【优化探究】2014年新课标高考总复习人教物理选修3-3-2固体液体与气体

固体、液体与气体1．关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是()A．具有各向同性的物体一定没有明显的熔点B．晶体熔化时，温度不变，则内能也不变C．通常的金属材料在各个方向上的物理性质都相同，所以这些金属都是非晶体D．晶体和非晶体在适当条件下可相互转化解析：多晶体显示各向同性，但具有确定的熔点，A错；晶体熔化时，其温度虽然不变，但其体积和内部结构可能发生变化，则内能就可能发生变化，故B错；金属材料虽然显示各向同性，并不意味着一定是非晶体，可能是多晶体，故C错；D对．答案：D2．下列关于液体表面现象的说法中正确的是()A．把缝衣针小心地放在水面上，针可以把水面压弯而不沉没，是因为针的重力小，又受到液体的浮力的缘故B．在处于失重状态的宇宙飞船中，一大滴水银会成球状，是因为液体内分子间有相互吸引力C．玻璃管裂口放在火上烧熔，它的尖端就变圆，是因为熔化的玻璃在表面张力的作用下，表面要收缩到最小的缘故D．飘浮在热菜汤表面上的油滴，从上面观察是圆形的，是因为油滴液体呈各向同性的缘故解析：A项的缝衣针不沉没是受表面张力的作用；B项水银会成球状是因为表面张力；D也是表面张力的作用．答案：C3．对于一定质量的理想气体，以下说法中正确的是()A．气体作等容变化时，气体的压强和温度成正比B．气体作等容变化时，温度升高1°C，增加的压强是原来压强的1/273C．气体作等容变化时，气体压强的变化量与温度的变化量成正比D．由查理定律可知，等容变化中，气体温度从t1升高到t2时，气体压强由p1增加到p2，且p2＝p1[1＋(t2－t1)/273]解析：对于一定质量的理想气体，其在等容变化时，有ΔpΔT＝p1T1＝p2T2＝C(常数)，又ΔT＝Δt，故可判断只有C项正确．答案：C4．(2012年高考山东理综)如图所示，粗细均匀、导热良好、装有适量水银的U型管竖直放置，右端与大气相通，左端封闭气柱长l1＝20cm(可视为理想气体)，两管中水银面等高．现将右端与一低压舱(未画出)接通，稳定后右管水银面高出左管水银面h＝10cm.(环境温度不变，大气压强p0＝75cmHg)(1)求稳定后低压舱内的压强(用“cmHg”作单位)．(2)此过程中左管内的气体对外界________(填“做正功”“做负功”或“不做功”)，气体将________(填“吸热”或“放热”)．解析：(1)设U型管横截面积为S，右端与大气相通时左管中封闭气体压强为p1，右端与一低压舱接通后左管中封闭气体压强为p2，气柱长度为l2，稳定后低压舱内的压强为p.左管中封闭气体发生等温变化，根据玻意耳定律得p1V1＝p2V2①p1＝p0②p2＝p＋ph③V1＝l1S④V2＝l2S⑤由几何关系得h＝2(l2－l1)⑥联立①②③④⑤⑥式，代入数据得p＝50cmHg⑦(2)左管中气体体积变大，对外界做正功，外界对气体做负功；管内气体温度不变，内能不变，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，得Q为正值，表示气体要吸热．答案：(1)50cmHg(2)做正功吸热(时间：45分钟，满分：100分)[命题报告·教师用书独具]一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分，每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1．下列说法中正确的是()A．黄金可以切割加工成任意形状，所以是非晶体B．同一种物质只能形成一种晶体C．单晶体的所有物理性质都是各向异性的D．玻璃没有确定的熔点，也没有规则的几何形状解析：所有的金属都是晶体，因而黄金也是晶体，只是因为多晶体内部小晶粒的排列杂乱无章，才使黄金没有规则的几何形状，故A错误；同一种物质可以形成多种晶体，如碳可以形成金钢石和石墨两种晶体，故B错误；单晶体的物理性质各向异性是指某些物理性质各向异性，有些物理性质各向同性，故C错误；玻璃是非晶体，因而没有确定的熔点和规则的几何形状，D正确．答案：D2．液体的饱和汽压随温度的升高而增大()A．