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阶段质量检测(二)　气体、固体和液体
(本试卷满分：100分)
一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)
1．以下物理现象的表述中，说法正确的是(　　)
A．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
B．大颗粒的盐磨成了细盐，就变成了非晶体
C．晶体熔化时吸收热量，分子的平均动能一定增大，内能增加
D．浸润现象中，附着层内液体分子分布比液体内部更密集，液体分子之间的作用力表现为斥力
2．有两瓶质量和温度都相等的氢气和氧气，则(　　)
A．两瓶中每个分子运动的动能都相等
B．两瓶中分子运动的总动能相等
C．氢气内部分子的总动能大于氧气内部分子的总动能
D．氢气内部分子的总动能小于氧气内部分子的总动能
3.如图为一注水的玻璃装置，玻璃管D、E上端与大气相通，利用玻璃管C使A、B两球上部相通，D、C、E三管与两球接口处紧密封接。当A、B、D的水面高度差如图所示时，E管内水面相对B中水面的高度差h应等于(　　)
A．0　 　　　　　 B．0.5 m
C．1 m D．1.5 m
4．如图所示，一定量的理想气体从状态A开始，经历两个过程，先后到达状态B和状态C。有关A、B和C三个状态的温度TA、TB和TC的关系，正确的是(　　)
A．TA＝TB，TB＝TC B．TAC．TA＝TC，TB>TC 　 D．TA＝TC，TB5．肺活量是指在标准大气压p0下，人尽力呼气时呼出气体的体积，是衡量心肺功能的重要指标。如图所示为某同学自行设计的肺活量测量装置，体积为V0的空腔通过细管与吹气口和外部玻璃管密封连接，玻璃管内装有密度为ρ的液体用来封闭气体。测量肺活量时，被测者尽力吸足空气，通过吹气口将肺部的空气尽力吹入空腔中，若此时玻璃管两侧的液面高度差为h，大气压强为p0保持不变，重力加速度为g，忽略细管和玻璃管的容积及气体温度的变化，则被测者的肺活量约为(　　)
A.V0　　　　　 B.V0
C.V0 D.V0
6．如图所示，一端封闭的玻璃管用19 cm的水银柱封闭一定质量的理想气体，玻璃管水平放置时，气柱长为L。设大气压强为76 cmHg，环境温度保持不变，当玻璃管置于倾角为30°的斜面上且开口端沿斜面向上放置，玻璃管静止不动时，空气柱的长度是(　　)
A.　　 B．L　　　
C.　　　 D.
7.两端封闭的U形管中有一些水银将空气隔为两部分，环境温度为10 ℃。U形管竖直放置，左、右两气柱的长度分别为L1和L2，如图所示。现将环境温度逐渐升高，则(　　)
A．L1变长，L2变短 B．L2变长，L1变短
C．L1和L2不变化 D．条件不足，无法判定
8．如图所示为一巨型温度计的结构原理图，利用汽缸底部高度变化反映温度变化。质量为10 kg的导热汽缸内密封一定质量的理想气体，汽缸内横截面积为100 cm2。活塞与汽缸壁间无摩擦且不漏气。环境温度为27 ℃时，活塞刚好位于汽缸正中间，整个装置静止。已知大气压为1.0×105 Pa，取重力加速度g＝10 m/s2。则(　　)
A．刻度表的刻度是不均匀的
B．环境温度为27 ℃时，汽缸内气体的压强为2.0×105 Pa
C．能测量的最大温度为327 ℃
D．环境温度升高时，弹簧的长度将变短
二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)
9．下列说法中正确的是(　　)
A．单晶体的所有物理性质都是各向同性的
B．液晶是液体和晶体的混合物
C．露珠呈球形是因为液体表面张力的作用
D．在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低
10．如图所示，两端封闭的导热U形管竖直放置在水平面上，其中的空气被水银隔成①、②两部分空气柱，以下说法正确的是(　　)
A．若以水平虚线MN为轴缓慢转动U形管，使其倾斜，则空气柱①长度不变
B．若以水平虚线MN为轴缓慢转动U形管，使其倾斜，则空气柱①长度变小
C．若周围环境温度升高，则空气柱①长度变大
