高二物理下学期暑假训练4固体液体和气体含解析

固体、液体和气体

1．以下对固体和液体的认识，正确的有(　　)

A．液体与固体接触时，如果附着层内分子比液体内部分子稀疏，表现为不浸润

B．影响蒸发快慢以及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气温下水的饱和汽压的差距

C．液体汽化时吸收的热量等于液体分子克服分子引力而做的功

D．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

2．(1)若已知大气压强为p0，图中各装置均处于静止状态，图中液体密度均为ρ，求被封闭气体的压强。

(2)如图中两个汽缸质量均为M，内部横截面积均为S，两个活塞的质量均为m，左边的汽缸静止在水平面上，右边的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下。两个汽缸内分别封闭有一定质量的空气A、B，大气压为p0，求封闭气体A、B的压强。

(3)如图所示，光滑水平面上放有一质量为M的汽缸，汽缸内放有一质量为m的可在汽缸内无摩擦滑动的活塞，活塞面积为S。现用水平恒力F向右推汽缸，最后汽缸和活塞达到相对静止状态，求此时缸内封闭气体的压强p。(已知外界大气压为p0)

1．在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡，用烧热的针接触其上一点，蜡熔化的范围如图所示．甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图所示，则(　　)

A．甲、乙为非晶体，丙是晶体

B．甲、丙为晶体，乙是非晶体

C．甲、丙为非晶体，乙是晶体

D．甲为多晶体，乙为非晶体，丙为单晶体

2．(多选)下列说法正确的是(　　)

A．将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体

B．固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上有不同的光学性质

C．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体

D．在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体

E．在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变

3．(多选)下列说法正确的是(　　)

A．水的饱和汽压随温度的升高而增加

B．浸润和不浸润现象是液体分子间相互作用的表现

C．一定质量的0 ℃的水的内能大于等质量的0 ℃的冰的内能

D．气体的压强是由于气体分子间的相互排斥而产生的

E．一些昆虫可以停在水面上，是由于水表面存在表面张力

4．如图所示，一个横截面积为S的圆筒形容器竖直放置，金属圆块A的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为θ.圆块的质量为M，不计圆块与容器内壁之间的摩擦，若大气压强为p0，则被圆块封闭在容器中的气体的压强p为(　　)

A．p0＋         B．＋

C．p0＋         D．p0＋

5．(多选)如图所示，是水的饱和汽压与温度关系的图线，请结合饱和汽与饱和汽压的知识判断下列说法正确的是(　　)

A．水的饱和汽压随温度的变化而变化，温度升高，饱和汽压增大

B．在一定温度下，饱和汽的分子数密度是不变的

C．当液体处于饱和汽状态时，液体会停止蒸发现象

D．在实际问题中，饱和汽压包括水蒸气的气压和空气中其他各种气体的气压

6．一定质量的理想气体，从图中A状态开始，经历了B、C，最后到D状态，下列说法中正确的是(　　)

A．A→B温度升高，体积不变

B．B→C压强不变，体积变大

C．C→D压强变小，体积变小

D．B点的温度最高，C点的体积最大

7．(多选)一定质量的理想气体，经等温压缩，气体的压强增大，用分子动理论的观点分析，这是因为　(　　)

A．气体分子的平均速率不变

B．气体分子每次碰撞器壁的平均冲力增大

C．单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多

D．气体分子的总数增加

E．气体分子的密度增大

8．如图所示，粗细均匀的玻璃管A和B由一橡皮管连接，一定质量的空气被水银柱封闭在A管内，初始时两管水银面等高，B管上方与大气相通．若固定A管，将B管沿竖直方向缓慢下移一小段距离H，A管内的水银面高度相应变化h，则(　　)

A．h＝H B．h<

C．h＝ D．<h<H

9．如图，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

10．如p－V图所示，1、2、3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态，对应的温度分别是T1、T2、T3.用N1、N2、N3分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数，则N1________N2，T1________T3，N2________N3.(填“大于”“小于”或“等于”)

