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第二章分子动理论单元练习1--2024-2025学年高二物理人教版（2019）选择性必修第三册
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．铜的摩尔质量为m，密度为ρ，每摩尔铜原子有n个自由电子。今有一根横截面积为S的铜导线，当通过的电流为I时，电子平均定向移动的速率为（　　）
A．光速c B． C． D．
2．下列关于布朗运动的说法正确的是（　　）
A．布朗运动是指液体中悬浮颗粒分子的无规则运动
B．布朗运动反映了液体分子在永不停息地做无规则运动
C．悬浮颗粒越大，同一时刻与它碰撞的液体分子越多，布朗运动越显著
D．液体中悬浮颗粒将做直线运动，直到和其他颗粒发生碰撞
3．下列关于液晶的说法中正确的是（　　）
A．液晶是具有液体性质的晶体
B．液晶分子在特定方向排列比较整齐
C．电子手表中的液晶在外加电压的影响下，能够发光
D．所有物质在一定条件下都能成为液晶
4．一块10 ℃的铁与一块10 ℃的铝相比，以下说法中正确的是（　　）
A．铁的分子动能之和与铝的分子动能之和相等
B．铁的每个分子动能与铝的每个分子的动能相等
C．铁的分子平均速率与铝的分子平均速率相等
D．以上说法均不正确
5．一定质量的理想气体从状态a开始，经历三个过程，其图像如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．a状态的压强小于b状态的压强
B．b状态的压强大于c状态的压强
C．c状态分子的平均动能大于a状态分子的平均动能
D．每个分子的动能c状态的都比a状态的大
6．如图所示为一定质量理想气体的状态沿的顺序做循环变化的图像。若用或图像表示这一循环，T为热力学温度，图中表示可能正确的选项是（　　）
A． B． C． D．
7．液晶电视不断降价，逐步走进了千家万户。液晶电视的关键部件是液晶层，下列关于液晶层的工作原理说法中正确的是（　　）
A．液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性
B．液晶的光学性质不随温度的变化而变化
C．液晶的光学性质不随外加电压的变化而变化
D．液晶的光学性质随压力的变化而变化
8．光滑地面上水平放置一个质量为、导热性能良好的容器，用一个质量为、导热性能良好的活塞封闭一定量的气体在其中，容器与活塞的横截面积分别为、S，容器内部气体的长度为，气体的质量可忽略不计，活塞和容器间接触光滑。现同时用水平向左的恒力和水平向右的恒力分别作用在活塞和容器上，且，活塞和容器最终无相对运动。已知外界气压为，环境温度恒定，则容器内部气体缩短的长度为（　　）
A． B． C． D．
9．对下列几种固体物质的认识，正确的有（ ）
A．食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体
B．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，说明蜂蜡是晶体
C．天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则
D．石墨和金刚石的物理性质不同，是由于石墨是非晶体，金刚石是晶体
10．将氧气瓶由寒冷的室外搬到温暖的室内，并放置一段时间，瓶内氧气（　　）
A．分子热运动的平均动能变小，压强变小
B．分子热运动的平均动能变小，压强变大
C．分子热运动的平均动能增大，压强变小
D．分子热运动的平均动能增大，压强变大
11．如图所示为一定质量的理想气体状态变化时的图像，由图像可知，此气体的体积（　　）
A．先不变后变大 B．先不变后变小
C．先变大后不变 D．先变小后不变
12．如图所示，在一端封闭的玻璃管中，用两段水银将管内气体A、B与外界隔绝，管口向下放置，若保持温度不变，将管倾斜，待稳定后，以下关于气体A、B说法正确的是（　　）
A．气体A的压强不变 B．气体B的压强减小
C．气体A、B的体积都增大 D．气体A、B的体积都减小
二、多选题
13．下列现象是由表面张力引起的是（　　）
A．钢针浮在水面上
B．船只浮在水面上
C．太空飞船中自由漂浮的水滴呈球形
D．布伞伞面的布料有缝隙但不漏雨水
14．关于晶体和非晶体的性质说法正确的是（　　）
A．可以利用有无固定熔点来判断物质是晶体还是非晶体
B．晶体在熔化时要吸热，说明晶体在熔化过程中分子动能增加
C．单晶体和多晶体都表现为各向异性，非晶体则表现为各向同性
D．液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质和单晶体相似，具有各向异性
15．同一种液体，滴在固体A的表面时，出现如图甲所示的情况；当把毛细B管入这种液体时，液面又出现如图乙所示的情况．若固体A和毛细管B很干净，则（ ）．

A．固体A和毛细管B可能是同种材料
B．固体A和毛细管B一定不是同种材料
C．固体A的分子对液体附着层分子的引力比毛细管B的分子对液体附着层分子的引力大
D．液体对毛细管B浸润
16．如图所示，经过高温消毒的空茶杯放置在水平桌面上，杯盖内硅胶密封圈气密性很好，茶杯内密封空气的温度为87 ℃，压强等于外界大气压强p0。已知杯盖的质量为m，茶杯(不含杯盖)的质量为M，杯口面积为S，重力加速度为g。当茶杯内气体温度降为27 ℃时，下列说法正确的是（　　）