D．若周围环境温度升高，则空气柱①长度变小
11.如图所示是一定质量的理想气体的p V图像，气体状态从A→B→C→D→A完成一次循环，A→B(图中实线)和C→D为等温过程，温度分别为T1和T2。下列说法正确的是(　　)
A．D→A为等容过程，B→C为等压过程
B．T1＞T2
C．A→B过程中，若VB＝2VA，则pB＝2pA(VA、pA、VB、pB分别为A、B两点的体积和压强)
D．若气体状态沿图中虚线由A→B变化，则气体的温度先升高后降低
12．某航天员身穿我国自主研发的舱外航天服“走出”太空舱，在太空“漫步”。舱外航天服密封一定质量的气体，用来提供适合人体生存的气压。航天员先在节点舱(航天员出舱前的气闸舱)穿上舱外航天服，航天服密闭气体的体积约为V1＝1.4 L，压强p1＝1.0×105 Pa，温度t1＝27 ℃。航天员穿好航天服后，需要把节点舱的气压不断降低，以便打开舱门。若节点舱气压降低到能打开舱门时，航天服内气体体积膨胀到V2＝2.0 L，温度变为t2＝－3 ℃，此时航天服内气体压强为p2。为便于舱外活动，航天员把航天服内的一部分气体缓慢放出。出舱后气压降到p3＝2.1×104 Pa，假设释放气体过程中温度不变，航天服内剩余气体体积变为V3＝3.0 L，航天服内封闭气体可视为理想气体。下列说法正确的是(　　)
A．p2＝7.2×104 Pa
B．p2＝6.3×104 Pa
C．航天服需要放出的气体与原来气体的质量比为
D．航天服需要放出的气体与原来气体的质量比为
三、非选择题(本题共5小题，共60分)
13．(6分)如图所示为“研究一定质量气体在压强不变的条件下，体积变化与温度变化关系”的实验装置示意图。粗细均匀的弯曲玻璃管A臂插入烧瓶，B臂与玻璃管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内的水银面等高。
(1)若气体温度升高，为使瓶内气体的压强不变，应将C管________(填“向上”或“向下”)移动，直至__________________________________________________________；
(2)实验中多次改变气体温度，用Δt表示气体升高的摄氏温度，用Δh表示B管内水银面高度的改变量。根据测量数据作出的图线是________。
14.(8分)某实验小组用注射器和压强传感器探究一定质量的气体发生等温变化时遵循的规律，实验装置如图甲所示。用活塞和注射器外筒封闭一定量的气体，其压强可由左侧的压强传感器测得。
(1)关于该实验，下列说法正确的是________。
A．该实验用控制变量法研究气体的变化规律
B．实验时注射器必须水平放置
C．注射器内部的横截面积没必要测量
D．注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位
(2)进行实验操作时，不能推拉活塞过快，其原因是_________________________。
(3)该实验小组首先在甲实验室进行了实验，如表为记录的实验数据，其中有一次记录的实验数据错误，记录错误的是________(填错误数据对应的实验序号)。
实验序号 1 2 3 4 5
封闭气柱
长度L/cm 12.00 11.00 10.00 9.00 8.00
封闭气柱压强
p/(×105 Pa) 1.01 1.09 1.19 1.33 1.90
(4)该实验小组又利用同一装置对同一封闭气体在另一温度稍高的乙实验室进行了实验，根据甲、乙实验室记录的数据用正确的方法画出的p 图像如图乙所示，根据乙实验室记录数据画出的图像应为________(填图线代号)。
15.(14分)在如图所示的p T图像中，一定质量的某种理想气体先后发生以下两种状态变化：第一次变化是从状态A到状态B，第二次变化是从状态B到状态C，且AC连线的反向延长线过坐标原点O，已知气体在状态A时的体积为VA＝3 L，求：
(1)气体在状态B时的体积VB和在状态C时的压强pC；
(2)该气体在标准状态下(指温度t＝0 ℃，压强p＝1 atm＝1×105 Pa)的体积是多少。(结果保留两位有效数字)