11．在两端封闭、粗细均匀的U形细玻璃管内有一段水银柱，水银柱的两端各封闭有一段空气．当U形管两端竖直朝上时，左、右两边空气柱的长度分别为l1＝18.0 cm和l2＝12.0 cm，左边气体的压强为12.0 cmHg.现将U形管缓慢平放在水平桌面上，没有气体从管的一边通过水银逸入另一边．求U形管平放时两边空气柱的长度．在整个过程中，气体温度不变．

12．如图，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口a和b，a、b间距为h，a距缸底的高度为H；活塞只能在a、b间移动，其下方密封有一定质量的理想气体．已知活塞质量为m，面积为S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦．开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为p0，温度均为T0.现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体，直至活塞刚好到达b处．求此时汽缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功．重力加速度大小为g.

1．【答案】ABD

【解析】液体与固体接触时，如果附着层内分子比液体内部分子稀疏，分子力为引力表现为不浸润，故A正确；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的相对湿度B＝×100%，即空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压的差距，故B正确；液体汽化时，液体分子离开液体表面成为气体分子，要克服其他液体分子的吸引而做功，因此要吸收能量，液体汽化过程中体积增大很多，体积膨胀时要克服外界气压做功，即液体的汽化热与外界气体的压强有关，且也要吸收能量，故C错误；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，故D正确。

2．【解析】(1)在题图甲中，以高为h的液柱为研究对象，由二力平衡知

p甲S＋ρghS＝p0S

所以p甲＝p0－ρgh

在题图乙中，以B液面为研究对象，由平衡方程F上＝F下有：

pAS＋ρghS＝p0S

p乙＝pA＝p0－ρgh

在题图丙中，仍以B液面为研究对象，有

pA′＋ρghsin 60°＝pB′＝p0

所以p丙＝pA′＝p0－ρgh。

(2)题图

甲中选活塞为研究对象受力分析如图1，由二力平衡知

pAS＝p0S＋mg

得pA＝p0＋

题图乙中选汽缸为研究对象，受力分析如图2所示，由二力平衡知，p0S＝pBS＋Mg

得pB＝p0－。

(3)选取汽缸和活塞整体为研究对象，相对静止时有

F＝(M＋m)a

再选活塞为研究对象，根据牛顿第二定律有

pS－p0S＝ma

解得p＝p0＋。

1．【答案】B

【解析】由题图可知，甲、乙在导热性质上表现各向同性，丙具有各向异性，甲、丙有固定的熔点，乙无固定的熔点，所以甲、丙为晶体，乙是非晶体，B正确；甲为晶体，但仅从图中无法确定它的其他性质，所以甲可能是单晶体，也可能是多晶体，丙为单晶体，故A、C、D错误．

2．【答案】BCD

【解析】将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒仍是晶体，故A错误；单晶体具有各向异性，有些单晶体沿不同方向上的光学性质不同，故B正确；例如金刚石和石墨由同种元素构成，但由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体，故C正确；晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化．如天然水晶是晶体，熔融过的水晶(即石英玻璃)是非晶体，也有些非晶体在一定条件下可转化为晶体，故D正确；熔化过程中，晶体的温度不变，但内能改变，故E错误．

3．【答案】ACE

【解析】饱和汽压与液体材料和温度有关，温度越高，饱和汽压越大，故A正确；浸润与不浸润均是分子作用的表现，是由于液体的表面层与固体表面之间的分子之间相互作用的结果，故B错误；由于水结冰要放热，故一定质量的0 ℃的水的内能大于等质量的0 ℃的冰的内能，故C正确；气体的压强是由气体分子对容器壁的频繁碰撞引起，与分子数密度和平均动能有关，故D错误；小昆虫可以停在水面上，由于水表面存在表面张力，故E正确．

