第二章 气体、固体和液体 综合测试-2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修三册

第=page11页，共=sectionpages11页第二章气体、固体和液体综合测试本试卷共4页，15小题，满分100分，考试用时75分钟。一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.有关热平衡的说法正确的是()A.如果两个系统在某时刻处于热平衡状态，则这两个系统永远处于热平衡状态

B.热平衡定律只能研究三个系统的问题

C.如果两个系统彼此接触而不发生状态参量的变化，这两个系统又不受外界影响，那么这两个系统一定处于热平衡状态

D.两个处于热平衡状态的系统，温度可以有微小的差别2.下列说法错误的是()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3.关于固体、液体、气体和物态变化，下列说法中正确的是()A.晶体一定具有各向异性的特征

B.液体表面张力是液体内部分子间的相互作用

C.0℃的铁和0℃的铜，它们的分子平均速率相同

D.一定质量的某种理想气体状态改变时，内能不一定改变4.一定质量的理想气体经过一系列过程，如图所示．下列说法中正确的是()A.a→b过程中，气体体积增大，压强减小

B.b→c过程中，气体压强不变，体积增大

C.c→a过程中，气体压强增大，体积变小

D.c→a过程中，气体内能增大，体积变小5.如图所示，足够长U型管内分别由水银封有L1、L2两部分气体，则下列陈述中正确是()A.只对L1加热，则h增大，气柱L2长度不变

B.只对L1加热，则h减小，气柱L2长度减少

C.若在右管中注入一些水银，L1将增大

D.使L1、6.竖直放置的粗细均匀，两端封闭的细长玻璃管中，有一段水银柱将管中气体分为A和B两部分，如图所示。已知两部分气体A和B的体积关系是VB=3VA，将玻璃管温度均升高相同温度的过程中，水银将(A.向A端移动 B.向B端移动

C.始终不动 D.以上三种情况都有可能7.一定质量理想气体的状态变化如图所示，则该气体()A.状态b的压强大于状态c的压强 B.状态a的压强大于状态b的压强

C.从状态c到状态d，体积减小 D.从状态a到状态c，温度不变二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。8.中医拔火罐的物理原理是利用火罐内外的气压差使罐吸附在人体上，进而可以养疗。如图所示，是治疗常用的一种火罐。使用时，先加热罐中气体，然后迅速按到皮肤上，降温后火罐内部气压低于外部，从而吸附在皮肤上。某次使用时，先将气体由300K加热到400K，按在皮肤上后，又降至300K，由于皮肤凸起，罐内气体体积变为罐容积的1516。以下说法正确的是（）A.加热后罐内气体质量是加热前的34

B.加热后罐内气体质量是加热前的37

C.温度降至300K时，罐内气体压强变为原来的34

D.温度降至300K9.如图所示，D→A→B→C表示一定质量的某种气体状态变化的一个过程，则下列说法正确的是()A.D→A是一个等温过程

B.A→B是一个等容过程

C.A与B的状态参量相同

D.B→C体积减小，压强减小，温度不变10.如图所示，竖直放置的导热气缸内用活塞封闭着一定质量的理想气体，活塞的质量为m，横截面积为S，缸内气柱高度为2h.现在活塞上缓慢添加砂粒（加砂过程中气体温度保持不变），直至缸内气柱的高度变为h，然后再对气缸缓慢加热，以使缸内气体温度逐渐升高，让活塞恰好回到原来位置．已知大气压强为p0，环境温度恒为T0，重力加速度为g，不计活塞与气缸间摩擦．下列说法正确的是()A.所添加砂粒的总质量为m+p0Sg