16．(16分)如图所示，一导热性能良好的汽缸竖直固定，光滑活塞将缸内理想气体分成体积之比为1∶3的A、B两部分，B部分气体的压强为p，活塞重力产生的压强为0.1p，环境温度不变。因阀门封闭不严，B中气体向外缓慢漏气，活塞缓慢向上移动，当B中气体体积减为原来的时，求：
(1)阀门漏气之前A中气体的压强p′；
(2)B中漏出的气体和剩下气体质量的比值。
17．(16分)如图所示，粗细均匀的“T”形导热玻璃管中装有水银，竖直管中水银柱长为10 cm，水平管内的水银足够多，A段封闭气柱长为5 cm，B段封闭气柱长为10 cm，大气压强为75 cmHg，环境温度为300 K。求：
(1)将玻璃管绕水平管缓慢转过90°至“T”形玻璃管水平，稳定时竖直管中水银液面移动的距离；
(2)若不转动，要使竖直管中的水银液面移动与(1)问中相同的距离，需将环境温度升到多少。
阶段质量检测(二)
1．选D　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，说明云母片是晶体，A错误；大颗粒的盐磨成了细盐，仍然是晶体，B错误；晶体熔化时吸收热量，温度不变，所以分子的平均动能不变，故C错误；浸润现象中，附着层内液体分子分布比液体内部更密集，液体分子之间的作用力表现为斥力，故D正确。
2．选C　温度是分子平均动能的标志，氢气和氧气温度相等，所以分子平均动能相等；氢气的摩尔质量小于氧气的摩尔质量，而两者质量相同，则氢气分子数目大于氧气分子数目，因而氢气分子的总动能大于氧气分子的总动能；拿出个别分子来看，动能的大小是没法比较的，不一定谁的大，故选C。
3．选D　表面看，题图中1区、2区液面不在同一水平面，但1、2区以管C相通，即p1＝p2＝pC，p1＝p0＋ρgh1，h1＝1.5 m，p2＝p1＝p0＋ρgh，则h＝1.5 m，D正确。
4．选C　由题图可知，从状态A到状态B是一个等压变化过程，由盖 吕萨克定律有＝，因为VB>VA，则有TB>TA。从状态B到状态C是一个等容变化过程，则由查理定律有＝，因为pB>pC，有TB>TC。对状态A和状态C，根据理想气体状态方程，有＝，解得TA＝TC。综上分析，可知C正确，A、B、D错误。
5．选C　设被测者的肺活量为V，将空腔中的气体和被测者肺部的气体一起研究，气体初始压强p1＝p0，初始体积V1＝V0＋V，气体末状态压强p2＝p0＋ρgh，末状态体积V2＝V0，根据玻意耳定律有p1V1＝p2V2，联立解得V＝V0，故选C。
6．选A　设玻璃管的横截面积为S，气体初始压强p1＝76 cmHg，初始体积V1＝LS，气体末状态压强p2＝(76＋19sin 30°)cmHg＝85.5 cmHg，末状态体积V2＝L′S，玻璃管内气体做等温变化，根据玻意耳定律p1V1＝p2V2，解得L′＝，故选A。
7．选B　假设左、右两气柱的长度不变，两气柱在最初状态的压强关系p2＞p1，由查理定律有＝，则压强的增大量分别为Δp1＝，Δp2＝；由于升高相同温度，起始温度也相同，且p2＞p1，则Δp2＞Δp1，所以L2变长，L1变短，故B正确。
8．选C　以汽缸为研究对象，对汽缸受力分析，由平衡条件可得p1S＝Mg＋p0S，代入数据解得缸内气体的压强为p1＝1.1×105 Pa，故B错误；当活塞位于汽缸的最下端时，汽缸内气体温度为T2，压强为p2，此时仍有p2S＝Mg＋p0S，可得p2＝p1，可知缸内气体做等压变化，由盖 吕萨克定律可得＝，可得T2＝＝ K＝600 K，则能测量的最大温度为t＝(600－273)℃＝327 ℃，又有ΔV＝S·ΔL，由＝可知，刻度表的刻度是均匀的，故A错误，C正确；由以上分析可知，汽缸内的气体做等压变化，弹簧的弹力不变，因此环境温度升高时，弹簧的长度仍不变，故D错误。
9．选CD　单晶体的有些物理性质是各向异性的，A错误；液晶是介于固态和液态之间的一种物质状态，不是液体和晶体的混合物，B错误；液体表面张力有使液体表面收缩的趋势，露珠呈球形是由于液体表面张力的作用，C正确；由于液体的浸润与不浸润，毛细管中的液面有的升高，有的降低，D正确。