A．茶杯对杯盖的支持力为mg＋p0S
B．茶杯对杯盖的支持力为mg＋p0S
C．茶杯对桌面的压力为Mg＋p0S
D．用力拉住杯盖往上提，若能使整个茶杯向上离开桌面，则至少需要对杯盖施加的力才能打开茶杯
三、填空题
气体分子运动的特点
17．运动的自由性：气体分子间的距离大约是分子直径的 倍，因此分子间的作用力很弱，通常认为，气体分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，不受力而做匀速直线运动，气体充满 空间。
18．运动的无序性：分子的运动 ，在某一时刻，向着任何一个方向运动的分子都有，而且向各个方向运动的分子数目 。
19．状态参量与平衡态
（1）热力学系统：由大量分子组成的 。
（2）外界： 之外与系统发生相互作用的其他 。
（3）状态参量：为确定系统的状态所需要的一些量，如： 、 、 等。
（4）平衡态：无外界影响， 稳定的状态。
（5）平衡态是 ，不是 ，处于 的系统， 在较长时间内不发生变化。
20．理想气体
（1）理想气体：在 温度、 压强下都遵从气体实验定律的气体。
（2）理想气体与实际气体
实际气体在温度不低于零下几十摄氏度、压强不超过大气压的几倍时，可以当成理想气体来处理。
21．中医拔罐疗法在中国有着悠久的历史，其方法是以罐为工具，将点燃的纸片放入一个小罐内，当纸片燃烧完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地“吸”在皮肤上，造成局部瘀血，以达到一定疗效。在刚开始的很短时间内，火罐“吸”在皮肤上的主要原因是火罐内的气体体积不变，温度 （选填“升高”“不变”或“降低”），压强 （选填“增大”“不变”或“减小”）。
22．求图中被封闭气体A的压强分别为（1） ，（2） ，（3） ，图中的玻璃管内都灌有水银，大气压强p0＝76cmHg。（p0＝1.01×105Pa，g＝10m/s2）
四、实验题
23．仔细观察图片，回答问题：
(1)我们利用如图所示的装置进行实验。注射器下端的开口有橡胶套，它和柱塞一起把一段空气柱封闭。本实验的研究对象是什么？
(2)本实验如何测量物理量？
(3)为探究规律，需要获得多组实验数据，应如何操作？
(4)本实验测多组数据时，怎样操作可以保证气体的温度不发生明显的变化？
(5)本实验中有哪些注意事项？
24．某实验小组用如图甲所示实验装置来探究一定质量的气体发生等温变化遵循的规律。

（1）实验时，为判断气体压强与体积的关系， （选填“需要”或“不需要”）测出空气柱的横截面积；
（2）实验中空气柱体积变化缓慢，可认为 保持不变。为了直观地判断压强p与体积V的数量关系，应作出 （选填“”或“”）图像；他们进行了两次实验，得到的图像如图乙所示，由图可知两次实验气体的温度大小关系为>；

（3）另一小组根据实验数据作出的图线如图丙所示，若他们的实验操作无误，造成图线不过原点的原因可能是 。

五、解答题
25．在玻璃片和云母片上分别涂上一层很薄的石蜡，然后用烧热的钢针去接触玻璃片及云母片的另一面，石蜡熔化，如图所示，那么你看到的现象及得出的结论是什么？
26．某同学为了检验一块薄片是不是晶体，做了如下的实验。如下图所示，他以薄片中央O为原点，建立平面直角坐标系，分别取两点，且。在A、B两点各固定一个相同的温度传感器，将一个针状热源放在O点，观察并记录A、B两点的温度变化情况。通过实验，他发现A、B两点的温度变化情况完全相同，由此他得出结论：该薄片是非晶体。是否可以由这样的过程得出上述结论？简述理由。
27．某学校举行校庆，准备放飞气球渲染气氛。当天上午10点，学校地表附近的气温为，大气压强为，此时气球体积为。气球内充的氦气可视为理想气体，气球内外气压差很小，可以忽略。
（1）正午时地表附近气温达到，大气压仍为，此时气球的体积多大？
（2）已知在距地面高处的大气压强为，若气球升到高处时体积变为，则此时高处的气温为多少？
28．如图所示，开口向上竖直放置的内壁光滑汽 ，其侧壁是绝热的，底部导热，内有两个质量均为的密闭活塞，活塞A导热，活塞B绝热，将缸内理想气体分成Ⅰ、Ⅱ两部分。初状态整个装置静止不动且处于平衡状态，Ⅰ、Ⅱ两部分气体的高度均为，温度为。设外界大气压强为保持不变，活塞横截面积为，环境温度为保持不变。在活塞A上逐渐添加铁砂，当铁砂质量等于时，两活塞在某位置重新处于平衡，，求：
（1）未添加铁砂时，气室Ⅱ内气体的压强；
（2）添加铁砂再次平衡后，活塞A向下移动的距离；
（3）接（2）问，现在若将活塞A用销子固定，保持气室Ⅰ的温度不变，要使气室Ⅱ中气体的体积恢复原来的大小，则此时的温度。
试卷第1页，共3页
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《第二章分子动理论单元练习1--2024-2025学年高二物理人教版（2019）选择性必修第三册》参考答案
1．D
【知识点】电流的微观表达式及其应用、物质的量、摩尔质量、分子质量之间的关系
【详解】假设电子定向移动的速率为v，那么在t时间内通过导体横截面的自由电子数相当于在体积vtS中的自由电子数，而体积为vtS的铜的质量为vtSρ，摩尔数为，所以电荷量为