B.所添加砂粒的总质量为2m+p0Sg

三、填空题：本题共2小题，每空2分，共12分。11.(1)唐诗《观荷叶露珠》中“霏微晓露成珠颗”中的荷叶和露水表现为________（填“不浸润”或“浸润”），小草、树叶上的小露珠常星球形，主要是________的作用．晶体在熔化过程中吸收的热量全部用来破坏空间点阵，分子势能________（填“增加”“减少”或者“保持不变”），分子动能________（填“增加”“减少”或者“保持不变”），所有晶体有固定的熔点．12.在冬季，某同学利用DIS系统对封闭在注射器内的一定质量的气体作了两次等温过程的研究。第一次是在室温下通过推、拉活塞改变气体体积，并记录体积和相应的压强；第二次在较高温度环境下重复这一过程。(1)结束操作后，该同学绘制了这两个等温过程的p−1V关系图线，如图。则反映气体在第二次实验中的p−1V关系图线的是___________（选填“1”或“(2)该同学是通过开启室内暖风空调实现环境温度升高的。在等待温度升高的过程中，注射器水平地放置在桌面上，活塞可以自由伸缩。则在这一过程中，管内的气体经历了一个___________（选填“等压”“等温”或“等容”）的变化过程。四、计算题：本题共3小题，13题14分，14题14分，15题14分，共42分。13.如图所示，一端封闭、粗细均匀的U形玻璃管开口向上竖直放置，管内用水银将一段气体封闭在管中，当温度为280 K时，被封闭的气柱长L=25 cm，两边水银柱高度差h=5 cm，大气压强p0=75 cmHg(1)为使左端水银面下降h1(2)封闭气体的温度保持(1)问中的值不变，为使两液面相平，需从底端放出的水银柱长度为多少。

14.如图所示为一均匀薄壁U形管，左管上端封闭，右管上端开口且足够长，管的横截面积为S，管内装有密度为ρ的液体。右管内有一质量为m的活塞搁在固定卡口上，卡口与左管上端等高，活塞与管壁间无摩擦且不漏气。温度为T0时，左、右管内液面等高，两管内空气柱（可视为理想气体）长度均为L，压强均为大气压强p0，重力加速度为g，现使左、右两管温度同时缓慢升高，在活塞离开卡口上升前，左、右两管液面保持不动。问：

(1)当温度升高到多少时，右管活塞开始离开卡口上升

(2)当温度升高到多少时，两管液面高度差为L₂

15.如图所示，两个固定的导热良好的水平汽缸，由水平硬杆相连的活塞面积SA=100 cm2，SB=20 cm2。两汽缸通过一带阀门K的细管连通，最初阀门关闭，A内有理想气体，B内为真空。两活塞分别与各自汽缸底相距a=b=50 cm，活塞静止。（设环境温度保持不变，不计摩擦，大气压强一定，细管体积可忽略不计）

(1)将阀门K打开，足够长时间后，活塞停在何处？

(2)将阀门K关闭，用打气筒向A汽缸中缓慢充入压强为1.5个大气压的理想气体，使活塞回到原位置，则充入的气体体积为多少？

答案解析【答案】1.C 2.A 3.D 4.A 5.D 6.B 7.A8.AD 9.AB 10.AD 11.不浸润；液体表面张力；增加；保持不变。12.(1)1;(2)等压。13.解：（1）设左端水银面下降前封闭气体的压强为p1，温度为T1，体积为V1，则：p1=70cmHg；V1=LS；

