第二章气体、固体和液体 单元试卷（含答案）－2021年高中物理人教版（新教材）选择性必修第三册

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1、第二章气体、固体和液体第二章气体、固体和液体 (时间：90 分钟 满分：100 分) 一、选择题(本大题共 12 个小题，每小题 4 分，共 48 分。其中 18 题为单项选 择题，912 题为多项选择题) 1.液体的附着层具有收缩趋势的情况发生在( ) A.液体不浸润固体的附着层 B.表面张力较大的液体的附着层 C.所有液体的附着层 D.液体浸润固体的附着层 解析 附着层有收缩趋势说明固体分子对附着层分子的引力小于液体分子对附着 层分子的引力，所以液体与固体表现为不浸润。 答案 A 2.下面几种说法正确的是( ) A.晶体的任何物理性质都是和方向有关的 B.不具有确定几何形状的物体就一定不是

2、晶体 C.金属整体表现为各向同性，但金属属于多晶体 D.若物体整体表现为各向同性，就一定是非晶体 解析 单晶体只是在某些物理性质上表现为各向异性，而多晶体没有确定的几何 形状，且各向同性，故 C 正确。 答案 C 3.如图所示，A、B 两容器容积相等，用粗细均匀的细玻璃管相连，两容器内装有 不同气体，细管中央有一段水银柱，在两边气体作用下保持平衡时，A 中气体的 温度为 0 ，B 中气体温度为 20 ，如果将它们的温度都降低 10 ，则水银柱 将( ) A.向 A 移动 B.向 B 移动 C.不动 D.不能确定 解析 由 pT T p 可知 p1 T， 所以 A 部分气体压强减小得多， 水银柱

3、将左移， 即向 A 移动，故 A 正确。 答案 A 4.某个开着窗户的房间，温度由 8 升高到 24 ，室内空气质量变化的情况是 ( ) A.减少了2 3 B.减少到2 3 C.减少了 16 297 D.减少到 16 297 解析 室内空气压强不变，设房间容积为 V，对原房间内气体，温度由 8 升高 到 24 体积变为 V， 由盖吕萨克定律得 V 27324 V 2738 即 V297 281V，VVV 16 281V， V V 16 297，故质量减少了 16 297。故 C 正确。 答案 C 5.如图所示，一根上细下粗、粗端与细端都粗细均匀的玻璃管上端开口、下端封 闭，上端足够长，下端(粗

4、端)中间有一段水银封闭了一定质量的理想气体。现对 气体缓慢加热，气体温度不断升高，水银柱上升，则被封闭气体体积和热力学温 度的关系最接近哪个图像( ) 解析 对气体缓慢加热的过程中， 水银柱缓慢上升， 始终处于平衡状态； 刚开始， 水银柱完全处在下端，气体的压强 p1p0gh1保持不变，气体经历等压变化， 此时 VT 图像是正比例函数图像，斜率 k1 1 p1；最终水银柱将完全处在上端， 同理，此时气体的压强 p2p0gh2保持不变，气体经历等压变化，此时 VT 图像是正比例函数图像，图像的斜率 k2 1 p2，显然，h1h2，p1k2， 选项 B、C 可排除；在水银柱经过粗细交接部位时，水银

5、柱的长度由 h1逐渐增大 到 h2，气体的压强也由 p1逐渐增大到 p2，气体的体积和温度也均在变化，显然， 该过程不是等容过程，D 错误，A 正确。 答案 A 6.如图所示，a、b、c 三根完全相同的玻璃管，一端封闭，管内各用相同长度的一 段水银柱封闭了质量相等的空气， a 管竖直向下做自由落体运动， b 管竖直向上做 加速度为 g 的匀加速运动，c 管沿倾角为 45 的光滑斜面下滑，若空气温度始终不 变，当水银柱相对管壁静止时，a、b、c 三管内的空气柱长度 La、Lb、Lc间的关 系为( ) A.LbLcLa B.LbLcLcLa D.LbLcLa 解析 设管横截面积为 S，气体状态变化

6、稳定后，对水银柱应用牛顿第二定律， a 管：p0SmgpaSma，ag，解得 pap0 b 管：pbSmgp0Sma，ag，解得 pbp02mg S c 管：mgsin p0SpcSma，gsin a，解得 pcp0 又因为三管内空气质量相等，温度相同，所以三管内空气的 pVC，papcLb，D 正确。 答案 D 7.如图所示，一定质量的理想气体用质量为 M 的活塞封闭在容器中，活塞与容器 间光滑接触，在图示三种稳定状态下的温度分别为 T1、T2、T3，则 T1、T2、T3的 大小关系为( ) A.T1T2T3 B.T1T2T2T3 D.T1T2T3 解析 以活塞为研究对象，对 T1、T2状态

7、下的气体有 pSMgp1S，pSMgp2S 对 T3状态下的气体有 pSMgmgp3S 可以得出 p1p2p3 根据理想气体状态方程p1V1 T1 p2V2 T2 ，V1V2 则 T1T2，p2V2 T2 p3V3 T3 ，V2V3，则 T2T3， 即 T1T2(pV)E， 说明如果实验是从 E 状态F 状态，则表示外界有空气进入注射器内；如果实验 是从 F 状态E 状态，则表示注射器内有部分空气漏了出来，故 A、C 正确。 答案 AC 二、非选择题(本题共 5 小题，共 52 分) 13.(8 分)一个容积是 20 L 的充满氧气的钢瓶，瓶内压强达 1.013105 Pa，现给 40 个容积

