p1V1＝p2V2由于直線Ⅰ和Ⅱ各為兩條等壓線，則有p1＝pb，p2＝pc聯(lián)立解得eq\f(pb,pc)＝eq\f(p1,p2)＝eq\f(V2,V1)。答案：1eq\f(V2,V1)14．(8分)如圖所示為“研究一定質(zhì)量氣體在壓強(qiáng)不變的條件下，體積變化與溫度變化關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。粗細(xì)均勻的彎曲玻璃管A臂插入燒瓶，B臂與玻璃管C下部用橡膠管連接，C管開口向上，一定質(zhì)量的氣體被水銀封閉于燒瓶內(nèi)，開始時B、C內(nèi)的水銀面等高。(1)若氣體溫度升高，為使瓶內(nèi)氣體的壓強(qiáng)不變，應(yīng)將C管________(填“向上”或“向下”)移動，直至______________________________；(2)實(shí)驗(yàn)中多次改變氣體溫度，用Δt表示氣體升高的攝氏溫度，用Δh表示B管內(nèi)水銀面高度的改變量。根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出的圖線是________。解析：(1)由蓋—呂薩克定律eq\f(V,T)＝C，可知?dú)怏w溫度升高，則體積增大，B內(nèi)水銀面將下降，為使氣體壓強(qiáng)不變，應(yīng)將C管向下移動，直至B、C兩管水銀面等高。(2)由蓋—呂薩克定律知Δh與ΔT成正比，而氣體升高的攝氏溫度Δt與升高的熱力學(xué)溫度ΔT相等，所以Δh與Δt成正比，A正確。答案：(1)向下B、C兩管內(nèi)水銀面等高(2)A15.(8分)在如圖所示的pT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(biāo)原點(diǎn)O，已知?dú)怏w在A狀態(tài)時的體積為VA＝3L，求：(1)氣體在狀態(tài)B時的體積VB和在狀態(tài)C時的壓強(qiáng)pC；(2)該氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(指溫度t＝0℃，壓強(qiáng)p＝1atm＝1×105Pa)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＝3L，因此A到C過程可以等效為等容變化由查理定律得：eq\f(pA,TA)＝eq\f(pC,TC)，代入數(shù)據(jù)解得pC＝2×105Pa，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，代入數(shù)據(jù)解得VB＝1.5L。(2)設(shè)氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積為V0，由蓋—呂薩克定律得eq\f(VA,TA)＝eq\f(V0,T0)，代入數(shù)據(jù)解得V0＝2.7L答案：(1)1.5L2×105Pa(2)2.7L16.(10分)如圖所示，在傾角為θ的固定光滑斜面上，有一缸體質(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(qiáng)為p0。求V2和V1的比值。解析：汽缸靜止時，設(shè)封閉氣體的壓強(qiáng)為p1。以缸體為研究對象，由平衡條件得p1S＋Mgsinθ＝p0S即p1＝p0－eq\f(Mgsinθ,S) ①撤去F后，當(dāng)缸體和活塞相對靜止時，設(shè)封閉氣體的壓強(qiáng)為p2。取缸體為研究對象，由平衡條件得p2S＋Mgsinθ－p0S＝Ma ②設(shè)活塞的質(zhì)量為m，對整體研究，由牛頓運(yùn)動定律得(M＋m)gsinθ＝(M＋m)a，a＝gsinθ ③由②③式得p2＝p0以汽缸內(nèi)氣體為研究對象，由玻意耳定律p1V1＝p2V2得eq\f(V2,V1)＝eq\f(p1,p2)＝1－eq\f(Mgsinθ,p0S)。答案：1－eq\f(Mgsinθ,p0S)17.(14分)如圖所示，蹦蹦球是一種兒童健身玩具，某同學(xué)在17℃的室內(nèi)對蹦蹦球充氣，已知充氣前球的總體積為2L，壓強(qiáng)為1atm，充氣筒每次充入0.2L壓強(qiáng)為1atm的氣體，忽略蹦蹦球體積變化及充氣過程中氣體溫度的變化。(1)充氣多少次可以讓氣體壓強(qiáng)增大至3atm?(2)將充氣后的蹦蹦球拿到溫度為－13℃的室外后，壓強(qiáng)將變?yōu)槎嗌伲?結(jié)果保留2位有效數(shù)字)解析：(1)設(shè)充氣n次可以讓氣體壓強(qiáng)增大至3atm。充氣過程中氣體發(fā)生等溫變化，以蹦蹦球內(nèi)原來的氣體和所充的氣體整體為研究對象，由玻意耳定律得p1(V＋nΔV)＝p2V，代入數(shù)據(jù)解得n＝