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1、新高考物理大二轮课时分层作业课时分层作业 三十七固体、液体与气体(45分钟100分)一、选择题(本题共6小题,每小题8分,共48分)1.(多选)(2018郑州模拟)下列说法正确的是()A.单晶体和多晶体都有固定的熔点和规则的几何外形B.液体表面存在着张力是因为液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离C.布朗运动反映了花粉小颗粒内部分子的无规则运动D.密闭在汽缸里的一定质量的理想气体发生等压膨胀时,单位时间碰撞单位面积的器壁的气体分子数一定减少E.影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素是空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压的比值【解析】选B、D、E。多晶体无规则的几何外形,故
2、A错误;液体的表面张力是由于表层分子间距大于内层分子间距产生的,B正确;布朗运动反映了液体分子的无规则运动,C错误;气体的压强取决于分子的平均动能和分子密集程度,在等压膨胀过程中,气体压强不变,体积增大,温度升高,分子的平均动能增大,但分子密集程度减小,则单位时间内碰撞单位面积器壁的气体分子数一定减少,D正确;影响蒸发快慢及潮湿程度的物理量为相对湿度,故E正确。2.如图所示,一定量的理想气体从状态a沿直线变化到状态b,在此过程中,其压强()A.逐渐增大B.逐渐减小C.始终不变D.先增大后减小【解析】选A。气体从状态a到状态b的变化过程中,体积V减小,温度T升高,由理想气体状态方程=C可知,气体
3、压强逐渐增大,本题只有A正确。【加固训练】(多选)如图所示是一定质量的理想气体的p-V图线,若其状态由ABCA,且AB等容,BC等压,CA等温,则气体在A、B、C三个状态时()A.单位体积内气体的分子数nA=nB=nCB.气体分子的平均速率vAvBvCC.气体分子在单位时间内对器壁的平均作用力FAFB,FB=FCD.气体分子在单位时间内,对器壁单位面积碰撞的次数是NANB,NANC【解析】选C、D。由图示图象可知,VA=VBnC,故A错误;CA为等温变化,TA=TC,AB为等容变化,pApB,由查理定律可知,TATB,则TA=TCTB,分子的平均速率vA=vCvB,故B错误;由B可知,TA=T
4、CTB,分子的平均速率vA=vCvB,气体分子在单位时间内对器壁的平均作用力FAFB=FC,故C正确;由A、B可知,nA=nBnC,vA=vCvB,C状态分子数密度最小,单位时间撞击器壁的分子数最少,A与B状态的分子数密度相等,但A状态的分子平均速率大,单位时间A状态撞击器壁的分子数多,则气体分子在单位时间内对器壁单位面积碰撞次数NANBNC,故D正确。3.如图所示,竖直圆筒是固定不动的,粗筒横截面积是细筒的3倍,细筒足够长,粗筒中A、B两轻质活塞间封有气体,气柱长L=20 cm。活塞A上方的水银深H=10 cm,两活塞与筒壁间的摩擦不计,用外力向上托住活塞B,使之处于平衡状态,水银面与粗筒上
5、端相平。现使活塞B缓慢上移,直至水银的一半被推入细筒中,若大气压强p0相当于75 cm高的水银柱产生的压强,则此时封闭气体的压强为()A.100 cmHgB.95 cmHgC.85 cmHgD.75 cmHg【解析】选B。当有一半的水银被推入细筒中时,由于粗筒横截面积是细筒横截面积的3倍,因此,细筒中水银柱的高度为3=15 cm,活塞A上方水银柱的总高度为h=15 cm+=20 cm,因活塞A的重力不计,所以封闭气体的压强p=p0+h=95 cmHg,B正确。【总结提升】平衡状态下气体压强的求法液片法选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象,分析液片两侧受力情况,建立平衡方程,消去面积,得