8、是 5 L 的小钢瓶进行充气，充气时漏气和温度变化忽略不计(设小钢瓶内原 来是真空，充气后各瓶内压强相等)，求充气后瓶内氧气的压强是多少？ 解析 对原来充满氧气的钢瓶中的氧气研究： p 11.013105 Pa V120 L p2 V2（20405） L220 L 由充气过程温度不变，根据玻意耳定律 p1V1p2V2， 得 p2p1V1 V2 1.01310 520 220 Pa9.2103 Pa。 答案 9.2103 Pa 14.(8 分)已知一定质量的理想气体的初始状态的状态参量为 p1、V1、T1，末状 态的状态参量为 p2、V2、T2，且 p2p1，V2V1；如图所示，试用玻意耳定律和

9、 查理定律推导出一定质量的理想气体状态方程。 要求说明推导过程中每步的根据， 最后结果的物理意义，且在 pV 图上用图线表示推导中气体状态的变化过程。 解析 推导应在和状态中间加一过渡状态 A(pA， V2， T1)， 过程变化如图所示， 由A 过程发生等温膨胀，有 p1V1pAV2， 由 A过程是等容加压过程，有pA T1 p2 T2，联立消去 pA，得 p1V1 T1 p2V2 T2 。 答案 推导过程见解析 15.(10 分)受啤酒在较高压强下能够溶解大量二氧化碳的启发，科学家设想了一个 办法：用压缩机将二氧化碳送入深海底，由于海底压强很大，海水能够溶解大量 二氧化碳使其永久储存起来，这

10、样就为温室气体二氧化碳找到了一个永远的 “家”。现将过程简化如下：在海平面上，开口向上、导热良好的汽缸内封存有 一定量的 CO2气体，用压缩机对活塞施加竖直向下的压力 F，此时缸内气体体积 为 V0、温度为 T0。保持 F 不变，将该容器缓慢送入温度为 T、距海平面深为 h 的 海底，如图所示。已知大气压强为 p0，活塞横截面为 S，海水的密度为 ，重力 加速度为 g。不计活塞质量，缸内的 CO2始终可视为理想气体。 (1)求在海底时 CO2的体积； (2)若打开阀门 K，使容器内一半质量的 CO2缓慢排出后关闭阀门，此时容器的容 积变为打开阀门前的1 4，则此时压缩机给活塞的压力 F是多大？

11、 解析 (1)在海平面上时 CO2的压强 pp0F S 距海平面 h 深处 CO2的压强 p1p0F Sgh 由理想气体状态方程得p1V T pV0 T0 解得 V p0F S TV0 p0F Sgh T0 。 (2)以一半质量的 CO2气体为研究对象， 溶解后容器内 CO2的压强 pp0ghF S 由玻意耳定律得 p1V 2pV 由题意得 VV 4 联立以上各式解得 F2F(p0gh)S。 答案 (1) p0F S TV0 p0F Sgh T0 (2)2F(p0gh)S 16.(12 分)向汽车轮胎内充气，已知轮胎内原有空气的压强为 1.5 个标准大气压， 温度为 20 ，体积为 20 L。

12、充气后，轮胎内空气压强增大为 7.5 个标准大气压， 温度升高为 25 。若充入的气体的温度为 20 ，压强为一个标准大气压，问： 需要充入多少升这样的空气？(设轮胎体积不变) 解析 先以充气后轮胎内气体为研究对象 p11.5 atm，V1？，T1293 K， p27.5 atm，V220 L，T2298 K， 由理想气体状态方程得p1V1 T1 p2V2 T2 ， 代入已知数据得 V198 L。 再以需要充入的气体为研究对象 初状态 p31 atm，V3？ 末状态 p41.5 atm，V4V1V278 L 由玻意耳定律得 p3V3p4V4， 代入已知数据得 V3117 L。 答案 117 L

13、 17.(14 分)如图所示，有两个不计厚度的活塞 M、N 将两部分理想气体 A、B 封闭 在竖直放置的绝热汽缸内，温度均为 27 ，M 活塞是导热的，N 活塞是绝热的， 均可沿汽缸无摩擦地滑动，汽缸底部有加热丝，已知 M 活塞的质量 m11 kg，N 活塞的质量不计。M、N 活塞的横截面积均为 S2 cm2，初始时 M 活塞相对于汽 缸底部的高度 h124 cm，N 活塞相对于底部的高度 h212 cm。现将一质量 m2 1 kg 的小物体放在 M 活塞的上表面上，活塞下降，稳定后 B 气体压强为 p2。 已知大气压强 p01.0105 Pa，g 取 10 m/s2。 (1)求稳定后 B 气

14、体的压强 p2； (2)通过加热丝对 B 气体进行缓慢加热，M、N 活塞发生移动，当 M 活塞距离汽缸 底部的高度 h321.6 cm 时，停止加热。求此时 B 气体的温度 T2。 解析 (1)将两个活塞和小物体作为整体，由平衡条件得 p2Sm1gm2gp0S 代入数据得 p22.0105 Pa。 (2)由于 N 活塞质量不计，A、B 两部分气体的压强始终相等。 对 A 气体，设初始压强为 p1，最终稳定后的体积为 LS，将对 M 活塞，由平衡条 件得 p1Sm1gp0S 由玻意耳定律可得 p1(h1h2)Sp2LS 对 B 气体进行分析，初状态压强为 p1，体积为 h2S，设温度为 T1；末状态压强为 p2，设温度为 T2，体积为 hS。 由理想气体状态方程可得p1h2S T1 p2hS T2 h3hL 联立代入数据解得 T2420 K。 答案 (1)2.0105 Pa (2)420 K