文档内容
四十二 固体、液体和气体 (40分钟 80分)
【基础巩固练】
1.(6分)关于气体压强的说法,下列说法不正确的是 ( )
A.一定质量的理想气体温度不断升高,其压强一定不断增大
B.气体对器壁产生的压强等于作用在器壁单位面积上的平均作用力
C.大量气体分子对容器壁的持续性作用形成气体的压强
D.气体压强跟气体分子的平均动能和气体分子的密集程度有关
2.(6分)(2023·金华模拟)喷雾型防水剂是现在市场上广泛销售的特殊防水剂。其原理是喷剂在
玻璃上形成一层薄薄的保护膜,形成类似于荷叶外表的效果。水滴以椭球形分布在表面,故无
法停留在玻璃上。从而在遇到雨水的时候,雨水会自然流走,保持视野清晰,如图所示。下列说
法正确的是( )
A.水滴呈椭球形是液体表面张力作用的结果,与重力无关
B.照片中的玻璃和水滴发生了浸润现象
C.水滴与玻璃表面接触的那层水分子间距比水滴内部的水分子间距大
D.照片中水滴表面分子比水滴的内部密集
3.(6分)开口向上,导热性能良好的汽缸,用活塞封闭了一定质量的理想气体,如图所示。汽缸与活塞间的摩擦忽略不计。现缓缓向活塞上倒上细沙,则下列密封气体的图像中可能正确的是
( )
4.(6分)0.3 mol的某种气体的压强和温度的关系图像(p-t图像)如图所示。p 表示1个标准大气
0
压,标准状态(0 ℃,1个标准大气压)下气体的摩尔体积为22.4L∙mol-1。下列说法正确的是 (
)
A.状态A时气体的体积为5.6 L
B.状态A时气体的体积为7.72 L
C.状态B时气体的体积为1.2 L
D.状态B时气体的体积为8.4 L
5.(6分)(生产生活情境)(多选)(2023·拉萨模拟)2022年3月23日,“天宫课堂”第二课在中国空
间站开讲,“太空教师”翟志刚、王亚平、叶光富相互配合,生动演示了微重力环境下太空“冰
雪”实验、“液桥”演示实验(如图所示)、水油分离实验、太空抛物实验等,并深入浅出地讲
解了实验现象背后的科学原理,下列说法正确的是 ( )A.只有在太空中才能进行“液桥”实验
B.图中水把两块液桥板连在一起靠的是液体的表面张力
C.塑料制成的液桥板是非晶体
D.冰是晶体
6.(10分)汽缸的横截面积为S,质量为m的梯形活塞上表面是水平的,下表面与右侧竖直方向的
夹角为α,如图所示。当活塞上放质量为M的重物时处于静止状态。设外部大气压强为 p ,若
0
活塞与缸壁之间无摩擦,重力加速度为g,求汽缸中气体的压强。
【综合应用练】
7.(6 分)(2023·江苏选择考)如图所示,密闭容器内一定质量的理想气体由状态 A变化到状态
B。该过程中 ( )A.气体分子的数密度增大
B.气体分子的平均动能增大
C.单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力减小
D.单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减小
8.(6分)(2023·沈阳模拟)如图所示,一定质量的理想气体,由状态a经状态b变化到状态c,则选
项中与这一变化过程相符合的是 ( )
9.(6分)(多选)(2024·开封模拟)土法爆米花已成为一代人童年的美好回忆。如图所示为一个土
法爆米花铁质容器,把玉米倒入容器后将盖盖紧,然后一边加热一边转动容器,同时观察容器上
压强计的示数变化,当压强达到一定值时,便可打开容器,就在打开容器的瞬间,爆米花便爆成了。已知容器的体积为V ,外界大气压强为p ,环境的温度为T ,容器内的气体可视为理想气体,玉米
0 0 0
需要容器内气体压强达到5p 时打开容器才可爆成花,容器内玉米的体积忽略不计,下列说法正
0
确的是( )
A.在整个加热过程中,容器内的气体压强与摄氏温度成正比
B.在加热过程中,温度升高,单位时间内、单位面积上气体分子与器壁的碰撞对器壁的作用力
增大
C.当打开容器时,气体迅速膨胀,玉米粒内、外压强差变大,瞬间爆米花生成