6、到液片两侧压强相等方程,求得气体的压强力平衡法选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析,得到液柱(或活塞)的受力平衡方程,求得气体的压强等压面法在连通器中,同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等。液体内深h处的总压强p=p0+gh,p0为液面上方的压强【加固训练】如图所示,竖直放置的弯曲玻璃管a端封闭,b端开口,水银将两段空气封闭在管内,管内各液面间高度差为h1、h2、h3且h1=h2=h3;K1、K2为两个阀门,K2位置与b管水银面等高,打开阀门后可与外界大气相通。打开K1或K2,下列判断正确的是()A.打开K1,h1、h2和h3均变为零B.打开K1,h1增大,h2和h3均变
7、为零C.打开K2,h1、h2和h3均变为零D.打开K2,h1、h2、h3的长度保持不变【解析】选D。设h1=h2=h3=h,由题图可知,中间封闭气体的压强p=p0-h2=p0-hp0,左边气体压强pa=p-h3=p-h=p0-2hp0;打开K1,中间部分气体压强等于大气压强p0,则h2和h1均变为零,左边气体压强变大,气体体积减小,h3增大,故A、B错误;打开K2,各部分气体压强均不变,则h1、h2、h3均不变,故C错误,D正确。4.(多选)(2018唐山模拟)下列说法正确的是 ()A.竖直玻璃管里的水银面不是平面,而是“上凸”的,这是表面张力所致B.相对湿度是空气里水蒸气的压强与大气压强的比
8、值C.物理性质表现为各向同性的固体可能是晶体,也可能是非晶体D.压缩气体需要用力,这是气体分子间有斥力的表现E.汽缸里一定质量的理想气体发生等压膨胀时,单位时间碰撞器壁单位面积的气体分子数一定减少【解析】选A、C、E。竖直玻璃管里的水银面不是平面,而是“上凸”的,这是表面张力所致,A正确;空气的相对湿度等于水蒸气的实际压强与同温下水的饱和汽压的比值,B错误;物理性质表现为各向同性的固体可能是多晶体,也可能是非晶体,C正确;气体之间分子距离很大,分子力近似为零,用力才能压缩气体是由于气体内部与容器外之间的压强差造成的,并非由于分子之间的斥力造成,D错误;汽缸里一定质量的理想气体发生等压膨胀时,根
9、据理想气体状态方程=C可知,压强不变而体积增大,则气体的温度一定升高,温度是分子平均动能的标志,温度升高则分子的平均动能增大,分子对器壁的平均撞击力增大,则单位时间碰撞器壁单位面积的气体分子数一定减少,E正确。5.(多选)(2018安庆模拟)下列说法正确的是()A.液面上方的蒸汽达到饱和时就不会有液体分子从液面飞出B.萘的熔点为80 ,质量相等的80 的液态萘和80 的固态萘具有不同的分子势能C.车轮在潮湿的地面上滚过后,车辙中会渗出水,属于毛细现象D.液体表面层分子的势能比液体内部分子的势能大E.液晶像液体一样具有流动性,而其光学性质与某些晶体相似,具有各向同性【解析】选B、C、D。液面上方
10、的蒸汽达到饱和时,液体分子从液面飞出,同时有蒸汽分子进入液体中,从宏观上看,液体不再蒸发,故A错误;80 时,液态萘凝固成固态萘的过程中放出热量,温度不变,则分子的平均动能不变,萘放出热量的过程中内能减小,而分子平均动能不变,所以一定是分子势能减小,故B正确;由毛细现象的定义可知,C正确;液体表面层的分子间距离比液体内部的分子间距离大,故液体表面层分子之间的作用力表现为引力,分子之间的距离有缩小的趋势,可知液体表面层的分子比液体内部的分子有更大的分子势能,故D正确;液晶像液体一样具有流动性,而其光学性质与某些晶体相似,具有各向异性,E错误。6. 如图所示,曲线M、N分别表示晶体和非晶体在一定压