其规律遵循查理定律B．是因为饱和汽的质量随温度的升高而增大C．是因为饱和汽的体积随温度的升高而增大D．是因为饱和汽密度和蒸汽分子的平均速率都随温度的升高而增大解析：当温度升高时，蒸汽分子的平均动能增大，导致饱和汽压增大；同时，液体中平均动能大的分子数增多，从液面飞出的分子数将增多，在体积不变时，将使饱和汽的密度增大，也会导致饱和汽压增大，故选D.答案：D3．下列说法中正确的是()A．一定质量的理想气体在体积不变的情况下，压强p与摄氏温度t成正比B．液体的表面张力是由于液体表面层分子间表现为相互吸引所致C．控制液面上方饱和汽的体积不变，升高温度，则达到动态平衡后该饱和汽的质量增大，密度增大，压强不变D．温度可以改变某些液晶的光学性质解析：一定质量的理想气体在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成正比，A选项错误；饱和汽的压强随温度升高而增大，C选项错误．答案：BD4．有关气体压强，下列说法正确的是()A．气体分子的平均速率增大，则气体的压强一定增大B．气体分子的密集程度增大，则气体的压强一定增大C．气体分子的平均动能增大，则气体的压强一定增大D．气体分子的平均动能增大，气体的压强有可能减小解析：气体的压强与两个因素有关，一是气体分子的平均动能，二是气体分子的密集程度，或者说，一是温度，二是体积．密集程度或平均动能增大，都只强调问题的一方面，也就是说，平均动能增大的同时，气体的体积可能也增大，使得分子密集程度减小，所以压强可能增大，也可能减小．同理，当分子的密集程度增大时，分子平均动能也可能减小，压强的变化不能确定．综上所述正确答案应为D.答案：D5．(2011年高考全国卷)对于一定量的理想气体，下列说法正确的是()A．若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变B．若气体的内能不变，其状态也一定不变C．若气体的温度随时间不断升高，其压强也一定不断增大D．气体温度每升高1K所吸收的热量与气体经历的过程有关E．当气体温度升高时，气体的内能一定增大解析：一定质量的理想气体，pVT＝常量，p、V不变，则T不变，分子平均动能不变，又理想气体分子势能为零，故气体内能不变，A项正确；理想气体内能不变，则温度T不变，由pVT＝常量知，p及V可以变化，故状态可以变化，B错误；等压变化过程，温度升高、体积增大，故C错误；由热力学第一定律ΔU＝Q＋W知，温度升高1K，内能增量ΔU一定，而外界对气体做的功W与经历的过程有关，因此吸收的热量与气体经历的过程也有关，D项正确；温度升高，平均动能增大，分子势能不变，内能一定增大，E项正确．答案：ADE6．(2012年高考广东卷)景颇族的祖先发明的点火器如图所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒．猛推推杆，艾绒即可点燃．对筒内封闭的气体，在此压缩过程中()A．气体温度升高，压强不变B．气体温度升高，压强变大C．气体对外界做正功，气体内能增加D．外界对气体做正功，气体内能减少解析：压缩气体时，外界对气体做功，内能增加，温度升高，体积变小，压强增大，所以只有B正确．答案：B7．如图是氧气分子在0°C和100°C下的速率分布图线，由图可知()A．随着温度升高，氧气分子的平均速率变小B．随着温度升高，每一个氧气分子的速率都增大C．随着温度升高，氧气分子中速率小的分子所占比例增大D．同一温度下，氧气分子速率分布呈现“中间多，两头少”的规律解析：根据图线可以看出，随着温度升高，氧气分子中速率大的分子所占比例增大，同一温度下，氧气分子速率分布呈现“中间多、两头少”的规律，选项A、B、C错，D对．答案：D8．(2013年济南模拟)如图所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再由状态B变化到状态C，最后变化到状态A的过程中，下列说法正确的是()A．从状态A变化到状态B的过程中，气体膨胀对外做功，放出热量B．从状态B变化到状态C的过程中，气体体积不变，压强减小，放出热量C．从状态C变化到状态A的过程中，气体压强不变，体积减小，放出热量D．