1、- 1 -课时分层作业 三十七固体、液体与气体(45分钟 100 分)一、选择题(本题共 6小题,每小题 8分,共 48分)1.(多选)(2018郑州模拟)下列说法正确的是 ( )A.单晶体和多晶体都有固定的熔点和规则的几何外形B.液体表面存在着张力是因为液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离C.布朗运动反映了花粉小颗粒内部分子的无规则运动D.密闭在汽缸里的一定质量的理想气体发生等压膨胀时,单位时间碰撞单位面积的器壁的气体分子数一定减少E.影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素是空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压的比值【解析】选 B、D、E。多晶体无规则的几何外形,故
2、A错误;液体的表面张力是由于表层分子间距大于内层分子间距产生的,B 正确;布朗运动反映了液体分子的无规则运动,C 错误;气体的压强取决于分子的平均动能和分子密集程度,在等压膨胀过程中,气体压强不变,体积增大,温度升高,分子的平均动能增大,但分子密集程度减小,则单位时间内碰撞单位面积器壁的气体分子数一定减少,D 正确;影响蒸发快慢及潮湿程度的物理量为相对湿度,故 E正确。2.如图所示,一定量的理想气体从状态 a沿直线变化到状态 b,在此过程中,其压强 ( )A.逐渐增大B.逐渐减小C.始终不变D.先增大后减小【解析】选 A。气体从状态 a到状态 b的变化过程中,体积 V减小,温度 T升高,由理想
3、气体状态方程=C可知,气体压强逐渐增大,本题只有 A正确。【加固训练】- 2 -(多选)如图所示是一定质量的理想气体的 p-V图线,若其状态由 ABCA,且 AB 等容,BC 等压,CA 等温,则气体在 A、B、C 三个状态时 ( )A.单位体积内气体的分子数 nA=nB=nCB.气体分子的平均速率 vAvBvCC.气体分子在单位时间内对器壁的平均作用力 FAFB,FB=FCD.气体分子在单位时间内,对器壁单位面积碰撞的次数是 NANB,NANC【解析】选 C、D。由图示图象可知,V A=VBnC,故 A错误;CA 为等温变化,T A=TC,AB 为等容变化,p ApB,由查理定律可知,T A
4、TB,则 TA=TCTB,分子的平均速率 vA=vCvB,故 B错误;由 B可知,T A=TCTB,分子的平均速率 vA=vCvB,气体分子在单位时间内对器壁的平均作用力 FAFB=FC,故 C正确;由 A、B 可知,n A=nBnC,vA=vCvB,C状态分子数密度最小,单位时间撞击器壁的分子数最少,A 与B状态的分子数密度相等,但 A状态的分子平均速率大,单位时间 A状态撞击器壁的分子数多,则气体分子在单位时间内对器壁单位面积碰撞次数 NANBNC,故 D正确。3.如图所示,竖直圆筒是固定不动的,粗筒横截面积是细筒的 3倍,细筒足够长,粗筒中 A、B 两轻质活塞间封有气体,气柱长 L=20
5、 cm。活塞 A上方的水银深 H=10 cm,两活塞与筒壁间的摩擦不计,用外力向上托住活塞 B,使之处于平衡状态,水银面与粗筒上端相平。现使活塞 B缓慢上移,直至水银的一半被推入细筒中,若大气压强 p0相当于 75 cm高的水银柱产生的压强,则此时封闭气体的压强为( )A.100 cmHg B.95 cmHgC.85 cmHg D.75 cmHg- 3 -【解析】选 B。当有一半的水银被推入细筒中时,由于粗筒横截面积是细筒横截面积的 3倍,因此,细筒中水银柱的高度为 3=15 cm,活塞 A上方水银柱的总高度为 h=15 cm+ =20 cm,因活塞 A的重力不计,所以封闭气体的压强 p=p0
6、+h=95 cmHg,B正确。【总结提升】平衡状态下气体压强的求法液片法选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象,分析液片两侧受力情况,建立平衡方程,消去面积,得到液片两侧压强相等方程,求得气体的压强力平衡法选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析,得到液柱(或活塞)的受力平衡方程,求得气体的压强等压面法在连通器中,同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等。液体内深 h处的总压强 p=p0+gh,p 0为液面上方的压强【加固训练】如图所示,竖直放置的弯曲玻璃管 a端封闭,b 端开口,水银将两段空气封闭在管内,管内各液面间高度差为h1、h 2、h 3且 h1=h2=h3;K1、
