新高考物理一轮复习专题15.2　固体、液体和气体 精品练习（含解析）

专题15.2　固体、液体和气体【练】

1．（2022·江苏·南京外国语学校模拟预测）用纸折一只小船静放水面，在船尾P附近沾一点洗洁精，小船会自动加速前进一小段距离，如图甲。现将两纸片a和b对称静放在水盆中的水面中心O两侧，如图乙（　　）

A．小船自动加速前进是因为加入洗洁精后表面张力变大了的缘故

B．小船自动加速前进是因为水的表面张力做功的缘故

C．若在O处滴入少量洗洁精，纸片a和b会绕O点做匀速圆周运动

D．若在O处滴入少量洗洁精，纸片a和b会立即向O点运动

【答案】  B

【解析】AB．小船自动加速前进是因为沾一点洗洁精会减小水的表面张力，与小船另一侧的水面张力不一样大，故小船会移动，表面张力做功，故A错误，B正确；

CD．若在O处滴入少量洗洁精，纸片a和b会向远离O点的方向运动，故CD错误。

故选B。

2．（2022·湖北·鄂南高中高三期中）一定质量的理想气体由状态a变为状态b，再变为状态c，其图像如下图所示。下列说法正确的是（   ）

A．由状态a沿图像变化到状态b气体温度升高

B．由状态b沿图像变化到状态c气体温度升高

C．由状态a沿图像变化到状态b气体要从外界吸热

D．气体在状态c的内能大于在状态a的内能

【答案】  B

【解析】AC．由状态a沿图像变化到状态b，属于等容变化，根据查理定律可得

由状态a沿图像变化到状态b，压强减小，则温度降低，内能减小，气体需要放热，AC错误；

B．由状态a沿图像变化到状态b，属于等圧変化，由盖-吕萨克定律可得

由状态a沿图像变化到状态b，体积增大，温度升高，B正确；

D．对于一定量的气体而言，则有

结合图形代入数据可得

理想气体的内能只与温度有关，因此，气体在状态c的内能等于在状态a的内能，D错误。

故选B。

3．（2022·江苏南通·模拟预测）肥皂泡在阳光下呈现彩色，则（　　）

A．肥皂泡表面水分子间表现为斥力

B．肥皂泡内气体压强小于外部气体压强

C．肥皂泡呈现彩色是由于光的衍射形成的

D．肥皂膜厚度改变会导致彩色条纹移动

【答案】  D

【解析】A．肥皂泡表面水分子间距离r略大于r0，分子间作用力表现为引力，故A错误；

B．肥皂泡稳定时体积不变，泡内气体压强等于外部气体压强，故B错误；

CD．通常而言，不同位置的肥皂膜，厚度不同，因此在膜上的不同位置，来自前后两个面的反射光的路程差不同，在某些位置，这两列波叠加后相互加强，出现了亮条纹，在另一些位置，叠加后相互削弱，出现了暗条纹。由于不同颜色的光波长不同，导致从肥皂膜的前后两面反射的光在不同位置相互加强，所以从肥皂膜上看到的亮条纹的位置也会不同，薄膜上不同颜色的光的条纹的明暗位置不同，相互交错，看上去呈彩色，所以这是薄膜干涉中的色散现象，肥皂膜厚度改变会导致彩色条纹移动，故C错误，D正确。

故选D。

4．（多选）（2022·天津市教育招生考试院高三期中）下列说法正确的是（　　）

A．小昆虫能站在水面上是由于液体表面张力的缘故

B．第二类永动机不可能制成，是因为它违背了能量守恒定律

C．分子间距离增大时，分子间引力和斥力以及分子间作用力的合力均减小

D．晶体熔化时要吸热而温度保持不变，说明晶体在熔化过程中分子势能增加

【答案】  AD

【解析】A．小昆虫能站在水面上是由于液体表面张力的缘故，选项A正确；

B．第二类永动机不可能制成，是因为它违背了热力学第二定律，但不违背能量守恒定律，选项B错误；

C．分子间距离增大时，分子间引力和斥力均减小；当r<r0时分子间作用力的合力随分子间距离增大而减小；当r>r0时分子间作用力的合力随分子间距离增大先增加后减小，选项C错误；

