2020届高考物理总复习热学核心素养提升练三十七固体液体与气体含解析新人教版选修3.docx

固体、液体与气体(45分钟100分)一、选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分，全部为多选题)1.(2018衡水模拟)以下对固体和液体的认识，正确的有()A.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体B.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C.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D.液体汽化时吸收的热量等于液体分子克服分子引力做的功E.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【解析】选B、C、E。烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明云母片是晶体，故A项错误；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B项正确；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C项正确；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D项错误；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，选项E正确。2.(2018泰安模拟)关于液体的表面张力，下列说法项正确的是 ()A.液体与大气相接触的表面层内，分子间的作用表现为相互吸引B.液体表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部C.布雨伞能够遮雨，其原因之一是液体表面存在张力D.荷叶上的露珠呈球形的主要原因是液体的表面张力E.露珠由空气中的水蒸气凝结而成，凝结过程中分子间的引力、斥力都减小【解析】选A、C、D。液体与大气相接触，表面层内分子之间的距离大于内部分子之间的距离，所受其他分子间的作用表现为相互吸引，故A项正确；表面张力使液体表面有收缩的趋势，它的方向跟液面相切，故B项错误；雨水不能透过布雨伞，是因为液体表面存在张力，故C项正确；荷叶上小水珠呈球状，是由于液体表面张力使其表面积具有收缩到最小趋势的缘故，故D 项正确；根据分子力的特点可知，空气中的水蒸气凝结而成露珠的过程中分子之间的距离减小，则此过程中分子间引力、斥力都增大，故E项错误。【加固训练】下列说法中不正确的是()A.浸润和不浸润是分子力作用的表现B.相对湿度是100%，表明在当时的温度下，空气中水蒸气已达到饱和状态C.温度不变时，饱和汽压随饱和汽体积的增大而增大D.干湿泡湿度计的干泡与湿泡的示数差越小，相对湿度越大E.水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在干净的玻璃板上却不能，这是因为油脂可以使水的表面张力增大【解析】选C、D、E。浸润和不浸润现象都是分子力作用的表现，故A项正确；相对湿度是指水蒸气的实际压强与该温度下水的饱和汽压之比，相对湿度是100%，表明在当时温度下，空气中水汽已达饱和状态，故B项正确；饱和汽压与饱和汽体积无关，仅仅与温度有关，故C项错误；干湿泡湿度计的湿泡温度计与干泡温度计的示数差距越大，说明湿泡的蒸发非常快，空气的相对湿度越小，故D项错误；水对油脂表面是不浸润的所以成水珠状，水对玻璃表面是浸润的，无法形成水珠，表面张力是一样的。故E项错误。3.一定质量的理想气体经历一系列变化过程，如图所示，下列说法正确的是()A.bc过程中，气体压强不变，体积增大B.ab过程中，气体体积增大，压强减小C.ca过程中，气体压强增大，体积不变D.ca过程中，气体内能增大，体积变小E.ca过程中， 气体从外界吸热，内能增大【解析】选B、C、E。bc过程中，气体压强不变，温度降低，根据盖吕萨克定律=C得知，体积应减小，故A项错误；ab过程中气体的温度保持不变，即气体发生等温变化，压强减小，根据玻意耳定律pV=C得知，体积增大，故B项正确；ca过程中，由题图可知，p与T成正比，则气体发生等容变化，体积不变，故C项正确，D项错误；一定质量的理想气体的内能只与气体温度有关，并且温度越高气体的内能越大，则知ca过程中，温度升高，气体内能增大，而体积不变，气体没有对外做功，外界也没有对气体做功，所以气体一定吸收热量，故E项正确。4.将横截面积为S的圆柱形汽缸固定在铁架台上，内有可自由移动的轻质活塞，活塞通过轻杆与重物m相连，将一团燃烧的轻质酒精棉球经阀门K放置于活塞上，棉球熄灭时立即关闭阀门K，此时活塞距离汽缸底部为L。之后，缸内气体冷却至环境温度时，重物上升高度为。已知环境温度恒为27，外界大气压为p0，缸内气体可以看作是理想气体，则()A.重物离开地面稳定后，气体压强可能大于p0B.重物离开地面稳定后，气体压强一定小于p0C.酒精棉球熄灭的瞬间，缸内气体的温度t可能等于120D.酒精棉球熄灭的瞬间，缸内气体的温度t可能等于140【解析】选B、D。酒精棉球熄灭时，活塞受到封闭气体向下的压力，大气压向上的支持力，由平衡得：p1S=p0S，解得：p1=p0，此时体积为：V1=LS，温度为：T1=273+t，重物被吸起稳定后，活塞受绳子的拉力，封闭气体向下的压力和大气压向上的支持力，由平衡得：p2S+mg=p0S，解得：p2=p0-p0，此时体积为：V2=0.75LS，温度为T2=(273+27) K=300 K，由理想气体状态方程=C得：t=140。5.如图所示，一个内壁光滑与外界不发生热传递的汽缸固定在地面上，缸内活塞下方封闭着一定量的气体(不计分子间的作用力)，活塞与外界也不发生热传递，若突然用竖直向上的力F将活塞向上拉一些，缸内封闭着的气体()A.