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第2章 气体、固体和液体 章末闯关试题
2024-2025学年物理人教版(2019) 选择性必修第三册
一、单选题
1．下列说法中正确的是（　　）
A．一定质量的晶体在熔化过程中，其温度不变，内能保持不变
B．一个固体球，如果沿其各条直径方向的导电性不同，则该球一定是单晶体
C．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，说明蜂蜡是单晶体
D．一块均匀薄片，沿各个方向对它施加拉力，发现其强度一样，则此薄片一定是非晶体
2．在图甲、乙、丙三种固体薄片上涂蜡，由烧热的针接触其上一点，蜡熔化的范围如图甲、乙、丙所示，而甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图丁所示，以下说法正确的是（　　）
A．甲、乙为非晶体，丙是晶体
B．甲、乙为晶体，丙是非晶体
C．甲、丙为非晶体，乙是晶体
D．甲为多晶体，乙为非晶体，丙为单晶体
3．一定质量的理想气体，在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为 p1、V1、T1，在另 一平衡状态下的压强、体积和温度分别为 p2、V2、T2，下列关系可能正确的是（ ）
A．p1= p2、V1=2V2、T1=
B．p1= p2、V1=、T1=
C．p1=2 p2、V1=2V2、T1=2T2
D．p1=2 p2、V1=2V2、T1=
4．如图所示，一定质量的理想气体，由状态A沿直线AB变化到B，在此过程中。气体分子的平均速率的变化情况是
A．不断增大 B．不断减小
C．先减小后增大 D．先增大后减小
5．一端开口，另一端封闭的玻璃管内用水银封住一定质量的气体，保持温度不变，将管子以封闭端为圆心，从水平位置逆时针转到开口向上的竖直位置过程中，如图所示，正确描述气体状态变化的图象是（ ）。
A． B． C． D．
6．如图所示，导热良好的圆筒形汽缸竖直放置在水平地面上，用活塞将一定质量的气体封闭在汽缸内，活塞上堆放着铁砂，系统处于静止状态。现缓慢取走铁砂，忽略活塞与汽缸之间的摩擦，外界环境温度不变，则在此过程中缸内气体（　　）
A．对外做功，其内能减少
B．温度不变，与外界无热量交换
C．单个分子碰撞缸壁时的平均作用力减小
D．单位时间内对活塞的碰撞次数减少
7．图甲是浇花的一种喷壶，图乙是喷壶的切面简化图，假设喷壶中装有水但未装满，里面有一部分压强为P0的空气。现将喷壶的盖盖好并密封阀门，通过打气筒向喷壶内充入一部分压强也为P0的气体，假设此充气过程中壶内气体温度保持不变。研究的气体可视为理想气体，不考虑水的蒸发，下列说法正确的是（　　）
A．充入气体后壶内气体的内能增加
B．将阀门打开后壶内气体的压强保持不变
C．将阀门打开后壶内气体的内能不变
D．从喷壶中喷出的水雾在空中飞舞，水雾的运动属于扩散现象
8．如图所示，A、B两个容器中装有同种气体，容器间用一根细玻璃管连接，管中有一水银滴D作为活塞，当A容器内气体的温度为-10℃，B容器内气体的温度为10℃时，水银滴刚好在玻璃管的中央保持平衡。两个容器内气体的温度都升高20℃时，下列判断正确的是（　　）
A．水银滴将不移动
B．水银滴将向A移动
C．水银滴将向B移动
D．无法判断水银滴将向哪个方向移动
二、多选题
9．如图所示，两端开门、内径均匀的玻璃弯管竖直固定，两段水银柱将空气柱B封闭在玻璃管左侧的竖直部分。左侧水银柱A有一部分在水平管中。若保持温度不变。向右管缓缓注入少量水则稳定后（　　）
A．右侧水银面高度差h1增大 B．空气柱B的长度增大
C．空气柱B的压强增大 D．左侧水银面高度差h2减小
10．如图所示为充气泵气室的工作原理图。设大气压强为p0，气室中的气体压强为p，气室通过阀门S1、S2与空气导管相连接。以下选项中正确的是（　　）
A．当橡皮碗被拉伸时，p>p0，S1关闭，S2开通
B．当橡皮碗被拉伸时，pC．当橡皮碗被压缩时，p>p0，S1关闭，S2开通
D．当橡皮碗被压缩时，p11．如图所示，粗细均匀的弯曲玻璃管（容积不能忽略）的A管插入烧瓶，B管与玻璃管C下部用橡胶管连接，C管开口向上，一定质量的气体被水银封闭于烧瓶内。开始时，B、C内的水银面（橡胶管内充满水银）等高，外界大气压恒定，下列说法正确的是（　　）
A．保持B、C两管不动，若烧瓶内气体温度降低，则瓶内气体密度增大
B．保持B、C两管不动，若烧瓶内气体温度降低，则C管中水银柱将升高
C．若烧瓶内气体温度升高，为使烧瓶内气体的压强不变，应将C管向上
