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【金版教程】2015届高考物理大一轮总复习 第一章 第2讲 固体 液体与气体限时规范特训 新人教版选修3-3


【金版教程】 2015 届高考物理大一轮总复习 第一章 第 2 讲 固体 液 体与气体限时规范特训 新人教版选修 3-3
题组一 双基练 1. 关于晶体和非晶体,下列说法正确的是( A. 它们由不同的空间点阵构成 B. 晶体内部的物质微粒是有规则地排列的,非晶体内部的物质微粒排列无规则 C. 晶体内部的微粒是静止的,而非晶体内部的物质微粒是不停地运动着的 D. 在物质内部的各个平面上,微粒数相等的是晶体,微粒数不等的是非晶体 解析: 空间点阵是晶体的一个特殊结构,是晶体的一个特性,所以 A 是错误的;不管 是晶体还是非晶体,组成物质的微粒永远在做热运动,所以 C 是错误的;非晶体也提不到什 么层面的问题,即使是晶体,各个层面的微粒数也不见得相等,所以 D 也是错误的.故正确 答案为 B. 答案:B 2. 关于液体的表面张力,下列说法中正确的是( A. 液体表面张力是液体各部分之间的相互吸引力 B. 液体表面层分子的分布比内部稀疏,分子力表现为零 C. 不论是水还是水银,表面张力都会使表面收缩 D. 表面张力的方向与液面相垂直 解析: 液体表面张力就是液体表面各部分之间相互吸引的力,A 错.液体的表面层分 子要比内部稀疏些, 分子间的距离较内部分子间距离大, 表面层分子间表现为引力, B 错. 液 体的表面张力总使液面具有收缩的趋势,C 正确.液体表面张力的方向总是与液面相切,总 是跟液面分界线相垂直,D 错. 答案:C 3. 液晶显示器根本没有辐射可言,只有来自驱动电路的少量电磁波,只要将外壳严格 密封即可排除电磁波外泄,所以液晶显示器又称为冷显示器或环保显示器.如图所示,液晶 显示器的关键部件是液晶层,关于液晶层的工作原理下列说法中正确的是( ) ) )

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
1

D. 液晶的光学性质随外加电压的变化而变化 解析:液晶分子在特定方向排列比较整齐,具有各向异性,但分子的排列是不稳定的, 选项 A 错误;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,但是液晶显 示器依据的是液晶的光学性质随外加电压的变化而变化,D 正确,B、C 错误. 答案:D 4. [2013·上海金山高三期末]如图所示,一定质量的空气被活塞封闭在竖直放置的导 热气缸内,活塞的质量不可忽略,能使被封闭气体压强变大的原因是( )

A. 环境温度升高 C. 气缸自由下落

B. 气缸向上加速运动 D. 将气缸开口向下放置

解析: 根据活塞的平衡条件可得,原来被密闭气体的压强为 p=p0+ ;若环境温度 升高,而大气压强不变,根据活塞受力平衡可得,气体压强仍然为 p=p0+ ,即气体做等 压变化(温度升高时,气体体积增大,而压强不变),选项 A 错误;若气缸向上加速运动,则 活塞的合力方向向上,可得 p>p0+ ,选项 B 正确;若气缸自由下落,则活塞的合外力等于 其自身重力,可得 p=p0,显然,被封闭气体压强变小,选项 C 错误;若将气缸开口向下放 置,根据活塞受力平衡可得,气体压强 p=p0- ,显然,被封闭气体压强变小,选项 D 错 误. 答案:B 5. 如图所示,一个有活塞的密闭容器内盛有饱和水汽与少量的水,则可能发生的现象 是( )

mg S mg S

mg S

mg S

A. 温度保持不变,慢慢地推进活塞,容器内饱和汽压会增大 B. 温度保持不变,慢慢地推进活塞,容器内饱和汽压不变 C. 温度保持不变,慢慢地拉出活塞,容器内饱和汽压会减小 D. 不移动活塞而将容器放在沸水中,容器内饱和汽压不变 解析: 慢慢推进活塞和慢慢拉出活塞, 密闭容器内体积发生变化, 而温度保持不变. 饱 和汽的压强只和温度有关,与体积无关.故 A、C 项错,B 项正确.不移动活塞而将容器放

2

入沸水中,容器内饱和汽温度升高,故压强应发生变化,D 项错误,故选 B 项. 答案:B 6. [2013·济南一模](多选)对于一定质量的理想气体,下列论述中正确的是( A. 若单位体积内分子个数不变,当分子热运动加剧时,压强一定变大 B. 若单位体积内分子个数不变,当分子热运动加剧时,压强可能不变 C. 若气体的压强不变而温度降低时,则单位体积内分子个数一定增加 D. 若气体的压强不变而温度降低时,则单位体积内分子个数可能不变 解析: 若单位体积内分子个数不变, 当分子热运动加剧时, 压强一定变大, 选项 A 正确、 B 错误;若气体的压强不变而温度降低时,则单位体积内分子个数一定增加,选项 C 正确、 D 错误. 答案:AC 7. 如图所示,一定质量的理想气体,由状态 A 沿直线 AB 变化到状态 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 解析:对于图象问题的解答,首先要明确图象的物理意义.由图可知,A、B 两点的 pV 乘积相同,因此 A、B 两点的温度也相同,在 AB 直线的中点 C,其 pV 乘积比 A、B 两点要大, 所以 C 点温度比 A、B 两点高,即 TA=TB<TC,又因为气体分子的平均速率随温度的升高而增 大,所以气体分子的平均速率是先增大后减小,故应选 D. 答案:D 8. [2014·上海十校联考]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,则被封闭气体的体积和热力学温 度的关系最接近哪个图象( )