D．晶体熔化时要吸热而温度保持不变，分子平均动能不变，说明晶体在熔化过程中分子势能增加，选项D正确。

故选AD。

5．（多选）（2022·四川雅安·模拟预测）下列说法正确的是（  ）

A．空气中水蒸气的压强越大，人体水分蒸发的越快

B．由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，液面分子间作用力表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势

C．晶体熔化时吸收热量，分子平均动能一定增大

D．密封在容积不变的容器内的气体，若温度升高，则气体分子对器壁单位面积上的平均作用力增大

E．扩散现象在气体、液体和固体中都能发生

【答案】  BDE

【解析】A．空气中水蒸气的压强越大，空气的绝对湿度越大，但人体水分蒸发的快慢与相对湿度有关，不能说明人体水分蒸发的越快，A错误；

B．由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，液面分子间作用力表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势，B正确；

C．晶体熔化时吸收热量，但温度不变，分子平均动能不变，C错误；

D．密封在容积不变的容器内的气体，若温度升高，气体分子无规则运动越剧烈，则气体分子对器壁单位面积上的平均作用力增大，D正确；

E．一切物质的分子都在不停地做无规则运动，所以扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，E正确。

故选BDE。

6．（2022·辽宁·高三开学考试）乒乓球是我国的国球，在世界各类赛场上为我国荣获了诸多荣誉。如果不小心把乒乓球踩瘪了，只要乒乓球没有破裂，就可以用热水浸泡恢复。如图，已知乒乓球导热性能良好，完好时内部气压为大气压，踩瘪后体积变为原体积的，外界温度恒为300K，把乒乓球全部浸入热水中，当球内气压大于等于时，乒乓球刚好开始恢复（体积依然是原体积的）。求：

（1）乒乓球被踩瘪但没有破裂时的内部气体压强（用表示）；

（2）要使乒乓球刚好开始恢复时热水的温度。

【答案】  （1）；（2）350K

【解析】（1）设乒乓球原体积为V，踩瘪后压强为，有

得

（2）踩瘪后到开始准备恢复为等容过程，由题知外界温度恒为

开始恢复时温度为，有

解得

7．（2022·甘肃白银·高三开学考试）如图所示，固定斜面上端有一定滑轮，用绕过滑轮的轻绳将质量为m的物块与轻质活塞连接，活塞与导热性能良好的汽缸间封闭有一定质量的理想气体，其质量远小于m，汽缸静止在斜面上。当环境的热力学温度时，缸内封闭气体的体积为。已知活塞的横截面积为S，重力加速度大小为g，外界大气压恒为，斜面与轻绳均足够长，不计活塞的质量及一切摩擦。

（1）若环境的温度缓慢降低，求缸内气体的体积为时环境的热力学温度T；

（2）若不降低环境的温度，剪断轻绳，汽缸沿斜面下滑，求活塞稳定后缸内气体的体积V。

【答案】  （1）；（2）

【解析】（1）缸内气体做等压变化，根据盖一吕萨克定律有

解得

（2）当汽缸静止时，对活塞，根据物体的平衡条件有

对物块，根据物体的平衡条件有

经分析可知，将轻绳剪断，活塞稳定后，缸内气体的压强为

根据玻意耳定律有

解得

8．（2022·广西·高三开学考试）如图所示，两个导热良好的汽罐A和B通过一体积不计的细管相连，两光滑活塞A和B封闭有一定质量的空气，初始时刻，两活塞距汽罐底的距离均为h，不考虑活塞的厚度，且SB=2SA=2S，活塞B的质量为2m，B活塞到两个光滑卡子MN的距离为，外界大气压为p0，，则：

（1）活塞A的质量多大；

（2）在两活塞上分别缓慢加上质量为m的沙子，稳定后两边活塞距汽罐底的距离分别为多高。

【答案】  （1）m；（2）0，

【解析】（1）对A活塞进行受力分析有

对B活塞进行受力分析有

解得

（2）加上质量为m的沙子后，对A活塞进行受力分析有

解得

对B活塞进行受力分析有

解得

则表明A活塞到达了汽罐A的底部，稳定后A活塞距汽罐底的距离为0，对B活塞中的气体有

解得

表明活塞B到达了顶部与卡子MN发生挤压，则B活塞距汽罐底的距离为

9．（2022·江西·赣州市赣县第三中学高三期中）如图所示，竖直放置的汽缸缸体质量m=10kg，轻质活塞的横截面积S=510-3m2，活塞上部的汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞的下表面与劲度系数k=2.5103N•m的轻弹簧相连，活塞不漏气且与汽缸壁无摩擦、当汽缸内气体的热力学温度T0=450K时，缸内气柱长L=50cm，汽缸下端距水平地面的高度h=6cm，现使缸内气体的温度缓慢降低，已知大气压强p0=1.0105Pa，取重力加速度大小g=10m/s2。求：