若状态A的温度为300K，则状态B的温度为600K解析：气体从状态A变化到状态B的过程中，气体体积增大，膨胀对外做功，压强升高，根据pVT＝C可知，其温度升高，根据热力学第一定律可知，气体要吸热，选项A错误；从状态B变化到状态C的过程中，气体体积不变，W＝0，压强减小，则温度降低，由ΔU＝Q＋W可知气体放热，选项B正确；从状态C变化到状态A的过程中，气体体积减小，W0，压强不变，则温度降低，由ΔU＝W＋Q可知气体放热，选项C正确；由pVT＝C可求出状态B的温度为1200K，选项D错误．答案：BC9．(2013年湖南十校联考)如图，固定的导热汽缸内用活塞密封一定质量的理想气体，气缸置于温度不变的环境中．现用力使活塞缓慢地向上移动，密闭气体的状态发生了变化．下列图象中p、V和U分别表示该气体的压强、体积和内能，E－k表示该气体分子的平均动能，n表示单位体积内气体的分子数，a、d为双曲线，b、c为直线．能正确反映上述过程的是()解析：汽缸置于温度不变的环境中说明气体做等温变化，其p­V图象是双曲线，A正确；理想气体的内能由分子平均动能决定，温度不变，气体的内能不变，B正确，C错误；单位体积内气体的分子数与体积的乘积为容器内分子总数，容器内分子总数不变，D正确．答案：ABD二、非选择题(本题共3小题，共30分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)10．(10分)如图所示，上端开口的圆柱形汽缸竖直放置，截面积为5×10－3m2，一定质量的气体被质量为2.0kg的光滑活塞封闭在汽缸内，其压强为________Pa(大气压强取1.01×105Pa，g取10m/s2)．若从初温27°C开始加热气体，使活塞离汽缸底部的高度由0.50m缓慢地变为0.51m．则此时气体的温度为________°C.解析：p1＝FS＝mgS＝2×105×10－3Pa＝0.04×105Pa，所以p＝p1＋p0＝0.04×105Pa＋1.01×105Pa＝1.05×105Pa，由盖—吕萨克定律得V1T1＝V2T2，即0.50S273＋27＝0.51S273＋t，所以t＝33°C.答案：1.05×1053311．(10分)一活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，初始时气体体积为3.0×10－3m3.用DIS实验系统测得此时气体的温度和压强分别为300K和1.0×105Pa.推动活塞压缩气体，稳定后测得气体的温度和压强分别为320K和1.6×105Pa.(1)求此时气体的体积；(2)保持温度不变，缓慢改变作用在活塞上的力，使气体压强变为0.8×104Pa，求此时气体的体积．解析：(1)从气体状态Ⅰ到状态Ⅱ的变化符合理想气体状态方程，由p1V1T1＝p2V2T2解得V2＝p1T2p2T1V1＝1.0×105×320×3.0×10－31.6×105×300m3＝2.0×10－3m3(2)由气体状态Ⅱ到状态Ⅲ为等温变化过程，有p2V2＝p3V3解得V3＝p2V2p3＝1.6×105×2.0×10－38.0×104m3＝4.0×10－3m3答案：(1)2.0×10－3m3(2)4.0×10－3m312．(10分)如图所示，A、B两个汽缸中装有体积均为10L、压强均为1atm(标准大气压)、温度均为27°C的空气，中间用细管连接，细管容积不计．细管中有一绝热活塞，现将B汽缸中的气体升温到127°C，若要使细管中的活塞仍停在原位置．(不计摩擦，A汽缸中的气体温度保持不变，A汽缸截面积为500cm2)(1)求A中活塞应向右移动的距离．(2)A中气体是吸热还是放热，为什么？解析：(1)对B：由PBTB＝PB′TB′得PB′＝TB′TBPB＝400300PB＝43PB对A：由PAVA＝PA′VA′得VA′＝PAVAPA′且：PA＝PB，PA′＝PB′解得VA′＝34VA所以Δl＝14VAS＝5cm.(2)放热，在向右推活塞过程中，A中气体温度不变，气体内能不变；体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知气体应放热．答案：(1)5cm见解析