故电流为
于是得到
故选D。
2．B
【知识点】布朗运动的定义、现象和解释、影响微粒布朗运动快慢的因素
【详解】AB．布朗运动是液体中悬浮颗粒无规则运动的现象，但它反映的是液体分子的无规则运动，故A错误；B正确；
C．布朗运动与悬浮颗粒的大小有关，悬浮颗粒越大，同一时刻各个方向与悬浮颗粒撞击的液体分子越多，各方向的撞击力越衡，布朗运动越不明显。故C错误；
D．液体中悬浮颗粒是做无规则运动。故D错误。
故选B。
3．B
【知识点】液晶
【详解】A．液晶是介入固态和液态之间的一种物质状态，其既具有液体的流动性，又在一定程度上具有晶体分子的规则排列的性质，故A错误；
B．结合上述可知，液晶在一定程度上具有晶体分子的规则排列的性质，即液晶分子在特定方向排列比较整齐，故B正确；
C．在外加电压的影响下，液晶自身并不能够发光，而是由于液晶通电时，排列变得更加有秩序，使光线容易通过，故C错误；
D．并不是所有物质都能成为液晶，只有少数物质在特定条件下才能成为液晶，故D错误。
故选B。
4．D
【知识点】分子动能
【详解】A．两物体温度相等，说明它们的分子平均动能相等，因为温度是分子热运动平均动能的标志；由于没有说明铁与铝的质量，只有当它们所含分子数目一样，分子总动能才相等，故A错误；
B．分子平均动能相等，但对每个分子而言，它运动的速率是变化的，且每个分子的速率都是不同的，有快的也有慢的，所以每个分子的动能相等的说法不正确，故B错误；
CD．虽然分子的平均动能相等，但铁分子、铝分子质量不等，因此分子平均速率不等，故C错误，D正确。
故选D。
【点睛】对于分子动能的研究，我们的研究对象是大量分子，对于单个分子是不具备意义的。
5．C
【知识点】分子动能、气体等温变化的图象、气体等容变化的图象
【详解】A．图像中，a到b为等温变化，由玻意耳定律
得a状态的压强大于b状态的压强，故A错误；
B．由图像可知，b到c的过程中，体积不变，由查理定律
得b状态的压强小于c状态的压强，B错误；
C．由图可得c状态温度大于a状态温度，因此c状态分子的平均动能大于a状态分子的平均动能，C正确；
D．c状态分子的平均动能大于a状态分子的平均动能，但不是每个分子的动能c状态的都比a状态的大，D错误。
故选C。
6．A
【知识点】应用理想气体状态方程处理实际问题
【详解】由理想状态方程
可知，为等容变化，为等压变化，为等温变化，故只有A正确。
故选A。
7．D
【知识点】液晶
【详解】A．液晶分子在特定方向排列比较整齐，具有各向异性，但要注意分子的排列是不稳定的，A错误；
BCD．温度、压力、外加电压等因素变化时，都会改变液晶的光学性质，BC错误，D正确。
故选D。
8．D
【知识点】应用波意耳定律解决实际问题
【详解】由题意可知气体做等温变化，设容器内部气体缩短的长度为为，根据玻意尔定律可知
整理得
故选D。
9．A
【知识点】晶体和非晶体
【详解】A．食盐熔化过程中，温度保持不变，即熔点一定，说明食盐是晶体，故A正确；
B．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，只能说明云母片是晶体，故B错误；
C．天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列规则，故C错误；
D．石墨和金刚石组成它们的化学元素是相同的，都是碳原子，它们的物理性质不同，是由于碳原子排列结构不同造成的，故D错误。
故选A。
10．D
【知识点】分子动能、理解查理定理
【详解】将氧气瓶由寒冷的室外搬到温暖的室内，并放置一段时间，瓶内氧气温度升高，气体分子热运动的平均动能增大；氧气瓶的容积不变，所以氧气的体积不变，根据查理定律，有
可知，温度升高，所以气体的压强变大。
故选D。
11．B
【知识点】理想气体的状态方程及各物理量的含义
【详解】根据理想气体状态方程，可得
可知为等容变化，即体积不变；由题图可知为等温变化，压强变大，由可知体积变小，所以气体的体积先不变后变小。
故选B。
12．D
【知识点】应用波意耳定律解决实际问题
【详解】被封闭气体B的压强
被封闭气体A的压强
其中hA、hB为上下两端水银柱的竖直高度，故当管倾斜时水银柱竖直高度都将减小，则封闭气体压强pA和pB增大，又由于气体是等温变化，由玻意耳定律
知，气体A、B的压强增大，体积减小。
故选D。
13．ACD
【知识点】液体的表面张力
【详解】A．钢针受到水的表面张力作用，与所受重力平衡，浮在水面上，A正确；
B．船只在水的浮力作用下浮在水面上，与表面张力无关，B错误；
C．太空飞船中自由漂浮的水滴在表面张力作用下使表面积收缩到最小，即呈球形，C正确；
D．由于雨水表面存在表面张力，虽然布伞布料有缝隙，但不漏雨水，D正确。
故选ACD。
14．AD
【知识点】晶体和非晶体、液晶
【详解】A．晶体和非晶体的区别就是有无固定熔点，因此可以利用有无固定熔点来判断物质是晶体还是非晶体。故A正确；
B．晶体在熔化时要吸热，是分子势能增加，而晶体在熔化过程中温度不变，分子动能不变。故B错误；
C．多晶体表现为各向同性。故C错误；
D．液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质和单晶体相似，具有各向异性。故D正确。
故选AD。
15．BD
【知识点】浸润和不浸润