D.要使玉米正常爆成花,打开容器时,容器内气体的温度需达到5T
0
10.(6分)(2024·宁德模拟)一定质量的理想气体,在压强不变的情况下,温度由5 ℃升高到10 ℃,
体积的增量为ΔV ;温度由283 K升高到288 K,体积的增量为ΔV ,则 ( )
1 2
A.ΔV =ΔV B.ΔV >ΔV
1 2 1 2
C.ΔV <ΔV D.无法确定
1 2
11.(6分)(多选)(2023·全国乙卷改编)对于一定量的理想气体,经过下列过程,其初始状态的内能
与末状态的内能可能相等的是 ( )
A.等温增压后再等温膨胀
B.等压膨胀后再等温压缩C.等容减压后再等压膨胀
D.等容增压后再等压压缩
【情境创新练】
12.(10分)某登山运动员在攀登一座超过 8 000 m的山峰的过程中,在接近山顶时,他裸露在手
腕上的防水手表的表盘玻璃突然爆裂了,而手表没有受到任何撞击。该手表出厂时给出的参
数为:27 ℃时表内气体压强为1.0×105 Pa(常温下的海平面的大气压强值),当内外压强差超过
6.0×104 Pa时表盘玻璃将爆裂。当时登山运动员携带的温度计的读数是-18 ℃,未爆裂前手表
内气体体积的变化可忽略不计,请通过计算判断手表的表盘玻璃是向外爆裂还是向内爆裂及
当时外界的大气压强值是多少?(已知T=t+273 K)
解析版
1.(6分)关于气体压强的说法,下列说法不正确的是 ( )
A.一定质量的理想气体温度不断升高,其压强一定不断增大
B.气体对器壁产生的压强等于作用在器壁单位面积上的平均作用力
C.大量气体分子对容器壁的持续性作用形成气体的压强
D.气体压强跟气体分子的平均动能和气体分子的密集程度有关【解析】选A。一定质量的理想气体温度不断升高,根据理想气体状态方程,其压强不一定增
大,可能不变,A说法错误;气体对器壁产生的压强等于作用在器壁单位面积上的平均作用力,B
说法正确;大量气体分子对容器壁的持续性作用形成气体的压强,C说法正确;气体压强跟气体
分子的平均动能和气体分子的密集程度有关,D说法正确。
2.(6分)(2023·金华模拟)喷雾型防水剂是现在市场上广泛销售的特殊防水剂。其原理是喷剂在
玻璃上形成一层薄薄的保护膜,形成类似于荷叶外表的效果。水滴以椭球形分布在表面,故无
法停留在玻璃上。从而在遇到雨水的时候,雨水会自然流走,保持视野清晰,如图所示。下列说
法正确的是( )
A.水滴呈椭球形是液体表面张力作用的结果,与重力无关
B.照片中的玻璃和水滴发生了浸润现象
C.水滴与玻璃表面接触的那层水分子间距比水滴内部的水分子间距大
D.照片中水滴表面分子比水滴的内部密集
【解析】选C。液体表面张力作用使得水滴呈球形,但是由于有重力作用使得水滴呈椭球形,
A错误;照片中的玻璃和水滴不浸润, B错误;水滴与玻璃表面接触的那层水分子间距比水滴内
部的水分子间距大, C正确;照片中水滴表面分子比水滴的内部稀疏, D错误。3.(6分)开口向上,导热性能良好的汽缸,用活塞封闭了一定质量的理想气体,如图所示。汽缸与
活塞间的摩擦忽略不计。现缓缓向活塞上倒上细沙,则下列密封气体的图像中可能正确的是
( )
【解析】选D。汽缸导热性能良好,由于热交换,汽缸内的气体温度不变,缓缓向活塞上倒上细
沙,气体体积减小,压强增大,由玻意耳定律得知,温度不变时气体体积与压强成反比,A、B、C
错误,D正确。
4.(6分)0.3 mol的某种气体的压强和温度的关系图像(p-t图像)如图所示。p 表示1个标准大气
0
压,标准状态(0 ℃,1个标准大气压)下气体的摩尔体积为22.4L∙mol-1。下列说法正确的是 (
)
A.状态A时气体的体积为5.6 L
B.状态A时气体的体积为7.72 L
C.状态B时气体的体积为1.2 L
D.状态B时气体的体积为8.4 L
【解析】选D。此气体在0 ℃时,压强为标准大气压,所以此时它的体积应为 22.4×0.3 L=6.72L。由题中图线可知,从压强为p 到A状态,气体做等容变化,A状态时气体的体积为6.72 L,温