3

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 柱完全处在粗端,气体的压强 p1=p0+ρ gh1 保持不变,气体经历等压变化,此时 V-T 图象 是一条直线,斜率 k1∝1/p1;最终水银柱将完全处在细端,同理,此时气体的压强 p2=p0+ ρ gh2 保持不变,气体经历等压变化,此时图象的斜率 k2∝1/p2,显然,h1<h2,p1<p2,所以

k1>k2,选项 B、C 可排除;在水银柱经过粗细交接部位时,水银柱的长度由 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 变化过程,选项 D 错误. 答案:A 题组二 提能练 9. 如图所示,内壁光滑的导热汽缸竖直放置在盛有冰水混合物的水槽中,用不计质量 的活塞封闭压强为 1.0×10 Pa、体积为 2.0×10
5 -3

m 的理想气体.现在活塞上方缓缓倒上

3

沙子,使被封闭气体的体积变为原来的一半,然后将汽缸移出水槽,缓缓加热,使气体的温 度变为 127℃.

(1)求将汽缸刚从水槽中移出时气体的压强及缸内气体的最终体积; (2)在图乙中画出整个过程中汽缸内气体的状态变化(大气压强为 1.0×10 Pa). 解析:(1)在活塞上方缓缓倒沙子的过程中,因汽缸导热,所以汽缸内被封闭的气体的 温度不变, 由题意知 p1=1.0×10 Pa,V1=2.0×10 +127)K=400 K, 由玻意耳定律得 p1V1=p2V2, 将汽缸移出水槽,缓缓加热至 127℃的过程中,气体的压强不变, 由盖-吕萨克定律得 = . 代入数据,解得 p2=2.0×10 Pa,V3≈1.47×10
5 -3 5 -3 5

m ,V2=1.0×10

3

-3

m ,T2=273 K,T3=(273

3

V2 T2 V3 T3

m.

3

4

(2)整个过程中缸内气体的状态变化表示为如图所示的 a→b→c 过程.

答案:(1)2.0×10 Pa 1.47×10 (2)见解析图

5

-3

m

3

10. 如图所示,开口向上竖直放置的内壁光滑汽缸,其侧壁是绝热的,底部导热,内有 两个质量均为 m 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 l0,温度为 T0.设外 界大气压强为 p0 保持不变,活塞横截面积为 S,且 mg=p0S,环境温度保持不变.在活塞 A 上逐渐添加铁砂,当铁砂质量等于 2m 时,两活塞在某位置重新处于平衡,求活塞 A 下降的 高度.

解析:对Ⅰ气体,初状态 p1=p0+ ,V1=l0S 3mg 末状态 p′1=p0+ ,V′1=l1S

mg S

S

由气体定律得,p1l0S=p′1l1S 解得,l1=

l0
2 2mg ,V2=l0S

对Ⅱ气体,初状态 p2=p0+

S

末状态 p′2=p′1+ ,V′2=l2S 由气体定律得,p2l0S=p′2l2S 3 解得,l2= l0 5

mg S

A 活塞下降的高度为 Δ l=2l0-l1-l2= l0.
9 答案: l0 10

9 10

5

11.如图所示, 固定的绝热气缸内有一质量为 m 的“T”形绝热活塞(体积可忽略), 距气 缸底部 h0 处连接一 U 形管(管内气体的体积忽略不计).初始时,封闭气体的温度为 T0,活 塞竖直部分刚好与气缸底部接触,两边水银柱存在高度差.已知水银的密度为 ρ ,大气压 强为 p0,气缸横截面积为 S,活塞竖直部分长为 1.2h0,重力加速度为 g.试问:

(1)初始时,水银柱两液面高度差多大; (2)缓慢升高气体温度,直到活塞距离气缸底部 1.5h0 时,气体温度是多少? 解析:(1)选取活塞为研究对象,对其受力分析并根据平衡条件有 p0S+mg=pS 可解得,封闭气体的压强 p=p0+

mg S

设初始时水银柱两液面高度差为 h,则封闭气体的压强 p=p0+ρ gh 联立以上两式可解得初始时液面高度差为 h= ρ S (2)缓慢升高气体温度直至活塞距离气缸底部为 1.5h0 的过程中,封闭气体做等压变化. 初状态:V1=1.2h0S,T1=T0;末状态:V2=1.5h0S 根据盖-吕萨克定律得 = 5T 0 解得 T2= 4

m

V1 V2 T1 T2

m 5T0 答案:(1) (2) ρ S 4

6


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