（1）汽缸刚接触地而时，缸内气体的热力学温度T1；

（2）弹簧刚恢复原长时，缸内气体的热力学温度T2。

【答案】  （1）T0=396K；（2）T2=300K

【解析】（1）汽缸缓慢下降至汽缸下端边缘刚好接触地面的过程，缸内气体压强不变，则弹簧弹力不变，则有

解得

（2）设弹簧初状态的压缩量为x，气体初状态的压强为p1，弹簧刚好恢复原长时，缸内气体的压强为p0，则有

解得

10．（2022·上海市建平中学高三期中）一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程回到原状态，其图像如图所示。下列判断正确的是（　　）

A．过程中气体一定吸热

B．过程中气体既不吸热也不放热

C．过程中外界对气体所做的功等于气体所放的热

D．b和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数相同

【答案】  A

【解析】A．过程图线的延长线过原点，根据查理定律可知气体经历等容变化，对外界做功为零，而气体温度升高，内能增大，根据热力学第一定律可知气体一定吸热，故A正确；

B．过程中气体经历等温变化，压强减小，根据玻意耳定律可知气体体积增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律可知气体一定吸热，故B错误；

C．过程气中气体经历等压变化，温度降低，内能减小，根据盖—吕萨克定律可知气体体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知外界对气体所做的功小于气体所放的热，故C错误；

D．b和c两个状态中，气体温度相同，分子平均动能相同，但b状态比c状态压强大，所以b状态下容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数比c状态多，故D错误。

故选A。

11．（2022·山西临汾·高三期中）如图所示，一定质量的理想气体分别经历a→b和a→c两个过程，则（   ）

A．状态a的内能大于状态b B．状态a的体积大于状态b

C．a→c过程中气体吸收热量 D．a→c过程中所有气体分子热运动速率增大

【答案】  C

【解析】A．由图可知，状态a的温度小于状态b，状态a的内能小于状态b，A错误；

B．p—T图像中，Oa的斜率大于Ob，则状态a的体积小于状态b，B错误；

C．a→c过程中，体积变大，对外做功，温度升高，内能变大，气体一定吸收了热量，C正确；

D．a→c过程中气体温度升高，气体分子热运动的平均速率增大，但并非所有分子的速率都增大，D错误。

故选C。

12．（多选）（2022·四川绵阳·一模）一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其图像如图所示。整个过程中，气体在（　　）

A．状态a时的分子平均动能最小

B．状态b时的内能最小

C．ab过程中，温度不断下降

D．bc过程中的始末状态，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数减少

E．ca过程中，外界对气体做功100J

【答案】  ADE

【解析】A．根据理想气体状态方程有

结合图像可知

理想气体的平均动能由温度决定，状态a的温度最低，则状态a时的分子平均动能最小，A正确；

B．理想气体的内能由温度决定，状态a的温度最低，则状态a时的内能最小，B错误；

C．ab过程中，体积不变，压强增大，则温度升高，C错误；

D．由于

则bc过程中的始末状态，体积逐渐增大，压强逐渐减小，温度不变，则容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数减少，D正确；

E．ca过程中，体积减小，外界对气体做功为

E正确。

故选ADE。

13．（多选）（2022·江西·赣州市赣县第三中学高三期中）下列说法正确的是（　　）

A．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的无规则运动，能够反映液体分子的无规则运动

B．已知阿伏伽德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可算出气体分子的体积

C．晶体在熔化过程中温度保持不变，但其内能在增大

D．一定质量的理想气体经等温压缩后，外界对气体做功，其内能增大

E．一切与热现象有关的自发宏观过程都具有方向性，总是向分子热运动无序性更大的方向进行

【答案】  ACE

【解析】A．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的无规则运动，能够反映液体分子的无规则运动，A正确；