0
度为(127+273) K=400 K。从 A 状态到 B 状态为等压变化,B 状态的温度为(227+273) K=500
K。根据盖-吕萨克定律 V =V 得V =V T =6.72×500 L=8.4 L,故选D。
A B B A B
T T T 400
A B A
5.(6分)(生产生活情境)(多选)(2023·拉萨模拟)2022年3月23日,“天宫课堂”第二课在中国空
间站开讲,“太空教师”翟志刚、王亚平、叶光富相互配合,生动演示了微重力环境下太空“冰
雪”实验、“液桥”演示实验(如图所示)、水油分离实验、太空抛物实验等,并深入浅出地讲
解了实验现象背后的科学原理,下列说法正确的是 ( )
A.只有在太空中才能进行“液桥”实验
B.图中水把两块液桥板连在一起靠的是液体的表面张力
C.塑料制成的液桥板是非晶体
D.冰是晶体
【解析】选B、C、D。“液桥”实验主要靠的是液体的表面张力作用,在地面也可以进行,只
不过在地面时由于重力的影响,“液桥”不太明显,A错误,B正确;塑料没有固定的熔点,属于非
晶体,C正确;冰有固定的熔点,在冰的晶体结构中,水分子以一定的方向排列在晶体点阵内,因此冰是晶体,D正确。
6.(10分)汽缸的横截面积为S,质量为m的梯形活塞上表面是水平的,下表面与右侧竖直方向的
夹角为α,如图所示。当活塞上放质量为M的重物时处于静止状态。设外部大气压强为 p ,若
0
活塞与缸壁之间无摩擦,重力加速度为g,求汽缸中气体的压强。
【解析】对活塞进行受力分析,如图所示,
(m+M)g+p S
由平衡条件得p S'= 0 ,
气 sinα
S
又因为S'= ,
sinα
(m+M)g+p S (m+M)g
所以p = 0 =p + 。
气 S 0 S
(m+M)g
答案:p +
0
S
【综合应用练】
7.(6 分)(2023·江苏选择考)如图所示,密闭容器内一定质量的理想气体由状态 A变化到状态
B。该过程中 ( )A.气体分子的数密度增大
B.气体分子的平均动能增大
C.单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力减小
D.单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减小
pV C
【解析】选B。根据 =C,可得p= T,则从A到B为等容线,即从A到B气体体积不变,则气
T V
体分子的数密度不变,选项A错误;从A到B气体的温度升高,则气体分子的平均动能变大,则
选项B正确;从A到B气体的压强变大,气体分子的平均速率变大,则单位时间内气体分子对单
位面积器壁的作用力变大,选项C错误;气体分子的数密度不变,从A到B气体分子的平均速率
变大,则单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数变大,选项D错误。
8.(6分)(2023·沈阳模拟)如图所示,一定质量的理想气体,由状态a经状态b变化到状态c,则选
项中与这一变化过程相符合的是 ( )V
【解析】选B。由题图知,a→b过程为等压过程,由 =C可知,气体温度升高,体积增大;b→c过
T
p
程为等容过程,由 =C可知,气体温度升高,压强增大, B正确。
T
9.(6分)(多选)(2024·开封模拟)土法爆米花已成为一代人童年的美好回忆。如图所示为一个土
法爆米花铁质容器,把玉米倒入容器后将盖盖紧,然后一边加热一边转动容器,同时观察容器上
压强计的示数变化,当压强达到一定值时,便可打开容器,就在打开容器的瞬间,爆米花便爆成了。
已知容器的体积为V ,外界大气压强为p ,环境的温度为T ,容器内的气体可视为理想气体,玉米
0 0 0
需要容器内气体压强达到5p 时打开容器才可爆成花,容器内玉米的体积忽略不计,下列说法正
0
确的是( )