左端水银面下降后封闭气体的压强为p2，温度为T2，体积为V2，则：p2=80cmHg；V2=(L+h1)S；

由理想气体状态方程得：p1V1T1=p2V2T14.解：(1)活塞刚离开卡口时，对活塞受力分析，受重力，外界大气向下的压力和左管气体向上的压力

由平衡得：mg+p0S=p1S

解得：p即：温度升高到T0(1+mgp0S)时，右管活塞开始离开卡口上升，

(2)以左管内气体为研究对象，其末状态有：V2=32LS，p15.解：(1)阀门关闭时，对两活塞整体为研究对象，根据平衡得：

pASA−p0SA+p0SB=0，

解得：pA=0.8p0,

打开阀门K稳定后，设气体压强为pA′，以两个活塞和杆为整体有：

pA′SA−p0SA+p0SB−pA′SB=0，

解得：pA′=p0,

【解析】1.【分析】

首先知道热平衡的定义，知道影响的因素；知道温度是判断系统热平衡的依据；据此分析判断即可。

一般来说，描述系统状态的参量不只温度一个，热平衡是两个系统相互影响的最终结果。

【解答】解：A、两个系统在某时刻处于热平衡状态，如果受外界影响，平衡状态可能被破坏，故A错误；

B、热平衡定律可以是研究两个系统的问题，故B错误；

C、由热平衡的定义知如果两个系统彼此接触而不发生状态参量的变化，这两个系统又不受外界影响，那么这两个系统一定处于热平衡状态，故C正确；

D、温度是热平衡的标志，必须相同，故D错误。

故选：C。2.【分析】

该题通过晶体和非晶体的特性进行判断；单晶体是具有一定的规则外形，各向异性，具有固定的熔点；非晶体没有固定的熔点，没有规则的几何外形，表现各向同性，由此可判断各选项的正误。解答该题要熟练的掌握晶体和非晶体的特性。

【解答】

A.将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒还是晶体，故A错误；

B.固体可以分为晶体和非晶体两类，单晶体在不同方向上各向异性，有些具有不同的光学性质，故B正确；

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，例如石墨和金刚石，故C正确；

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，例如天然石英是晶体，熔融过的石英却是非晶体；把晶体硫加热熔化(温度超过300℃)再倒进冷水中，会变成柔软的非晶硫，再过一段时间又会转化为晶体硫，故D正确。

本题选择错误的，故选A。3.【分析】

此题考查表面张力、内能、晶体、温度的微观意义等，要注意明确温度是分子平均动能的标志。

晶体又分为单晶和多晶体，单晶体一定具有规则形状，且单晶体有各向异性的特征，多晶体有各向同性。液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，所以液体表面存在表面张力。温度是分子热运动平均动能的标志，温度相同的两物体中，分子热运动平均动能相同。一定质量的理想气体的内能，只跟温度有关。温度改变时，其内能一定改变。【解答】

A、单晶体有各向异性的特征，多晶体有各向同性，故A错误；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，不是液体内部分子间的相互作用，故B错误；C、温度是分子热运动平均动能的标志，0℃的铁和0℃的铜，它们的分子平均动能相同，由于分子质量不同，则分子平均速率不同，故C错误；D、一定质量的理想气体的状态改变时，若温度不变，则其内能不变，故D正确。故选：D。4.【分析】

本题考查理想气体状态方程，玻意耳定律，盖−吕萨克定律，明确在各个变化过程中的变量与不变量，从而运用相关规律是解题关键。

【解答】

A.a→b过程中，温度不变，即发生等温变化，由玻意耳定律paVa=pbVb，pa>pb，可得Va<Vb，因此体积增大，压强减小，故A正确；

B.b→c过程中，压强不变，根据盖−吕萨克定律VbT5.【分析】

只加热时右边气体的压强保持不变，利用假设法判断左边气体体积的变化，若在右管中注入一些水银，L1将增大。

做好本题的关键是知道两边气体压强大小的影响因素，再利用理想气体实验定律判断各物理量的变化。

【解答】

AB.只对L1加热假设体积不变，则压强增大，所以L1增大、h减小，气柱L2长度不变，因为此部分气体做等温变化，故AB错误；

C.若在右管中注入一些水银，L2压强增大，L1的压强与h长度的水银柱产生的压强之和随之增大，故L 1将减小，故C错误；

D.使L1、L2同时升高相同的温度，假设气体体积不变，L6.【分析】假设液柱不动，是解决问题的重要思路

【解答】假设水银柱不动，两部分气体都做等容变化，根据查理定律，pT=ΔpΔT，所以Δp=pTΔT，两部分气体初状态温度T相同，升高的温度ΔT相同，初状态气体A的p7.【分析】V−T图象中，等压线是过原点的一条倾斜直线，而且倾角越大，压强越小，只要作出过abcd四点等压变化线，即可判断各点的压强关系。本题考查气体的状态方程中对应的图象，在V−T图象中等压线为过原点的直线。要注意研究过程中哪些量不变，哪些量变化。【解答】分别过abcd四个点作出等压变化线，如下图所示；

