适用于新高考新教材备战2025届高考物理一轮总复习第15章热学第2讲固体液体气体

第2讲固体液体气体

基础对点练题组一固体液体性质1.(2024河南校联考模拟)下列关于物理现象的说法正确的是()A.水黾和轮船都能漂浮在水面上而不会沉入水中,都是因为液体表面张力的作用B.在空间站内可以做出很大的水球和几十毫米长的“液桥”,是因为在微重力环境下水的表面张力明显增大C.插入水中的细玻璃管,管内水面会比管外水面高并稳定在一定的高度,说明表面张力方向垂直液面向上D.液体表面张力有使液面收缩到最小的趋势2.(2024广东广州统考期末)关于液体和固体的一些现象,下列说法正确的是()A.图(1)中水黾停在水面上是因为浮力作用B.图(2)中石英晶体像玻璃一样,没有固定的熔点C.图(3)中水银在玻璃上形成“圆珠状”的液滴说明水银不浸润玻璃D.图(4)中组成晶体的微粒对称排列,形成很规则的几何空间点阵,因此表现为各向同性题组二气体的压强3.(2024广东江门第一中学校考)模拟气体压强产生机理的演示实验如图所示。操作步骤如下:①把一颗豆粒从距秤盘20cm处松手让它落到秤盘上,观察指针摆动的情况;②再把100颗左右的豆粒从相同高度均匀连续地倒在秤盘上,观察指针摆动的情况;③使100颗左右的豆粒从40cm的位置均匀连续倒在秤盘上,观察指针摆动的情况。下列说法正确的是()A.步骤①和②模拟的是气体压强与气体分子平均动能的关系B.步骤②和③模拟的是气体压强与分子密集程度的关系C.步骤②和③模拟的是大量气体分子速率分布所服从的统计规律D.步骤①和②反映了气体压强产生的原因题组三气体实验定律4.(2023上海二模)一定质量的气体保持体积不变,温度由0℃升高到10℃时,其压强的增加量为Δp1;当温度由100℃升高到110℃时,其压强的增加量为Δp2。则Δp1与Δp2之比是()A.1∶1 B.1∶10C.10∶110 D.273∶2835.如图所示,两端封闭的玻璃管在常温下竖直放置,管内充有理想气体,一段汞柱将气体封闭成上下两部分,两部分气体的长度分别为l1、l2,且l1=l2,下列判断正确的是()A.将玻璃管转至水平,稳定后两部分气体长度l1'>l2'B.将玻璃管转至水平,稳定后两部分气体长度l1'<l2'C.保持玻璃管竖直,使两部分气体升高相同温度,稳定后两部分气体长度l1'>l2'D.保持玻璃管竖直,使两部分气体升高相同温度,稳定后两部分气体长度l1'=l2'题组四理想气体状态方程的理解和应用6.某科技小组自制了一个用力传感器测量温度的装置。如图所示,导热性能良好的汽缸固定在水平地面上,汽缸横截面积S为0.01m2。质量m为5kg的活塞与汽缸间无摩擦且不漏气,活塞上方通过一刚性轻杆连接一个固定的力传感器,传感器可以直接显示出传感器对轻杆的力,传感器示数为正表示传感器对轻杆的作用力竖直向上。环境温度为7℃时,力传感器的示数F为50N。整个装置静止,大气压p0恒为1.0×105Pa,g取10m/s2,0℃取273K。(1)环境温度为多少时,传感器示数恰好为零?(2)将轻杆替换为轻弹簧,环境温度为7℃时,力传感器的示数仍为50N,此时活塞与汽缸底部距离L为20cm。环境温度由7℃缓慢上升为27℃的过程中,活塞缓慢上升的距离d为1cm,则27℃时力传感器示数为多少?综合提升练7.(2024广东佛山模拟)“奋斗号”潜水器2020年成功坐底马里亚纳海沟,标志着我国载人深潜技术已达世界领先水平。现利用固定在潜水器体外的一个密闭汽缸做验证性实验:如图所示,汽缸内封闭一定质量的理想气体,轻质导热活塞可自由移动。在潜水器缓慢下潜的过程中,海水温度逐渐降低,则此过程中理论上被封闭的气体()A.从外界吸热B.压强与潜水器下潜的深度成正比C.体积与潜水器下潜的深度成反比D.单位时间内气体分子撞击单位面积器壁的次数增多8.(2023广东梅州三模)小明在使用运动吸管杯时发现了这样的现象:在热力学温度恒为300K的室内,向吸管杯内注入开水并迅速盖上带有吸管的杯盖,吸管上端封闭,杯盖与杯体未拧紧,这时有大量气泡从吸管底逸出,过了一会儿,吸管底端不再有气泡逸出,此时水与吸管内气体热力学温度均为367.2K,测得杯体水面与吸管顶端的高度差h=2cm,吸管总长L=22cm。已知水面上方气体的压强始终与外界大气压强相同,外界大气压强p0=1.0×105Pa,吸管内气体可视为理想气体,重力加速度g取10m/s2,水的密度ρ=1.0×103kg/m3,求:(1)吸管底端不再有气泡逸出时,吸管内气体的压强;(2)从吸管内逸出气体的质量与吸管内初始气体质量的比值。9.如图所示,热气球的下端有一小口,使球内外的空气可以流通,以保持球内外压强相等。球内有温度调节器,以便调节球内空气的温度,使热气球可以上升或下降。设热气球的总体积V0=500m3(忽略球壳体积),除球内空气外,热气球的装备及人的总质量M=200kg。已知地球表面大气温度为27℃,密度ρ=1.2kg/m3,如果把大气视为理想气体,它的组成和温度几乎不随高度变化而变化,重力加速度g取10m/s2。(1)当热气球内气体剩余质量为多少时,解开气球固定装置的瞬间,气球可悬浮在地面附近?(2)调节球内加热装置,若解开气球固定装置的瞬间,气球上升的加速度是2m/s2,则此时球内气体的温度是多少?