【详解】ABD．当把毛细管B插入液体时，液面呈现凹形，说明液体对B浸润，液体不能附着在A的表面，所以对A不浸润，所以A与B一定不是同种材料，故A错误，BD正确；
C．根据浸润与不浸润的特点，浸润时，附着层内的分子引力小于固体分子的引力，而不浸润时，附着层内的分子引力大于固体对分子的引力，所以固体A的分子对液体附着层内的分子引力比B管的分子对液体附着层内的分子引力小，故C错误。
故选BD。
16．AD
【知识点】应用查理定律解决实际问题
【详解】AB．茶杯内气体做等容变化，根据查理定律有
求得
设茶杯对杯盖的支持力为，根据杯盖受力平衡有
求得
故A正确，B错误；
C．设桌面对茶杯的支持力为，则根据杯盖和茶杯整体平衡有，根据牛顿第三定律可知，茶杯对桌面的压力为
故C错误；
D．设恰好打开茶杯，则茶杯对杯盖的支持力为零，设茶杯和杯盖整体的加速度为a，则对杯盖有
对茶杯和杯盖有
联立得
故D正确。
故选AD。
17． 10 整个 18． 杂乱无章 近似相等
【知识点】分子热运动的基本概念
【解析】17．[1][2]运动的自由性：气体分子间的距离大约是分子直径的10倍，因此分子间的作用力很弱，通常认为，气体分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，不受力而做匀速直线运动，气体充满整个空间。
18．[1][2]运动的无序性：分子的运动是杂乱无章的，在某一时刻，向着任何一个方向运动的分子都有，而且向各个方向运动的分子数目几乎相等。
19． 系统 系统 物体 体积 压强 温度 状态参量 状态参量 不是过程量 平衡态 状态参量
【知识点】热力学第零定律：热平衡定律、气体的状态参量
【详解】略
20． 任何 任何
【知识点】理想气体
【详解】[1][2]理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体。
21． 降低 减小
【知识点】理解查理定理
【详解】[1][2]在刚开始的很短时间内，火罐内部气体体积不变，由于火罐导热性良好，所以火罐内气体温度迅速降低，根据
可知，气体压强减小，火罐在外界大气压的作用下“吸”在皮肤上。
22． 66cmHg 71cmHg 81cmHg
【知识点】气体的状态参量
【详解】（1）[1]根据平衡条件可得
（2）[2]根据平衡条件可得
（3）[3]根据平衡条件可得
则
23．(1)被封闭在注射器内的一定质量的空气柱
(2)见解析
(3)见解析
(4)见解析
(5)见解析
【知识点】探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系
【详解】（1）本实验的研究对象是被封闭在注射器内的一定质量的空气柱。
（2）实验中，需要测量空气柱的体积V和空气柱的压强，具体操作如下：空气柱的长度可以通过刻度尺读取，则空气柱的长度与横截面积的乘积就是它的体积V。空气柱的压强可以从与注射器内空气柱相连的压力表读取。
（3）为探究规律，需要获得多组实验数据，具体操作为：把柱塞缓慢地向下压或向上拉，读取空气柱的长度与压强的几组数据。
（4）为使温度不发生明显的变化，操作过程要缓慢，体积不会变化太快，能使气体与外界充分进行热交换，保证气体温度与外界环境温度相同，不发生明显变化；并且尽量避免用手直接接触注射器，因为手的温度可能会传递给气体，导致气体温度变化。
（5）1.为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是在注射器柱塞上涂润滑油。
2.为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是要缓慢移动柱塞，并且不能用手握住注射器内封闭气体部分。
24． 不需要 温度 实验时未考虑注射器前端与橡胶套连接处的气体体积
【知识点】理解玻意耳定律、气体等温变化的图象、应用波意耳定律解决实际问题
【详解】（1）[1]设气体初状态压强为，空气柱的长度为，气体末状态的压强为，空气柱长度为，空气柱的横截面积为S，由玻意耳定律得
故实验需要验证
故实验不需要测量空气柱的横截面积。
（2）[2]实验中空气柱体积变化缓慢，可认为温度保持不变。
[3]为了直观地判断压强p与体积V的数量关系，应作出图像，是一条倾斜的直线。
（3）[4]另一小组根据实验数据作出图线如图丙所示，若他们的实验操作无误，造成图线不过原点可能的原因是试管中的气体的体积小于实际的封闭气体的体积，结合实验的器材可知，实验时未考虑注射器前端与橡皮帽连接处的气体。
25．见解析
【知识点】各向异性
【详解】玻璃片上石蜡的熔化区呈圆形，说明玻璃沿各个方向的导热性能相同，云母片上石蜡的熔化区呈椭圆形，说明云母沿不同方向的导热性能不相同。
26．见解析
【知识点】各向异性
【详解】不能够的得到上述结论。通过实验， A、B两点的温度变化情况完全相同，说明薄片具有各向同性。而根据晶体与非晶体的特性规律，单晶体具有各向异性，非晶体与多晶体具有各向同性，因此，薄片既有可能为非晶体，也有可能为多晶体。
27．（1）；（2）（或）
【知识点】应用盖吕萨克定律解决实际问题、应用理想气体状态方程处理实际问题
【详解】（1）由题意可知此过程为等压变化过程，由盖-吕萨克定律知
且解得
（2）由理想气体状态方程
解得
28．（1）；（2）8.1cm；（3）2100K