7、K 2为两个阀门,K 2位置与 b管水银面等高,打开阀门后可与外界大气相通。打开K1或 K2,下列判断正确的是( )A.打开 K1,h1、h 2和 h3均变为零B.打开 K1,h1增大,h 2和 h3均变为零C.打开 K2,h1、h 2和 h3均变为零D.打开 K2,h1、h 2、h 3的长度保持不变【解析】选 D。设 h1=h2=h3=h,由题图可知,中间封闭气体的压强 p=p0-h2=p0-hp0,左边气体压强 pa=p-h3=p-h=p0-2hp0;打开 K1,中间部分气体压强等于大气压强 p0,则 h2和 h1均变为零,左边气体压强变大,气体体积减小,h 3增大,故 A、B 错误;打开
8、 K2,各部分气体压强均不变,则 h1、h 2、h 3均不变,故 C错误,D 正确。4.(多选)(2018唐山模拟)下列说法正确的是- 4 -( )A.竖直玻璃管里的水银面不是平面,而是“上凸”的,这是表面张力所致B.相对湿度是空气里水蒸气的压强与大气压强的比值C.物理性质表现为各向同性的固体可能是晶体,也可能是非晶体D.压缩气体需要用力,这是气体分子间有斥力的表现E.汽缸里一定质量的理想气体发生等压膨胀时,单位时间碰撞器壁单位面积的气体分子数一定减少【解析】选 A、C、E。竖直玻璃管里的水银面不是平面,而是“上凸”的,这是表面张力所致,A 正确;空气的相对湿度等于水蒸气的实际压强与同温下水的
9、饱和汽压的比值,B 错误;物理性质表现为各向同性的固体可能是多晶体,也可能是非晶体,C 正确;气体之间分子距离很大,分子力近似为零,用力才能压缩气体是由于气体内部与容器外之间的压强差造成的,并非由于分子之间的斥力造成,D 错误;汽缸里一定质量的理想气体发生等压膨胀时,根据理想气体状态方程 =C可知,压强不变而体积增大,则气体的温度一定升高,温度是分子平均动能的标志,温度升高则分子的平均动能增大,分子对器壁的平均撞击力增大,则单位时间碰撞器壁单位面积的气体分子数一定减少,E 正确。5.(多选)(2018安庆模拟)下列说法正确的是 ( )A.液面上方的蒸汽达到饱和时就不会有液体分子从液面飞出B.萘
10、的熔点为 80 ,质量相等的 80 的液态萘和 80 的固态萘具有不同的分子势能C.车轮在潮湿的地面上滚过后,车辙中会渗出水,属于毛细现象D.液体表面层分子的势能比液体内部分子的势能大E.液晶像液体一样具有流动性,而其光学性质与某些晶体相似,具有各向同性【解析】选 B、C、D。液面上方的蒸汽达到饱和时,液体分子从液面飞出,同时有蒸汽分子进入液体中,从宏观上看,液体不再蒸发,故 A错误;80 时,液态萘凝固成固态萘的过程中放出热量,温度不变,则分子的平均动能不变,萘放出热量的过程中内能减小,而分子平均动能不变,所以一定是分子势能减小,故 B正确;由毛细现象的定义可知,C 正确;液体表面层的分子间
11、距离比液体内部的分子间距离大,故液体表面层分子之间的作用力表现为引力,分子之间的距离有缩小的趋势,可知液体表面层的分子比液体内部的分子有更大的分子势能,故 D正确;液晶像液体一样具有流动性,而其光学性质与某些晶体相似,具有各向异性,E 错误。6. 如图所示,曲线 M、N 分别表示晶体和非晶体在一定压强下的熔化过程。图中横轴表示时间 t,纵轴表示温度 T。从图中可以确定的是 ( )- 5 -A.晶体和非晶体均存在固定的熔点 T0B.曲线 M的 bc段表示固液共存状态C.曲线 M的 ab段、曲线 N的 ef段均表示固态D.曲线 M的 cd段、曲线 N的 fg段均表示液态【解析】选 B。只有晶体存在