B．已知阿伏伽德罗常数、气体的摩尔质量和密度，算出的是气体分子占据空间的体积，B错误；

C．晶体在熔化过程中温度保持不变，但分子势能增大，故内能增大，C正确；

D．一定质量的理想气体经等温压缩后，外界对其做功，温度不变，因此其内能不变，D错误；

E．一切与热现象有关的自发宏观过程都具有方向性，总是向分子热运动无序性更大的方向进行，E正确。

故选ACE。

14．（2022·四川雅安·模拟预测）如图所示，长为L、内壁光滑的容器，右端中心处开有圆孔。一定质量的某种理想气体被一个质量与厚度均不计的可自由移动的活塞封闭在容器内，开始时气体温度为27℃，活塞与容器底距离为。现对气体缓慢加热，已知外界大气压强为p0，绝对零度为-273℃，求温度加热到227℃时容器内气体的压强？

【答案】 

【解析】设活塞刚移到容器底部时气体温度为t，容器横截面积为S，初态

，

末态为

，

由等压变化规律

解得

活塞移至顶端后，气体温度继续升高的过程是等容变化过程，有

解得

15．（2022·四川绵阳·一模）如图所示，粗细均匀的气缸A、B，A的底面积是B的4倍，其下端由体积可忽略的细管连通，并安装有电热丝，A上端封闭，B上端与大气连通，两气缸除A顶部导热外，其余部分均绝热。两气缸中各有一活塞a、b，活塞下方充有氮气，活塞a上方充有氧气。现将整个装置置于大气压为，温度为280K环境中，当氮气温度与环境温度相同时，活塞a离气缸顶的距离是，活塞b在距离气缸顶部距离是。大气压强保持不变，不计活塞的质量和体积，忽略摩擦。

（1）环境温度缓慢升高，求活塞b升至顶部时氧气的温度；

（）保持（1）中环境温度不变，继续用电热丝缓慢加热氮气，当活塞a距离气缸顶部的距离为时，求氮气的压强。

【答案】  （1）420K；（2）

【解析】（1）环境温度缓慢升高过程中，氧气等压变化，设B缸底面积为S，环境初始温度为T1，氧气初始体积为V1，则

V1=4S

活塞b升至顶部时的氧气温度为T2后，设活塞a下降高度为h1，氧气体积为V2，则

4Sh1=S

V2=4S（h1+）

解得

T2=420 K

（2）活塞b升至顶部后，由于电热丝加热，活塞a开始向上移动，直至活塞上升到距离顶部，活塞a上方的氧气经历等温过程，设氧气初始状态的体积为，压强为，末态体积为V2'，压强为p2'，则由题意可知

由玻意耳定律得

p1'V1'＝p2'V2'

解得

p2'=

16．（2022·全国·高三开学考试）一根粗细均匀的细玻璃管（一端开口，一端封闭）长为1m，内装有长为25cm的水银柱，当开口向上竖直放置时，管内空气柱长度为44cm，外界大气压为75cmHg。

（1）将玻璃管缓慢转动至水平放置，求此时空气柱的长度；（保留1位小数）

（2）将玻璃管缓慢转动至开口向下竖直放置，求此时空气柱的长度。

【答案】  （1）58.7cm；（2）80cm

【解析】（1）依题意，将玻璃管缓慢转动至水平放置，根据玻意耳定律，有

式中

代入求得此时空气柱的长度

（2）将玻璃管缓慢转动至开口向下竖直放置，假设水银未漏出，此时封闭气体的压强为

根据玻意耳定律，有

求得此时封闭气体体积为

显然

说明有水银漏出，设保留在管内水银的长度为，则封闭气体的体积为，由玻意耳定律，有

联立求得

所以此时空气柱的长度为80cm。

17．（2022·河北沧州·高三开学考试）如图甲所示，一缸壁导热的汽缸水平放置，用质量为m的活塞封闭一定量的理想气体，活塞与汽缸底部用一原长为l、劲度系数为k的轻质弹簧连接，当封闭气体的温度为时，弹簧恰处于自然状态。现缓慢将汽缸转动到开口向上竖直放置，如图乙所示，此时活塞距汽缸底部的距离为。已知外界大气压强为，活塞面积为S，忽略活塞与汽缸壁间的摩擦、汽缸无漏气，不计弹簧的体积，环境温度保持不变。求：