分子平均动能不变B.单位时间内缸壁单位面积上受到气体分子碰撞的次数减少C.分子数密度减小D.分子对缸壁的平均撞击力减小E.若活塞重力不计，拉力F对活塞做的功等于缸内气体的内能改变量【解析】选B、C、D。向上拉活塞时，气体体积变大，气体对外做功，W0，由于汽缸与活塞是绝热的，在此过程中气体既不吸热，也不放热，则Q=0，由热力学第一定律可知，U=W+QT2，因此气体达到缸口之后做等容变化，开始时对活塞根据平衡得：p2=p1=p0+=Pa=1.1105 Pa由查理定律得=即：=解得：p3=1.21105 Pa答案：(1)527 (2)1.21105 Pa【加固训练】 (2018大连模拟)如图所示，一个直立的汽缸由截面积不同的两个圆筒组成，活塞A、B用一根长为2L的不可伸长的轻绳连接，它们可以在筒内无摩擦地上、下滑动，它们的截面积分别为SA=30 cm2，SB=15 cm2，活塞B的质量mB=1 kg。A、B之间封住一定质量的理想气体，A的上方和B的下方均与大气相通，大气压始终保持为p0=1.0105Pa，重力加速度g=10 m/s2。求：(1)初状态汽缸内气体温度T1=540 K，压强p1=1.2105Pa，此时轻绳上的拉力大小。(2)当汽缸内气体温度缓慢降低到T2=330 K时，A、B活塞间轻绳的拉力大小。【解析】(1)设绳中张力为 F1对活塞 B受力分析：p1SB+mBg=p0SB+F1解得 F1=40 N (2)气体先经历等压降温，体积减小，A、B一起向下缓慢移动，设当 A刚达汽缸底部时对应的温度为 T1则 =得：T1=360 K温度继续降低，气体经历等容降温，压强变小，当温度T2=330 K时，设对应的气体压强为 p2则=得：p2=1.1105Pa对活塞B受力分析：p2SB+mBg=p0SB+F2可得此时绳中张力F2=(p2-p0)SB+mBg=25 N 答案：(1)40 N(2)25 N8.(14分)一根两端开口、粗细均匀的长直玻璃管横截面积为S=210-3m2，竖直插入水面足够宽广的水中且固定。管中有一个质量为m=0.4 kg的密闭活塞，封闭一段长度为L0=66 cm的气体，气体温度T0=300 K，如图所示。开始时，活塞处于静止状态，不计活塞与管壁间的摩擦。外界大气压强p0=1.0105Pa，水的密度=1.0103kg/m3，取g=10 m/s2。现保持管内封闭气体温度不变，用竖直向上的力F缓慢地拉动活塞。当活塞上升到某一位置时停止移动，此时F=6.0 N，求这时管内外水面的高度差和管内气柱的长度。【解析】当活塞静止时有p1S=p0 S+mg知气体初状态的压强为：p1=p0+代入数据得：p1=1.02105 Pa当 F=6.0 N时，由p2 S+F=p0 S+mg得气体末状态压强为：p2=p0+代入数据得：p2=9.9104Pa又 p2=p0-gh得管内外液面的高度差为：h=0.1 m由玻意耳定律得：p1L1S=p2 L2 S其中 L1=L0=66 cm解得空气柱长度：L2=68 cm答案：0.1 m68 cm9.(14分)(2018全国卷)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。【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、右两边气体长度分别变为l1和l2。由力的平衡条件有p1=p2+g(l1-l2)式中为水银密度，g为重力加速度。由玻意耳定律有p1l1=pl1p2l2=pl2l1-l1=l2-l2由式和题给条件得l1=22.5 cml2=7.5 cm答案：22.5 cm7.5 cm【加固训练】(2017全国卷)如图，容积均为V的汽缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通，阀门K2位于细管的中部，A、B的顶部各有一阀门K1、K3，B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)。初始时，三个阀门均打开，活塞在B的底部；关闭K2、K3，通过K1给汽缸充气，使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1。已知室温为27 ，汽缸导热。(1)打开K2，求稳定时活塞上方气体的体积和压强。(2)接着打开K3，求稳定时活塞的位置。(3)再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20 ，求此时活塞下方气体的压强。【解析】(1)设打开K2后，稳定时活塞上方气体的压强为p1，体积为V1。依题意，被活塞分开的两部分气体都经历等温过程。由玻意耳定律得：p1V =p0V ；(3p0 )V =p1(2V-V1)；联立解得： V1= ，p1=2p0(2)打开K3后，由上式知活塞必上升。设在活塞下方气体与A中气体的体积之和为V2(V22V) ，活塞下方气体压强为p2。由玻意耳定律得：(3p0 )V = p2 V2 ，可得：p2=p0；由上式可知，打开K3后活塞上升到B的顶部为止，此时p2=p0。(3)设加热后活塞下方气体压强为p3，气体温度从T1 =300 K上升到T2 = 320 K的等容过程中，由查理定律得：=；将有关数据代入解得：p3=1.6p0。答案(1) 2p0(2)顶部 (3) 1.6p010.(14分)(2019大连模拟)一端封闭的圆筒，由两个截面积相同的活塞A和B隔成两部分空间，各封闭着一定量的气体，活塞A和B跟圆筒紧密接触，表面光滑而不漏气，中心用一根轻弹簧相连接，活塞B的质量是20 kg，当圆筒开口向上直立放置时，弹簧恰无形变，长为25.5 cm，活塞B与圆筒底相距20 cm。当圆筒水平放置时，活塞B与圆筒底相距26 cm，活塞A、B间相距27.5 cm，如图所示。假设大气对活塞A的压力为1 000 N，气体温度不变，g取1