AB、保持体积不变，温度越高，则压强越大可知，在V−T图象中，倾角越大，压强越小，所以pa<pd<pc<pb，故A正确，B错误；

C、由图象可知，状态c到状态d8.【分析】

本题主要考查理想气体的状态方程和盖−吕萨克定律的应用。本题的答题关键是明确：火罐加热前后，气体可看作等压变化；火罐按在皮肤上后，应用理想气体的状态方程。

【解答】

AB.设火罐加热前的状态参量分别为p0、T0、V0，加热后状态参量分别为p0、T′、V′，由题意可知气体的状态参量：T0=300K、T′=400K，根据盖−吕萨克定律V0T0=V′T′，解得V0V′=34，则火罐剩余的气体质量是加热前的34，故A正确，B错误；

CD.设火罐按在皮肤上时气体初始状态参量分别为p19.【分析】

本题考查气体状态变化的图像问题。

p−1V纵坐标表示压强，横坐标表示体积的倒数，本题反映压强、体积、温度之间的变化关系，做题过程要看什么在变，什么没有变。A.图线D→A段的斜率不变，由气态方程pVT=C和数学知识可知p=CTV，斜率CT不变，C为常数，故温度T不变，所以D→A是一个等温过程，故A正确；

B.由图看出A→B过程中气体的体积不变，是等容过程，故B正确；

C.A与B的体积相同，由气态方程pVT=C分析可知体积不变，压强与热力学温度成正比，TA<TB，A与10.【分析】

本题关键是利用活塞根据平衡求解封闭气体的压强，然后根据玻意而定律和盖吕萨克定律列式求解即可。

(1)由题，活塞处于平衡状态，根据平衡条件列式求气体的压强；根据玻意耳定律列式求所添砂粒的总质量；

(2)由盖吕萨克定律列式求此时气体的温度。

【解答】

AB.设添加砂粒的总质量为m 0

最初气体压强为p 1=p0+mgS

添加砂粒后气体压强为p 2=p0+(m+m0)gS

11.【分析】

荷叶和露水表现为不浸润。小草上的露珠呈球形的主要原因是液体表面张力的作用；晶体熔化过程中温度不变，内能不变，分子势能变大。

本题考查了晶体、液体的表面张力、浸润和不浸润等知识点。这种题型知识点广，多以基础为主，只要平时多加积累，难度不大。

【解答】

荷叶和露水表现为不浸润。

由于液体表面张力的作用总保持露珠的表面积最小，体积相同的情况下球的表面积最小，所以露珠呈球形。

晶体熔化过程中，吸收的热量全部用来破坏空间点阵，增加分子势能，晶体熔化过程中温度保持不变，则分子平均动能保持不变。

故答案为：不浸润，液体表面张力，增加，保持不变。12.【分析】

(1)由图看出p−1V图象是过原点的倾斜直线，斜率一定，根据数学知识研究出斜率等于pV，即可根据气态方程分析。

(2)注射器水平地放置在桌面上，以活塞为研究对象，受力分析，根据平衡条件列方程，进而分析作何种变化。

对于气体的图象，往往要研究其斜率、面积等方面的数学意义，来分析其物理意义。

确定封闭气体压强时通常是以封闭气体的活塞为研究对象受力分析通过平衡条件列方程来确定。

【解答】

(1)由图看出p−1V图象是过原点的倾斜直线，其斜率等于pV，斜率不变，则pV不变，根据气态方程pVT=C，可知气体的温度不变，均作等温变化。

由气态方程得知T与pV正比，即T与图线的斜率成正比，所以可知反映气体在第二次实验中的p−1V关系图线的是1。

(2)注射器水平地放置在桌面上，设注射器内的压强为p，大气压强为p0，活塞横截面积为S，13.利用理想气体状态方程解题，关键是正确选取状态，明确状态参量，尤其是正确求解被封闭气体的压强，这是热学中的重点知识，要加强训练，加深理解。解：（1）设左端水银面下降前封闭气体的压强为p1，温度为T1，体积为V1，则：p1=70cmHg；V1=LS；

左端水银面下降后封闭气体的压强为p2，温度为T2，体积为V2，则：p2=80cmHg；V2=(L+h1)S；

由理想气体状态方程得：p1V1T1=p2V2T14.本题考查了理想气体状态方程的应用，具体注意以下两个方面：①在求解被封闭气体气体