4．【答案】D

【解析】对圆块进行受力分析：受重力Mg、大气压的作用力p0S、封闭气体对它的作用力、容器两侧壁的作用力F1和F2，如图所示．由于不需要求出侧壁的作用力，所以只考虑竖直方向合外力为零，就可以求被封闭的气体压强．圆块在竖直方向上所受合外力为零，有p0S＋Mg＝cos θ，即p＝p0＋，D正确．

5．【答案】AB

【解析】当液体处于饱和汽状态时，液体与气体达到了一种动态平衡，液体蒸发现象不会停止，C错误；在实际问题中，水面上方含有水分子、空气中的其他分子，但我们所研究的饱和汽压只是水蒸气的分气压，D错误．

6．【答案】A

【解析】在p－T图象中，各点与原点连线斜率的倒数表示气体的体积，所以四个状态体积的大小关系为VA＝VB>VD>VC.

7．【答案】ACE

【解析】气体温度不变，分子平均动能、平均速率均不变，A正确；理想气体经等温压缩，压强增大，体积减小，分子密度增大，则单位时间内单位面积器壁上受到气体分子的碰撞次数增多，但气体分子每次碰撞器壁的冲力不变，C、E正确，B、D错误．

8．【答案】B

【解析】若A管上端也是开口的，则当B管沿竖直方向缓慢下移一小段距离H后，两侧液面仍然等高，A管内的水银面高度相应变化H，但实际上，A管上端是封闭的，故A管内水银面下移过程中A管内封闭气体的压强变小，故两侧液面不再平齐，A管内水银面高度相应变化h<，B正确．

9．【答案】A

【解析】法一：由题图可知，气体从状态a变到状态b，体积逐渐减小，温度逐渐升高，由＝C可知，压强逐渐增大，故A正确．

法二：由＝C得：V＝T，从a到b，ab段上各点与O点连线的斜率逐渐减小，即逐渐减小，p逐渐增大，故A正确．

10．【答案】大于　等于　大于

【解析】对一定质量的理想气体，为定值，由p－V图象可知，2p1·V1＝p1·2V1>p1·V1，所以T1＝T3>T2.状态1与状态2时气体体积相同，单位体积内分子数相同，但状态1下的气体分子平均动能更大，在单位时间内撞击器壁单位面积的平均次数更多，所以N1>N2；状态2与状态3时气体压强相同，状态3下的气体分子平均动能更大，在单位时间内撞击器壁单位面积的平均次数较少，所以N2>N3.

11．【解析】设U形管两端竖直朝上时，左、右两边气体的压强分别为p1和p2.U形管水平放置时，两边气体压强相等，设为p，此时原左、右两边气柱长度分别变为l′1和l′2.由力的平衡条件有

p1＝p2＋ρg(l1－l2) ①

式中ρ为水银密度，g为重力加速度大小

由玻意耳定律有

p1l1＝pl′1 ②

p2l2＝pl′2 ③

两边气柱长度的变化量大小相等l′1－l1＝l2－l′2 ④

由①②③④式和题给条件得l′1＝22.5 cm，l′2＝7.5 cm.

12．【解析】开始时活塞位于a处，加热后，汽缸中的气体先经历等容过程，直至活塞开始运动．设此时汽缸中气体的温度为T1，压强为p1，根据查理定律有＝              ①

根据力的平衡条件有p1S＝p0S＋mg ②

联立①②式可得T1＝(1＋)T0 ③

此后，汽缸中的气体经历等压过程，直至活塞刚好到达b处，设此时汽缸中气体的温度为T2；活塞位于a处和b处时气体的体积分别为V1和V2.根据盖—吕萨克定律有＝④

式中

V1＝SH ⑤

V2＝S(H＋h) ⑥

联立③④⑤⑥式解得T2＝(1＋)(1＋)T0

从开始加热到活塞到达b处的过程中，汽缸中的气体对外做的功为W＝(p0S＋mg)h。