（1）弹簧的劲度系数；

（2）使汽缸内气体温度缓慢升高，则当弹簧恢复原长时，缸内气体的压强和温度。

【答案】  （1）；（2）；

【解析】（1）开始时气体的压强

体积

汽缸竖直时，气体的压强满足

体积

根据玻意耳定律可知

解得

（2）当弹簧恢复原长时，缸内气体的压强

解得

气体的体积

根据查理定理

解得

18．（2022·河北邢台·高三开学考试）如图所示，一竖直导热气缸静置于水平桌面上，导热活塞将气缸分隔成体积比为2：1的A、B两部分，每部分都密闭有一定质量的理想气体，在竖直平面内将气缸缓慢旋转180°，稳定后两部分气体体积相等。已知活塞的质量为M，横截面积为S，重力加速度为g，外界温度保持不变，不计活塞和气缸间的摩擦，整个过程不漏气，求初始时刻A部分气体的压强。

【答案】 

【解析】设初态时B部分气体的压强为，气体体积为，A部分气体的压强为，气体体积为，由题意有

末态时B部分气体的压强为，气体体积为，A部分气体的压强为，气体体积为，由题意有

对A部分气体由等温变化规律有

对B部分气体由等温变化规律有

解得

19．（2022·北京·高考真题）如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，沿图示路径先后到达状态b和c。下列说法正确的是（   ）

A．从a到b，气体温度保持不变 B．从a到b，气体对外界做功

C．从b到c，气体内能减小 D．从b到c，气体从外界吸热

【答案】  D

【解析】AB．一定质量的理想气体从状态a开始，沿题图路径到达状态b过程中气体发生等容变化，压强减小，根据查理定律，可知气体温度降低，再根据热力学第一定律U = Q＋W，由于气体不做功，内能减小，则气体放热，AB错误；

CD．一定质量的理想气体从状态b沿题图路径到达状态c过程中气体发生等压变化，体积增大，根据，可知气体温度升高，内能增大，再根据热力学第一定律U = Q＋W，可知b到c过程吸热，且吸收的热量大于功值，C错误、D正确。

故选D。

20．（2022·重庆·高考真题）某同学探究一封闭气缸内理想气体的状态变化特性，得到压强p随温度t的变化如图所示。已知图线Ⅰ描述的是体积为的等容过程，当温度为时气体的压强为；图线Ⅱ描述的是压强为的等压过程。取为，求

①等容过程中，温度为时气体的压强；

②等压过程中，温度为时气体的体积。

【答案】  ①；②

【解析】①在等容过程中，设0℃时气体压强为p0；根据查理定律有

解得

②当压强为p2，温度为0℃时，设此时体积为V2，则根据理想气体状态方程有

解得

21．（2021·重庆·高考真题）定高气球是种气象气球，充气完成后，其容积变化可以忽略。现有容积为的某气罐装有温度为、压强为的氦气，将该气罐与未充气的某定高气球连通充气。当充气完成后达到平衡状态后，气罐和球内的温度均为，压强均为，为常数。然后将气球密封并释放升空至某预定高度，气球内气体视为理想气体，假设全过程无漏气。

（1）求密封时定高气球内气体的体积；

（2）若在该预定高度球内气体重新达到平衡状态时的温度为，求此时气体的压强。

【答案】  （1）；（2）

【解析】（1）设密封时定高气球内气体体积为V，由玻意耳定律

解得

（2）由查理定律

解得

22．（多选）（2020·江苏·高考真题）玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史，它是一种非晶体。下列关于玻璃的说法正确的有（　　）

A．没有固定的熔点

B．天然具有规则的几何形状

C．沿不同方向的导热性能相同

D．分子在空间上周期性排列

【答案】  AC

【解析】根据非晶体的特点可知非晶体是指组成物质的分子（或原子、离子）不呈空间有规则周期性排列的固体。它没有一定规则的外形。它的物理性质在各个方向上是相同的，叫“各向同性”。它没有固定的熔点。

故选AC。