参考答案第2讲固体液体气体1.D解析水黾能漂浮在水面上是表面张力的作用,轮船能漂浮在水面上是水的浮力作用,故A错误;在空间站微重力环境下,重力的影响很小,可以做出很大的水球和几十毫米长的“液桥”,并非表面张力增大的原因,故B错误;水浸润玻璃,水面上升到一定高度,液体表面张力方向跟液面相切,液体表面张力形成向上的拉力,与管内高出管外水面部分水的重力平衡,故C错误;液体表面层内分子间的距离大于液体内部分子间的距离,表面层内分子间表现为引力,使液面有收缩的趋势,故D正确。2.C解析图(1)中水黾停在水面上是因为水的表面张力作用,选项A错误;图(2)中石英晶体有固定的熔点,而玻璃是非晶体,没有固定的熔点,选项B错误;图(3)中水银在玻璃上形成“圆珠状”的液滴说明水银不浸润玻璃,选项C正确;图(4)中组成晶体的微粒对称排列,形成很规则的几何空间点阵,因此表现为各向异性,选项D错误。3.D解析步骤①和②都从相同的高度下落,不同的是豆粒的个数,故模拟的是气体压强与分子密集程度的关系,也说明大量的豆粒连续地作用在盘子上能产生持续的作用力,即反映了气体压强产生的原因,A错误,D正确;步骤②和③的豆粒个数相同,让它们从不同的高度落下,豆粒撞击的速率不同,所以模拟的是气体压强与分子的速率的关系,或者说是气体的分子压强与气体平均动能的关系,B、C错误。4.A解析一定质量的气体保持体积不变,根据查理定律的推论式有Δp1ΔT1=Δp2ΔT2,两种情况温度变化量相同,故可得Δp1=Δp2,所以Δp5.B解析设上方气体为a、下方气体为b,初状态时,b内气体压强大,a内气体压强小,将玻璃管转至水平,b内的气体压强减小,a内的气体压强增大,则b内气体体积增大、长度增加,a内气体长度减小,故l1'<l2',故A错误,B正确;假设水银柱不动,则两部分气体做等容变化,对a内气体应用查理定律有p1T=Δp1ΔT,解得Δp1=ΔTTp1,同理对b气体由查理定律有p2T=Δp2ΔT,可得Δp2=ΔTTp2,由于p1<p2,可得Δp2>Δp6.答案(1)294K(2)30N解析(1)传感器示数F=50N对活塞而言F=mg故7℃时封闭气体的压强p1=p0,T1=280K当传感器示数为0,封闭气体的压强p2=p0+mgS=1.05p由查理定律p得T2=1.05T1=294K。(2)环境温度为7℃时,力传感器的示数仍为50N,此时封闭气体的压强p1=p0,T1=280K,V1=LS温度上升至27℃时T3=300K,V3=(L+d)S根据p得p3=1.02p0对活塞受力分析p3=p0+mg解得F'=30N。7.D解析在潜水器缓慢下潜的过程中,海水温度逐渐降低,活塞导热,压强增大,则气体被压缩,外界对气体做正功,根据热力学定律可知此过程中理论上被封闭的气体向外界放热,故A错误;气体压强p=p0+ρgh,压强与潜水器下潜的深度成一次函数关系,故B错误;根据pV=nRT,得V=nRTp=nRTp0+ρgh,可知体积与潜水器下潜的深度不成反比,故C错误;压强增大8.答案(1)1.02×105Pa(2)1∶6解析(1)设吸管内气体压强为p1,则有p1=p0+ρg(L-h)解得p1=1.02×105Pa。(2)吸管中的气体初始状态为p0=1.0×105Pa,V0=LS,T0=300K假设温度升高时,吸管中的气体没有逸出,而是膨胀成一个整体,该整体的状态为p1=1.02×105Pa,V2=V0+V1,T1=367.2K则有p逸出气体的体积为V1=V2-V0则从吸管内逸出气体的质量与吸管内初始气体质量的比值m联立解得m∶M=1∶6。9.答案(1)400kg(2)600K解析(1)热气球未升温前球内气体的质量m0=ρV0=600kg热气球受到的空气浮力F浮=ρgV0=6000N气球悬浮在空中则受