【知识点】应用理想气体状态方程处理实际问题
【详解】（1）初始时，AB均处于平衡状态，初始时Ⅰ中的气体压强记为，Ⅱ中的气体压强记为，则对A
对B
可解得
（2）当铁砂质量为时再次平衡时：则对A
对B
此过程Ⅰ中气体是等温变化过程，根据玻意耳定律
解得
此过程Ⅱ中气体是等温变化过程，根据玻意耳定律
解得
故活塞B下移的距离
（3）从初始到铁砂质量为4kg过程中，Ⅰ中气体是等温变化过程，根据玻意耳定律
解得
将A锁定后，Ⅱ中的气体温度升高，当Ⅱ中气体体积恢复到初始体积的时候，记Ⅰ中的气体压强记为，Ⅱ中的气体压强记为，在此过程中，Ⅰ中的气体为等温变化
在此过程中﹐Ⅱ中的气体总量不变
末状态对B
由于A锁定，Ⅰ中的气体和Ⅱ中的气体总体积保持不变
解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页第二章气体、液体和固体单元练习2--2024-2025学年高二物理人教版（2019）选择性必修第三册
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．关于物体的温度与分子动能的关系，正确的说法是（　　）
A．某种物体的温度是0℃，说明物体中分子的平均动能为零
B．物体温度降低时，每个分子的动能都减小
C．物体温度升高时速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增多
D．物体的运动速度越快，则物体的温度越高
2．如图，雨后的树叶上聚集了大量的水珠，下列说法正确的是（ ）

A．水珠表面层，水分子比较密集 B．水珠表面层，水分子间的作用力表现为引力
C．水珠表面层，水分子间的作用力表现为斥力 D．水珠表面层，水分子势能小于在平衡位置时的势能
3．关于表面张力，以下说法中正确的是（　　）
A．缝衣针浮在水面上不下沉是重力与水的浮力平衡的结果
B．小木块能够浮在水面上是液体表面张力与其重力平衡的结果
C．露珠表面的水分子之间的距离小于内部的水分子之间的距离
D．小昆虫在水面上自由往来而不陷入水中是液体表面张力在起作用
4．祝融号火星车设计的最低工作环境温度为，火星车在火星表面巡视探测时经历的最低温度为，两温度相差（ ）
A． B． C． D．
5．某医用氧气瓶的容积为40L，瓶内装有7.2kg的氧气。使用前，瓶内氧气的压强为，温度为37℃。当患者消耗该氧气瓶内氧气的质量为3.48kg时，瓶内氧气的压强变为，则此时瓶内气体的温度为（　　）
A．33℃ B．31℃ C．29℃ D．27℃
6．下面是教材中的四幅插图，下列说法正确的是（ ）
A．图甲是显微镜下三颗小炭粒的运动位置连线图，连线表示小炭粒的运动轨迹
B．图乙是封闭在容器中的一定质量的理想气体，若温度升高，其内能一定增大
C．图丙是一定质量的理想气体在不同温度下的两条等温线，则T2 < T1
D．图丁中一只水黾能停在水面上，主要是靠水对水黾的浮力作用
7．某实验小组用图甲所示装置，研究烧瓶内封闭气体的体积一定时压强与温度的关系，初始时封闭气体的摄氏温度为，往容器内加热水，可以改变封闭气体的温度t，用（）表示封闭气体升高的摄氏温度，p表示温度为t时封闭气体的压强，则图乙中可能正确的图线是（　　）

A．① B．② C．③ D．④
8．如图所示，桶装水的容积为，为取水方便，在上面安装一个取水器。某次取水前桶内气体压强为，剩余水的体积为，水面距出水口的高度为。取水器每按压一次，向桶内打入压强为、体积为的空气。已知水桶的横截面积为，水的密度为，大气压强为，重力加速度为，取水过程中气体温度保持不变，则（　　）

A．取水器至少按压1次，水才能从出水口流出 B．取水器至少按压3次，水才能从出水口流出
C．若要压出水，至少需按压16次 D．若要压出水，至少需按压17次
9．下列说法正确的是（　　）
A．所有物质都具有液晶态
B．水黾静止在水面上，其所受浮力等于重力
C．玻璃管的尖端放在火焰上烧熔会变钝，是液体表面张力的作用
D．液体表面具有收缩的趋势，是因为液体内部分子分布比表面层稀疏
二、多选题
10．下列现象是由表面张力引起的是（　　）
A．钢针浮在水面上
B．船只浮在水面上
C．太空飞船中自由漂浮的水滴呈球形
D．布伞伞面的布料有缝隙但不漏雨水
11．如图所示为一套茶杯和杯盖，从消毒碗柜里高温消毒后取出，放在水平桌面上并立刻盖上杯盖，假定密封效果很好，则过一段时间后，下列说法正确的是（　　）
A．杯内气体分子的平均动能增大 B．杯内气体分子的平均动能减小
C．杯内气体的压强增大 D．杯内气体的压强减小
12．下列各图表示液体浸润固体的是（　　）
A． B．
C． D．
13．将相同材料做成的两根内径不同、两端开口的圆柱形毛细管竖直插入某种与管壁浸润的液体内，下列说法正确的是（　　）
A．毛细管内液面都下降，且液面与管壁接触处比液面中间低
B．毛细管内液面都上升，且液面与管壁接触处比液面中间高
C．内径小的毛细管内液面上升的高度比内径大的高
D．内径小的毛细管内液面上升的高度比内径大的低
三、填空题
晶体的微观结构
14．在各种晶体中，原子（或分子、离子）都是按照一定的规则排列的，具有空间上的 。
15．有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体。那是因为组成它们的微粒能够按照 在空间分布，例如碳原子按不同的空间分布排列可形成石墨和金刚石。