A.在整个加热过程中,容器内的气体压强与摄氏温度成正比
B.在加热过程中,温度升高,单位时间内、单位面积上气体分子与器壁的碰撞对器壁的作用力
增大C.当打开容器时,气体迅速膨胀,玉米粒内、外压强差变大,瞬间爆米花生成
D.要使玉米正常爆成花,打开容器时,容器内气体的温度需达到5T
0
【解析】选B、C、D。以容器内的气体为研究对象,在整个加热过程中,气体的体积不变,压强
与热力学温度成正比,故A错误;玉米在容器中加热,随着温度不断上升,气体平均分子动能增大,
单位时间内、单位面积上气体分子与器壁的碰撞对器壁的作用力增大,容器内气体压强增大,
故B正确;当打开容器,容器内气体迅速膨胀,压强降低,玉米粒内、外压强差变大,瞬间爆米花
生成,故C 正确;根据查理定律有 p =p ,由题可知,当气压 p =5p 时才可以正常爆成花,解得
0 1 1 0
T T
0 1
T =5T ,D正确。
1 0
10.(6分)(2024·宁德模拟)一定质量的理想气体,在压强不变的情况下,温度由5 ℃升高到10 ℃,
体积的增量为ΔV ;温度由283 K升高到288 K,体积的增量为ΔV ,则 ( )
1 2
A.ΔV =ΔV B.ΔV >ΔV
1 2 1 2
C.ΔV <ΔV D.无法确定
1 2
V ΔT 5
【解析】选 A。在压强不变的情况下,由盖-吕萨克定律 =C,得 ΔV= V,所以 ΔV =
1
T T 278
5 V V
V ,ΔV = V 。因为V 、V 分别是气体在5 ℃和283 K时的体积,而 1 = 2 ,所以ΔV =ΔV ,
1 2 283 2 1 2 278 283 1 2
故选A。
11.(6分)(多选)(2023·全国乙卷改编)对于一定量的理想气体,经过下列过程,其初始状态的内能与末状态的内能可能相等的是 ( )
A.等温增压后再等温膨胀
B.等压膨胀后再等温压缩
C.等容减压后再等压膨胀
D.等容增压后再等压压缩
【解析】选A、C、D。对于一定质量的理想气体,内能由温度决定,等温增压和等温膨胀过程
pV
温度均保持不变,故内能不变,A正确;根据理想气体状态方程 =C,可知等压膨胀后气体温度
T
升高,内能增大,等温压缩温度不变,内能不变,故末状态与初始状态相比内能增加,B错误;根据
理想气体状态方程可知等容减压过程温度降低,内能减小;等压膨胀过程温度升高,末状态的温
度有可能和初状态的温度相等,内能相等,C正确;根据理想气体状态方程可知等容增压过程温
度升高;等压压缩过程温度降低,末状态的温度有可能和初状态的温度相等,内能相等,D正确。
【情境创新练】
12.(10分)某登山运动员在攀登一座超过 8 000 m的山峰的过程中,在接近山顶时,他裸露在手
腕上的防水手表的表盘玻璃突然爆裂了,而手表没有受到任何撞击。该手表出厂时给出的参
数为:27 ℃时表内气体压强为1.0×105 Pa(常温下的海平面的大气压强值),当内外压强差超过
6.0×104 Pa时表盘玻璃将爆裂。当时登山运动员携带的温度计的读数是-18 ℃,未爆裂前手表内气体体积的变化可忽略不计,请通过计算判断手表的表盘玻璃是向外爆裂还是向内爆裂及
当时外界的大气压强值是多少?(已知T=t+273 K)
【解析】以表内气体为研究对象,
初状态的压强为p =1.0×105 Pa,
1
温度为T =300 K,
1
某状态的压强为p ,温度为T =255 K,
2 2
根据查理定律,有 p =p ,
1 2
T T
1 2
解得p =8.5×104 Pa,
2
如果手表的表盘玻璃是向内爆裂的,
则外界的大气压强为
p =8.5×104 Pa+6.0×104 Pa=1.45×105 Pa,
0
大于山脚下的大气压强(即常温下的大气压强),这显然是不可能的,所以可判断手表的表盘玻璃
是向外爆裂的。
当时外界的大气压强为
p =p -6.0×104 Pa=2.5×104 Pa。
3 2
答案:向外爆裂 2.5×104 Pa,计算过程见解析