12、固定的熔点 T0,曲线 M的 bc段表示固液共存状态,曲线 M的 ab段表示固态,曲线 N的 ef段不表示固态,曲线 N的 fg段不表示液态,选项 B正确,A、C、D 错误。二、计算题(本题共 4小题,共 52分。需写出规范的解题步骤)7.(11分)如图所示,水平放置一个长方形封闭汽缸,用无摩擦活塞将内部封闭气体分为完全相同的 A、B 两部分。初始时两部分气体压强均为 p,热力学温度均为 T。使 A的温度升高 T,保持 B部分气体温度不变。则 A部分气体的压强增加量为多少?【解析】设温度升高后,A、B 压强增加量都为 p,A部分气体升高温度后体积为 VA,由理想气体状态方程得:=对 B部分气体
13、,A 部分气体升高温度后 B部分气体体积为 VB,由玻意耳定律得:pV=(p+p)V B两部分气体总体积不变:2V=VA+VB解得:p= 。答案:8.(11分)(2018南昌模拟)如图所示,粗细均匀的 T形细管竖直放置,竖直管的 A、B 两端封闭,水平管 C的右端开口且与大气相通。当光滑活塞上不施加外力时,A、B 两部分空气柱的长度均为 30 cm,竖直管中- 6 -水银柱长度为 15 cm,C管中水银柱长度为 4.2 cm,大气压强 p0=75 cmHg。现用外力缓慢推动活塞,恰好将C管中水银全部推入竖直管中;固定活塞,再将 T形细管以水平管 C为轴缓慢转动 90,求这时 A端空气柱的长度。
14、【解析】图示初始状态下,A 管空气的压强pA1=70 cmHg,B管空气的压强pB1=85 cmHg,当 T形细管水平时,A、B 空气柱的压强相同,设为 p,A、B 空气柱的长度分别为 LA2、L B2,对 A:pA1LA1=pLA2,对 B:pB1LB1=pLB2,两式相比得 = ,由几何关系得LA2+LB2=(30+30-4.2)cm,联立解得 LA2=25.2 cm。答案:25.2 cm9.(14分)有人设计了一种测温装置,其结构如图所示,玻璃瓶 A内封有一定量气体,与管 A相连的 B管插在水银槽中,管内水银面的高度 x即可反映泡内气体的温度,即环境温度,并可由 B管上的刻度直接读出。设
15、B管的体积与 A泡的体积相比可略去不计。- 7 -(1)B管刻度线是在 1个标准大气压下制作的(1 个标准大气压相当于 76 cm水银柱的压强)。已知当温度t=27 时的刻度线在 x=16 cm处,问 t=0 的刻度线在 x为多少厘米处?(2)若大气压已变为相当于 75 cm水银柱的压强,利用该测温装置测量温度时所得读数仍为 27 ,问此时实际温度为多少?【解析】(1)气体的状态参量:p1=76 cmHg-16 cmHg=60 cmHg,T1=(273+27) K=300 K,T2=(273+0) K=273 K,气体发生等容变化,由查理定律可得:= ,即: = ,解得:p 2=54.6 cm
16、Hg,则 x=76 cm-54.6 cm=21.4 cm。(2)此时 A泡内气体压强为:p3=75 cmHg-16 cmHg=59 cmHg,气体发生等容变化,由查理定律:= ,即: = ,解得:T 3=295 K,t3=22 答案:(1)21.4 cm 处 (2)22 10.(16分)(2018太原模拟)如图甲所示,一个粗细均匀的圆管,左端用一橡皮塞住,橡皮离右端管口的距离是 20 cm,把一个带手柄的活塞从右端管口推入,将活塞向左端缓慢推动到离橡皮 5 cm 时橡皮被推动。已知圆管的横截面积为 S=2.010-5 m2,手柄的横截面积为 S=1.010 -5 m2,大气压强为 1.0105
17、 Pa,若活塞和圆管间的摩擦不计,且整个过程管内气体温度不变。求:- 8 -(1)橡皮与圆管间的最大静摩擦力 f。(2)这一过程中作用在活塞手柄上的推力 F的最大值。(3)在图乙的 p-V图象中画出气体经历的状态变化过程图象,并用箭头标出状态变化的方向。【解析】(1)将活塞向左端缓慢推动的过程中,管内气体温度不变,初态 p1=1.0105 Pa V 1=l1S=0.22.010-5 m3=410-6 m3末态 V2=l2S=0.052.010-5 m3=110-6 m3由玻意耳定律可知 p1V1=p2V2p2= =4105 Pa以橡皮为研究对象,橡皮刚被推动时受到的静摩擦即为最大静摩擦力p2S=p0S+ff=p2S-p0S=6 N(2)以活塞为研究对象:p 2S=p0S+FF=p2S-p0S=6 N(3)由第 1问可知,p-V 图象为答案:(1)6 N (2)6 N (3)见解析图