D．若烧瓶内气体温度升高，为使烧瓶内气体的压强不变，应将C管向下移动
12．如图，内壁光滑、导热良好的汽缸中，用活塞封闭有一定质量的理想气体。当环境温度升高时，缸内气体的压强p、体积V、内能E、分子势能Ep随着热力学温度T变化，正确的是（　　）
A． B．
C． D．
三、解答题
13．如图，水平放置的圆柱形长汽缸内用活塞封闭一定质量的气体，活塞面积为10cm2，缸内气体初温为27°C，体积为100cm3，开始时内外压强均为1.0×105Pa，活塞与缸壁间最大静摩擦力fm=5N。求：
(1)温度升高到37°C时气体的体积；
(2)温度升高到127°C时气体的体积。
14．如图，内径均匀的弯曲玻璃管ABCDE两端开口，AB、CD段竖直，BC、DE段水平，AB＝90cm，BC＝CD＝DE＝30cm。在水平段DE内有一长10cm的水银柱，其左端距D点10cm。在环境温度为320K时，保持BC段水平，已知大气压为75cmHg且保持不变。（忽略液体表面张力及玻璃管内径的影响）
(1)若将玻璃管A端缓慢竖直向下插入大水银槽中，使A端刚刚没入水银面，再将环境温度缓慢升高，求温度升高到多少K时，水银柱刚好全部溢出；
(2)若将玻璃管A端缓慢竖直向下插入大水银槽中，使A端刚刚没入水银面下5cm处。再将环境温度缓慢降低，求温度降低到多少K时，水银柱恰好有一半进入CD部分。
15．如图，一个质量为m的T型活塞在汽缸内封闭一定量的理想气体，活塞体积可忽略不计，距汽缸底部ho处连接一U形细管（管内气体的体积忽略不计）。初始时，封闭气体温度为T0，活塞距离汽缸底部为1.5h0，两边水银柱存在高度差。已知水银密度为ρ，大气压强为p0，汽缸横截面积为S，活塞竖直部分高为1.2h0，重力加速度为g，求：
（i）通过制冷装置缓慢降低气体温度，当温度为多少时两边水银面恰好相平；
（ii）从开始至两水银面恰好相平的过程中，若气体放出的热量为Q，求气体内能的变化。
16．一个空的小容积易拉罐中插入一根粗细均匀的透明玻璃管，接口用蜡密封，在玻璃管内有一段长度为5 cm的水银柱，构成一个简易的“温度计”。已知铝罐的容积是148 cm3，玻璃管内部的横截面积为0.2 cm2，罐外玻璃管的长度L为35 cm，如图甲所示，将“温度计”水平放置，当温度为27 ℃时，水银柱右端离管口的距离为20cm。已知当地大气压强为75 cmHg，若“温度计”能重复使用，其内气体可视为理想气体，且使用过程中水银不溢出。求：
（1）将“温度计”如图甲放置，能测量的最高温度；
（2）将“温度计”如图乙竖直放置后(水银不会流入易拉罐中)，能测量的最高温度。
参考答案
1．B
A．一定质量的晶体在熔化过程中，其温度不变，由于吸收热量，则内能增加，选项A错误；
B．一个固体球，如果沿其各条直径方向的导电性不同，即各向异性，则该球一定是单晶体，选项B正确；
C．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，说明云母是单晶体，选项C错误；
D．一块均匀薄片，沿各个方向对它施加拉力，发现其强度一样，则此薄片可能是非晶体，也可能是多晶体，选项D错误。
故选B。
2．D
由图甲、乙、丙可知，甲、乙各向同性，丙各向异性；由图丁可知，甲、丙有固定熔点，乙无固定熔点，所以甲、丙为晶体，乙为非晶体，其中甲为多晶体，丙为单晶体，D正确。
故选D。
3．B
根据理想气体状态方程得
A．p1=p2、V1=2V2，则
故A错误；
B．p1=p2、V1=，则
故B正确；
CD．p1=2p2、V1=2V2，则
故CD错误。
故选B。
4．D
根据pV=CT，C不变，pV越大，T越高。C状态温度最高。在A和B状态pV乘积相等，所以温度先升高，后又减小到初始温度；由于温度是分子平均动能的标志，所以分子的平均动能先增大后减小，对于同种分子，速率先增大后减小。
故选D。
5．C
玻璃管以封闭端为圆心，从水平位置逆时针转到开口向上的竖直位置过程中，理想气体的压强增大，由理想气体等温变化
可知：在温度不变的情况下，压强增大，体积会减小，故理想气体作的是等温压缩。结合图像，ABD选项都是等温膨胀，只有C选项是等温压缩，故ABD错误，C正确。
故选C。
6．D
A．由于圆筒形汽缸导热良好且环境温度不变，则气体发生等温变化，气体内能不变，故A错误；
B．由于气体发生等温变化，内能不变，缓慢取走铁砂，由平衡可知，气体压强减小，则体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律可知，气体吸收热量，故B错误；