10．选BD　未转动前，两空气柱的压强关系为p左＝p右－ρgh0，若以水平虚线MN为轴缓慢转动U形管，由于倾斜，左右两侧水银柱高度差变小，则p左变大、p右变小，若要保持水银柱高度差达到稳定，则空气柱①变短，故A错误，B正确；由题图可知p左＝p右－ρgh0，若周围环境温度升高，假设气体体积不变，由查理定律得Δp＝p，初状态时p左11．选BD　由题图可知，D→A过程压强不变，为等压过程；B→C过程中体积不变，为等容过程，故A错误；由题图可知，VA＞VD，pA＝pD，根据盖 吕萨克定律得＝，则T1＞T2，故B正确；A→B过程中，温度不变，根据玻意耳定律得pAVA＝pBVB，若VB＝2VA，则pB＝pA，故C错误；图像中的等温线是双曲线的一支，由B项分析可知图线离原点越远对应温度越高，A、B两点在同一条等温线上，所以从A沿虚线到B的过程中，温度先升高后降低，故D正确。
12．选BC　由题意可知航天服内气体初、末状态温度分别为T1＝300 K、T2＝270 K，根据理想气体状态方程有＝，解得p2＝6.3×104 Pa，故A错误，B正确；设航天服需放出的气体在压强为p3的状态下体积为ΔV，根据玻意耳定律有p2V2＝p3(V3＋ΔV)，解得ΔV＝3 L，则放出的气体与原来气体的质量比为＝＝，故C正确，D错误。
13．解析：(1)由盖 吕萨克定律＝C，可知气体温度升高，则体积增大，B内水银面将下降，为使气体压强不变，应将C管向下移动，直至B、C两管内水银面等高。
(2)由盖 吕萨克定律知Δh与ΔT成正比，而气体升高的摄氏温度Δt与升高的热力学温度ΔT相等，所以Δh与Δt成正比，A正确。
答案：(1)向下　B、C两管内水银面等高　(2)A
14．解析：(1)该实验过程中控制气体的温度不变，即运用了控制变量法；实验时注射器如何放置对实验结果没有影响；根据玻意耳定律可得p1L1S＝p2L2S，等式两边横截面积S可约去，故注射器内部的横截面积没有必要测量；注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，便于等量地改变体积，可以不标注单位，A、C、D正确。
(2)如果活塞推拉得过快，气体的温度将产生显著的变化，实验误差将增大；
(3)由实验数据可知气柱长度与气柱压强的乘积基本恒定，前4组数据的乘积在11.9～12.2之间，第5组数据的乘积较大，为15.2，说明第5组数据记录错误。
(4)气体压强与气体的温度有关，一定量的气体，在相同体积下，温度越高，压强越大，故图像①是在温度稍高的乙实验室中测量获得的。
答案：(1)ACD　(2)防止封闭气体温度发生改变　(3)5　(4)①
15．解析：(1)由题意可知，VA＝VC＝3 L，因此从A到C过程可以等效为等容变化过程
由查理定律得＝
代入数据解得pC＝2×105 Pa
从状态B到状态C的过程为等温变化过程，由玻意耳定律得pBVB＝pCVC
代入数据解得VB＝1.5 L。
(2)设该气体在标准状态下的体积为V0
由盖 吕萨克定律得＝
代入数据解得V0≈2.7 L。
答案：(1)1.5 L　2×105 Pa　(2)2.7 L
16．解析：(1)对活塞受力分析pS＋mg＝p′S
解得p′＝1.1p。
(2)B中气体体积减为原来的时，A中气体体积变为原来的2倍，对A中气体有p′VA＝2p″VA
对活塞受力分析pBS＋mg＝p″S，解得pB＝0.45p
对B中气体有pV＝pB×VB，
解得V＝0.3VB
B中漏出的气体和剩下气体质量的比值
＝＝。
答案：(1)1.1p　(2)
17．解析：(1)开始时，封闭气体的压强为
p1＝10 cmHg＋75 cmHg＝85 cmHg
转过90°以后，封闭气体的压强为p2＝75 cmHg
对A段封闭气柱，根据玻意耳定律有p1LAS＝p2LA′S
解得LA′＝ cm
对B段封闭气柱，根据玻意耳定律有p1LBS＝p2LB′S
解得LB′＝ cm
因此竖直玻璃管中水银柱液面移动的距离为
x＝LA′＋LB′－LA－LB＝2 cm。
(2)设升高后的温度为T2，升温后气体的压强为
p3＝10 cmHg＋2 cmHg＋75 cmHg＝ 87 cmHg
根据理想气体状态方程，
对A段封闭气柱有＝
对B段封闭气柱有＝
由于LA″－LA＋LB″－LB＝2 cm
解得T＝348 K。
答案：(1)2 cm　(2)348 K
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