16．同一种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现。有些非晶体在一定条件下也可以转化为 。
17．某球形固体物质，其各向导热性能不相同，则该物体一定是 。
18．已知湖水深度为20m，湖底水温为4℃，水面温度为17℃，大气压强为。当一气泡从湖底缓慢升到水面时，其体积约为原来的 倍。（取，）
19．（1）下列说法正确的是下列说法正确的是
A．气体扩散现象表明气体分子间存在斥力
B．温度是物质分子热运动平均动能大小的标志
C．热量总是自发的从分子平均动能大的物体传递到分子平均动能小的物体
D．机械能不可能全部转化为内能，内能也无法全部用来做功以转化成机械能
E．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
（2）如图所示，粗细均匀的U形玻璃管竖直放置，左端用水银封闭着长L=13cm的理想气体，右端开口，当封闭气体的温度T=312K时，两管水银面的高度差，现对封闭气体缓慢加热，直到左、右两管中的水银面相平，设外界大气压
①求左右两管中的水银面相平时封闭气体的温度 ；
②若保持①问中气体温度不变，从右管的开口端缓慢注入水银，直到右侧管的水银面比左侧管的高，求注入水银柱的长度 。
四、实验题
20．
(1)若实验数据呈现气体体积减小、压强增大的特点，能否断定压强与体积成反比？

(2)如图所示，图线是一条过原点的直线，更能直观描述气体压强与体积的关系，为什么直线在原点附近要画成虚线？
21．某实验小组用如图甲所示实验装置来探究一定质量的气体发生等温变化遵循的规律。

（1）实验时，为判断气体压强与体积的关系， （选填“需要”或“不需要”）测出空气柱的横截面积；
（2）实验中空气柱体积变化缓慢，可认为 保持不变。为了直观地判断压强p与体积V的数量关系，应作出 （选填“”或“”）图像；他们进行了两次实验，得到的图像如图乙所示，由图可知两次实验气体的温度大小关系为>；

（3）另一小组根据实验数据作出的图线如图丙所示，若他们的实验操作无误，造成图线不过原点的原因可能是 。

22．某同学用图示实验装置探究一定质量的气体等温变化的规律。将注射器水平固定，由于没有压强传感器，于是他把活塞和压力传感器相连，可测出移动活塞时，传感器对活塞的压力F，然后把注射器活塞移动到体积最大的位置，并用橡皮帽封闭注射器右侧的细管。在温度不变的条件下缓慢移动活塞压缩气体并记录多组压力F和体积V的值，假设活塞受到的摩擦可忽略不计。
(1)甲同学想通过作出的图像探究等温变化的规律，则还需要测量的物理量有：（ ）
A．气体的温度 B．注射器的内径 C．大气压强 D．被封闭气体的质量
(2)乙同学根据实验数据作出的图像如图，已知图像的斜率为k，图像与纵轴交点的纵坐标的绝对值为b，假设注射器内的气体的状态变化遵循玻意耳定律，若细管内气体体积可忽略，则气体刚被封闭时的体积为 （用k和b表示）；若细管内气体体积不可忽略，则随着的增大，图像的斜率 （选填：变大、变小、不变）。
五、解答题
23．如下图所示，经常可以看到小昆虫水黾在池塘的水面上跳来跳去，为什么它不会沉入水里？
24．17世纪时伽利略曾设计过一个温度计，其结构如下图所示。一根几十厘米长、麦秆粗细的玻璃管，一端与一鸡蛋大小的玻璃泡相连，另一端竖直插在水槽中，并使玻璃管内吸入一段水柱。根据管中水柱高度的变化可测出相应的温度。根据以上信息回答下列问题。
（1）管中水柱的高度随着温度的升高如何变化？
（2）关于温度变化时玻璃泡内的气体经历的变化，甲同学认为可近似看作等容变化，乙同学认为应该近似地看作等压变化。评价这两种看法，并说明理由。
（3）这个温度计的设计有哪些不足之处？
25．粗细均匀的U形管，右端封闭有一段空气柱，两管内水银面高度差为，封闭空气柱长度为，如图所示。已知外界大气压强相当于76cm高水银柱产生的压强，灌入水银过程中温度保持不变。向左管再注入多少水银可使两管水银面等高？
26．如图所示，开口向右的绝热汽缸水平放置，由厚度均不计的绝热活塞A和导热活塞B封闭相同质量的理想气体Ⅰ、Ⅱ，气体的体积均为V0，压强均为1.2p0，热力学温度与外界相同，均为T0，活塞A可以在汽缸内无摩擦地自由移动，活塞B与汽缸间的最大静摩擦力大小为。已知两部分气体均密封良好，活塞的横截面积为S，大气压强为p0，外界的温度保持不变。现通过电加热丝对区域Ⅰ内的气体缓慢加热。
(1)求当活塞B恰好要滑动时，活塞A移动的距离；
(2)当活塞B恰好要滑动时，电加热丝停止加热，同时将活塞B固定，然后打开区域Ⅱ内的阀门K，气体缓慢漏出。经过足够长的时间，区域Ⅱ内剩余气体的质量是原来质量的，求区域Ⅰ内气体最终的热力学温度。
试卷第1页，共3页
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《第二章气体、液体和固体单元练习2--2024-2025学年高二物理人教版（2019）选择性必修第三册》参考答案
1．C
【知识点】分子动能
【详解】A．温度是分子平均动能的标志。温度是0 ℃，物体中分子的平均动能并非为零，因为分子无规则运动不会停止，A错误；
B．温度降低时分子的平均动能减小，并非每个分子动能都减小，B错误；