C．由于温度不变，分子平均动能不变，但单个分子的速度不一定不变，可能变大，也可能变小，则无法确定单个分子碰撞缸壁时的平均作用力大小变化，故C错误；
D．由于气体发生等温变化，内能不变，缓慢取走铁砂，由平衡可知，气体压强减小，则体积增大，分子平均动能不变，则单位时间内对活塞的碰撞次数减少，故D正确。
故选D。
7．A
A．充气过程中，壶内气体温度不变，气体分子数目增加，所以壶内气体内能增加，A正确；
B．将阀门打开后壶内气体膨胀，压强减小，B错误；
C．将阀门打开后壶内气体的分子数目减少，内能减少，C错误；
D．从喷壶中喷出的水雾是小水滴的运动，不属于分子运动，D错误。
故选A。
8．C
假定两个容器内气体的体积不变，即VA、VB不变，初始状态时A、B中气体温度分别为263K和283K，当温度升高ΔT时，容器A内气体的压强由p1增至p'1，则
Δp1=p'1-p1
容器B内气体的压强由p2增至p'2，则
Δp2=p'2-p2
由查理定律得
Δp1=·ΔT，Δp2=·ΔT
因为
p2=p1
所以
Δp1>Δp2
即水银柱将向B容器移动。
故选C。
9．BD
AD．设水银密度为ρ，向右管注入少量水银，右侧的压强就增大，右侧的水银就会向左移动，从而左侧的水银A向上运动，h2就会变小，根据平衡B段气柱的压强
可知，右侧水银面高度差h1减小，故A错误，D正确；
BC．由于h2变小，则B段气柱的压强减小，因为温度不变，根据玻意耳定律：pV为定值，可知：空气柱B的体积变大，长度将增大，故B正确，C错误。
故选BD。
10．BC
气室内的气体做等温变化，由玻意耳定律得
PV=C
故当橡皮碗被拉伸时封闭气体体积增大，压强减小，被压缩时体积减小，压强增大。
AB．当橡皮碗被拉伸时，pCD．当橡皮碗被压缩时，p>p0，S1关闭，S2开通，故D错误，C正确。
故选BC。
11．AD
AB．保持B、C两管不移动，由等容变化可知，气体温度降低，压强变小，B管水银面上升C管中水银柱将下降，气体体积减小，则瓶内气体密度增大，故A正确，B错误；
CD．若烧瓶内气体温度升高，为使瓶内气体的压强不变，由等压变化可知，应该使气体的体积增大，应将C管向下移动，故C错误，D正确。
故选AD。
12．BC
AB．汽缸内气体的压强等于大气压与活塞重力产生的压强之和，可知汽缸内气体的压强不变。根据理想气体状态变化方程可知
则
则V-T图像是过原点的直线，选项A错误，B正确；
C．缸内气体的内能只与温度有关，温度升高，内能增加，故C正确；
D．理想气体分子间的作用力不计，分子势能为零，故D错误。
故选BC。
13．(1) 100cm3；(2) 127 cm3
设活塞移动所需的最低温度为T0。临界状态压强
由
，V1=V2
得
T′=315K
(1) T=310K＜T′，可见活塞没有移动，气体体积仍为100cm3。
(2) T2=400K＞T′，活塞发生移动，
由
得
V2=127 cm3
14．(1)360K；(2)252K
(1)玻璃管内封闭气体压强保持不变
， T1=320K
根据盖吕萨克定律
代入得
T2=360K
(2) A端插入水银面下5cm后，
p1=75cmHg，
降温后水银柱有一半进入CD部分，A管内有水银面也上升5cm
p3=70cmHg，
根据理想气体状态方程
代入解得
T3=252K
15．（i）；（ii）
（i）初态时，对活塞受力分析，可求气体压强
体积V1＝1.5h0S， 温度T1=T0
要使两边水银面相平，则汽缸内气体的压强
p2=p0，
则此时活塞下端一定与汽缸底接触，气体体积
V2=1.2h0S
设此时温度为T2，由理想气体状态方程有
得
（ii）从开始至活塞竖直部分恰与汽缸底接触，气体压强不变，外界对气体做功
(
由热力学第一定律得：
16．（1）308K；（2）328.5K
（1）将“温度计”如图甲放置，对封闭气体分析
初始状态封闭气体的体积
cm3
初始状态封闭气体的温度
T1＝t1＋273 K＝300 K
当水银柱在最右端时，温度最高，设最高温度为T2此时记为末状态，末状态的封闭气体的体积为
V2＝V0＋(L－5 )S＝154 cm3
该变化过程为等压变化，由盖吕萨克定律得
解得
T2=308K
（2）将“温度计”如图乙竖直放置后，初始状态与第（1）问中的初始状态相同，即
V1＝150cm3，＝＝75cmHg，T1＝300 K
末状态为水银柱在最上端时，此时温度最高，设最高温度为T3，封闭气体的体积和压强分别为
V3＝V2＝154cm3
＝＋＝80cmHg
由理想气体状态方程得
解得
T3＝328.5K
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