11、强下的熔化过程。图中横轴表示时间t,纵轴表示温度T。从图中可以确定的是()A.晶体和非晶体均存在固定的熔点T0B.曲线M的bc段表示固液共存状态C.曲线M的ab段、曲线N的ef段均表示固态D.曲线M的cd段、曲线N的fg段均表示液态【解析】选B。只有晶体存在固定的熔点T0,曲线M的bc段表示固液共存状态,曲线M的ab段表示固态,曲线N的ef段不表示固态,曲线N的fg段不表示液态,选项B正确,A、C、D错误。二、计算题(本题共4小题,共52分。需写出规范的解题步骤)7.(11分)如图所示,水平放置一个长方形封闭汽缸,用无摩擦活塞将内部封闭气体分为完全相同的A、B两部分。初始时两部分气体压强均为p
12、,热力学温度均为T。使A的温度升高T,保持B部分气体温度不变。则A部分气体的压强增加量为多少?【解析】设温度升高后,A、B压强增加量都为p,A部分气体升高温度后体积为VA,由理想气体状态方程得:=对B部分气体,A部分气体升高温度后B部分气体体积为VB,由玻意耳定律得:pV=(p+p)VB两部分气体总体积不变:2V=VA+VB解得:p=。答案:8.(11分)(2018南昌模拟)如图所示,粗细均匀的T形细管竖直放置,竖直管的A、B两端封闭,水平管C的右端开口且与大气相通。当光滑活塞上不施加外力时,A、B两部分空气柱的长度均为30 cm,竖直管中水银柱长度为15 cm,C管中水银柱长度为4.2 cm
13、,大气压强p0=75 cmHg。现用外力缓慢推动活塞,恰好将C管中水银全部推入竖直管中;固定活塞,再将T形细管以水平管C为轴缓慢转动90,求这时A端空气柱的长度。【解析】图示初始状态下,A管空气的压强pA1=70 cmHg,B管空气的压强pB1=85 cmHg,当T形细管水平时,A、B空气柱的压强相同,设为p,A、B空气柱的长度分别为LA2、LB2,对A:pA1LA1=pLA2,对B:pB1LB1=pLB2,两式相比得=,由几何关系得LA2+LB2=(30+30-4.2)cm,联立解得LA2=25.2 cm。答案:25.2 cm9.(14分)有人设计了一种测温装置,其结构如图所示,玻璃瓶A内封
14、有一定量气体,与管A相连的B管插在水银槽中,管内水银面的高度x即可反映泡内气体的温度,即环境温度,并可由B管上的刻度直接读出。设B管的体积与A泡的体积相比可略去不计。(1)B管刻度线是在1个标准大气压下制作的(1个标准大气压相当于76 cm水银柱的压强)。已知当温度t=27 时的刻度线在x=16 cm处,问t=0 的刻度线在x为多少厘米处?(2)若大气压已变为相当于75 cm水银柱的压强,利用该测温装置测量温度时所得读数仍为27 ,问此时实际温度为多少?【解析】(1)气体的状态参量:p1=76 cmHg-16 cmHg=60 cmHg,T1=(273+27) K=300 K,T2=(273+0
15、) K=273 K,气体发生等容变化,由查理定律可得:=,即:=,解得:p2=54.6 cmHg,则x=76 cm-54.6 cm=21.4 cm。(2)此时A泡内气体压强为:p3=75 cmHg-16 cmHg=59 cmHg,气体发生等容变化,由查理定律:=,即:=,解得:T3=295 K,t3=22 答案:(1)21.4 cm处(2)22 10.(16分)(2018太原模拟)如图甲所示,一个粗细均匀的圆管,左端用一橡皮塞住,橡皮离右端管口的距离是20 cm,把一个带手柄的活塞从右端管口推入,将活塞向左端缓慢推动到离橡皮5 cm 时橡皮被推动。已知圆管的横截面积为S=2.010-5 m2,手柄的横截面积为S=1.010-5 m2,大气压强为1.0105 Pa,若活塞和圆管间的摩擦不计,且整个过程管内气体温度不变。求:(1)橡皮与圆管间的最大静摩擦力f。(2)这一过程中作用在活塞手柄上的推力F的最大值。(3)在图乙的p-V图象中画出气体经历的