C．物体温度升高时，分子的平均动能增大，分子的平均速率增大，速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增多，C正确；
D．物体的运动速度增大，宏观机械能（动能）增大，但物体内分子的热运动不一定加剧，温度不一定升高，D错误。
故选C。
2．B
【知识点】液体的表面张力
【详解】A．水珠表面层，分子比较稀疏，故A错误；
BC．水珠表面水分子间的距离r大于平衡时的距离，因此分子间的作用力表现为引力，故B正确，C错误，；
D．水分子在平衡位置时分子势能最小，因此水珠表面水分子势能大于水分子在平衡位置时的势能，故D错误。
故选B。
3．D
【知识点】液体的表面张力
【详解】A．缝衣针浮在水面上不下沉是由于水的表面张力作用的结果，选项A错误；
B．小木块能够浮在水面上是浮力与其重力平衡的结果，选项B错误；
C．露珠表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，分子间表现为引力，表面存在张力，故C错误；
D．小昆虫在水面上自由往来而不陷入水中是液体表面张力在起作用，选项D正确。
故选D。
4．A
【知识点】热力学温标及其与摄氏温标的换算关系
【详解】由题意知
两温度相差
故选A。
5．D
【知识点】应用理想气体状态方程处理实际问题
【详解】瓶内剩余气体质量为7.2kg-3.48kg=3.72kg，消耗之前3.72kg氧气占体积
根据
即
解得t=27℃
故选D。
6．B
【知识点】气体等温变化的图象、理解内能的概念、布朗运动的定义、现象和解释、液体的表面张力
【详解】A．每隔一段时间把观察到的炭粒的位置记录下来，然后用直线把这些位置依次连接成折线，所以布朗运动图像反映每隔一段时间固体微粒的位置，而不是运动轨迹，A错误；
B．理想气体不计分子势能，所以温度升高时，分子平均动能增大，则内能一定增大，B正确；
C．由理想气体状态方程可判断，一定质量的理想气体，不同温度下对应的等温线是不同的，且越靠近原点等温线所表示的温度就越低，即T1 < T2，但同一等温线上气体压强与体积的乘积是不变的，C错误；
D．水黾停在水面上的原因是水黾受到了水的表面张力的作用，D错误。
故选B。
7．A
【知识点】应用查理定律解决实际问题
【详解】烧瓶内封闭气体的体积一定，由查理定律有
又
所以有
整理得
可见图像为一次函数，斜率为，截距为，均为正值，故正确的图线是①。
故选A。
8．D
【知识点】应用波意耳定律解决实际问题
【详解】A B．设取水器下压n次后，桶中的水才能从出水口流出。以原来桶中空气和打入的空气为研究对象，设开始时压强为，体积为，则
，
设桶中空气和打入的空气后来的体积，压强为，则
由玻意耳定律得
要使桶中水能从出水口流出，则有
联立各式解得
所以取水器至少按压2次后，桶中水才能从出水口流出。AB错误；
C D．水桶高度
装满水时，水面距离出水口高度
再压出4升水后桶内液面与出水口高度差为
则有
解得
由于外界温度保持不变，根据玻意耳定律有
其中
，，
解得
可知，若要再压出4升水，至少需按压17次。C错误，D正确。
故选D。
9．C
【知识点】液晶、液体的表面张力
【详解】A．不是所有物质都有液晶态，故A错误；
B．水黾可以停在水面上是因为液体表面张力与重力平衡，故B错误；
C．玻璃管的尖端放在火焰上烧熔会在液体表面张力使得玻璃管尖端收缩、变钝，故C正确；
D．液体表面具有收缩的趋势，是因为液体表面层分子比较稀疏，分子间引力大于斥力，故D错误；
故选C。
10．ACD
【知识点】液体的表面张力
【详解】A．钢针受到水的表面张力作用，与所受重力平衡，浮在水面上，A正确；
B．船只在水的浮力作用下浮在水面上，与表面张力无关，B错误；
C．太空飞船中自由漂浮的水滴在表面张力作用下使表面积收缩到最小，即呈球形，C正确；
D．由于雨水表面存在表面张力，虽然布伞布料有缝隙，但不漏雨水，D正确。
故选ACD。
11．BD
【知识点】应用查理定律解决实际问题、分子动能
【详解】高温的茶杯放置一段时间后，由于热传递作用杯子和杯内气体的温度降低，故杯内气体的内能减小，气体分子的平均动能减小，此过程中气体发生的是等容变化，根据查理定律得
可得杯内气体的压强减小。
故选BD。
12．BC
【知识点】浸润和不浸润
【详解】浸润现象在管内表现为液面呈凹形，则B液体浸润固体，浸润现象在平面上表现为接触面增大，则C液体浸润固体。
故选BC。
13．BC
【知识点】浸润和不浸润、液体的表面张力
【详解】AB．根据毛细现象可知，当液体浸润管壁时，管内液面要高于管外液面，所以毛细管内液面都上升，由于液体表面张力的影响，液面呈凹形，即液面与管壁接触处比液面中间高，故A错误，B正确；
CD．毛细管内液面的高度与毛细管的内径、液体的性质和液体密度有关，毛细管内径越大，管内液体上升的高度就越低，故C正确，D错误。
故选BC。
14．各向异性 15．不同规则 16．晶体 17．单晶体
【知识点】晶体的微观结构、晶体和非晶体
【解析】14．在各种晶体中，原子（或分子、离子）都是按照一定的规则排列的，具有空间上的各向异性。
15．有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体。那是因为组成它们的微粒能够按照不同规则在空间分布，例如碳原子按不同的空间分布排列可形成石墨和金刚石。
16．同一种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现。有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体。
17．某球形固体物质，其各向导热性能不相同，则该物体一定是单晶体。
18．3.1
【知识点】应用理想气体状态方程处理实际问题
【详解】水面处压强
温度T1=(273+17)K=290K
水底处压强
温度T2=(273+4)K=277K
根据理想气体状态变化方程可知
解得
19． BCE
【知识点】应用理想气体状态方程处理实际问题、布朗运动的定义、现象和解释、分子动能、应用波意耳定律解决实际问题、液体的表面张力
【详解】（1）[1]A．气体扩散现象表明分子间在做无规则运动，A错误；
B．温度是物质分子热运动平均动能大小的标志，B正确；
C．热量总是自发的从温度大的物体传递到温度低的得物体，C正确；
D．根据能量转化的方向可知，机械能可能全部转化为内能，D错误；
E．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，分子之间的作用力表现为引力，所以液体表面存在表面张力，E正确。
故选BCE。
（2）①[2]设玻璃管封闭气体初态压强为p，体积为V，玻璃管的横截面积为S，末态压强为p′，体积为V′，当温度上升到T′时，左、右两管中的水银面相平。根据理想气体状态方程可得
由题意可得
解得
②[3]设注入的水银柱长为x时，右侧管的水银面比左侧管的高。末状态封闭理想气体的压强
体积
根据玻意耳定律可得
解得
解得
20．(1)不能。
(2)见解析
【知识点】探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系
【详解】（1）不能，也可能压强p与体积V的二次方（三次方）或与成反比，只有作出图线是直线，才能判定p与V成反比。
（2）在等温变化过程中，体积不可能无限大，故和p不可能为零，所以图线在原点附近要画成虚线，表示过原点，但此处实际不存在。
21． 不需要 温度 实验时未考虑注射器前端与橡胶套连接处的气体体积
【知识点】气体等温变化的图象、应用波意耳定律解决实际问题、理解玻意耳定律
【详解】（1）[1]设气体初状态压强为，空气柱的长度为，气体末状态的压强为，空气柱长度为，空气柱的横截面积为S，由玻意耳定律得
故实验需要验证
故实验不需要测量空气柱的横截面积。
（2）[2]实验中空气柱体积变化缓慢，可认为温度保持不变。
[3]为了直观地判断压强p与体积V的数量关系，应作出图像，是一条倾斜的直线。
（3）[4]另一小组根据实验数据作出图线如图丙所示，若他们的实验操作无误，造成图线不过原点可能的原因是试管中的气体的体积小于实际的封闭气体的体积，结合实验的器材可知，实验时未考虑注射器前端与橡皮帽连接处的气体。
22．(1)BC
(2) 变小
【知识点】探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系
【详解】（1）设大气压强为，被封闭气体的横截面积为，对活塞有
气体压强为
若要做的图像，还需要测量气柱的横截面积和大气压，横截面积可以通过测量注射器的内径计算得出。
故选BC。
（2）[1]设气体刚封闭时，气体体积为，此时的压强为，细管内的体积忽略不计，由玻意耳定律得
整理得
则
[2]若细管内的气体体积不可忽略，设细管内的体积为，由玻意耳定律得
（C为定值）
整理得
增大时，图像斜率在变小。
23．因为水面存在表面张力。
【知识点】液体的表面张力
【详解】由于水的表面层里分子比较稀疏，分子间的距离大于水内部分子距离，分子间的作用表现为相互吸引而形成水面的表面张力。
24．见解析
【知识点】应用查理定律解决实际问题、应用盖吕萨克定律解决实际问题
【详解】（1）本温度计是气体温度计，是利用气体的热胀冷缩原理制成的。当外界温度升高时，细管中气体受热膨胀，体积增大，管中液面将向下运动，管内水柱高度h将变小。
（2）如果细管内气体的体积比玻璃泡内气体的体积小的多，则可近似看做是等容变化；若管内液面高度变化不大，则可近似看做是等压变化。
（3）此温度计受外界气压变化的影响很大，而且不易携带，这个温度计的不足之处是很明显的，即测量范围小；更容易受当时的大气压的影响，不易携带。
25．39cm
【知识点】应用波意耳定律解决实际问题
【详解】以右管中被封闭的空气为研究对象，空气在初状态时，有
末状态
由玻意耳定律
联立解得
所以需加入的水银柱长度应为
26．(1)
(2)
【知识点】应用理想气体状态方程处理实际问题、应用波意耳定律解决实际问题
【详解】（1）当活塞B恰好要滑动时，对其受力分析，根据平衡条件
又
解得
区域Ⅱ内气体发生等温变化，根据玻意耳定律有
当活塞B恰好要滑动时，活塞A移动的距离为
联立可得
（2）打开区域Ⅱ内的阀门K后，经过足够长的时间，气体Ⅱ的压强为，根据玻意耳定律有
由题意可知
解得
对气体Ⅰ，根据理想气体状态方程
解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页

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