【物理】2020届一轮复习人教版　固体、液体和气体　　作业

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固体、液体和气体 一、选择题 1．(多选)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，是由于组成它们的物质微粒 排列结构不同 解析：晶体在熔化过程中温度保持不变，食盐具有这样的特点， 则说明食盐是晶体，选项 A 正确；蜂蜡的导热特点是各向同性的，烧 热的针尖使蜂蜡熔化后呈椭圆形，说明云母片的导热特点是各向异性 的，故云母片是晶体，选项 B 错误；天然石英表现为各向异性，则该 物质微粒在空间的排列是规则的，选项 C 错误；石墨与金刚石皆由碳 原子组成，但它们的物质微粒排列结构是不同的，选项 D 正确． 答案：AD 2．(多选)(2019 年河北唐山统考)下列关于物态或物态变化中的现 象，表述正确的是( ) A．晶体在熔化过程中，温度保持不变，不需继续加热 B．非晶体与晶体的区别之一是非晶体都没有固定的熔点 C．不浸润液体在毛细管内下降，主要是附着层内部分子稀疏使 液面凸起，凸起部分重力使液面下降 D．温度不变时，饱和汽压随饱和汽体积的增大而增大 E．若干湿泡处于饱和汽压下，干湿泡湿度计上两支温度计的读 数一定相同 解析：晶体熔化时需要继续加热，A 错误；非晶体都没有固定的 熔点，B 正确；不浸润液体在毛细管内下降是附着层分子的作用，C 错误；温度不变时饱和汽压与饱和汽体积无关，D 错误；饱和汽压下， 干湿泡湿度计上两只温度计读数相同，E 正确． 答案：BE 3．(多选)下列说法正确的是( ) A．把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面，这是由于水表面存 在表面张力 B．水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在干净的玻璃板上 却不能，这是因为油脂使水的表面张力增大 C．在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这 是表面张力作用的结果 D．在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低，这与 液体的种类和毛细管的材质有关 E．当两薄玻璃板间夹有一层水膜时，在垂直于玻璃板的方向很 难将玻璃板拉开，这是由于水膜具有表面张力 解析：水的表面张力托起针，A 正确；水在油脂上不浸润，在干 净的玻璃上浸润，B 错误；当宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动时，里 面的所有物体均处于完全失重状态，此时自由飘浮的水滴在表面张力 作用下呈现球形，C 正确；对于浸润液体，在毛细管中上升，对于非 浸润液体，在毛细管中下降，D 正确；在垂直于玻璃板方向很难将夹 有水膜的玻璃板拉开，是大气压力的作用，E 错误． 答案：ACD 图 53－1 4．图 53－1 为一定质量理想气体的压强 p 与体积 V 关系图象， 它由状态 A 经等容过程到状态 B，再经等压过程到状态 C.设 A、B、C 状态对应的温度分别为 TA、TB、TC，则下列关系式中正确的是( ) A．TATB，TB＝TC C．TA>TB，TBTC 解析：根据理想气体状态方程pV T ＝C 可知：从 A 到 B，体积不变， 压强减小，故温度降低；从 B 到 C，压强不变，体积增大，故温度升 高，所以 A、B、D 均错，C 正确． 答案：C 图 53－2 5．如图 53－2，一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：解法一：由题图可知，气体从状态 a 变到状态 b，体积逐 渐减小，温度逐渐升高，由pV T ＝C 可知，压强逐渐增大，故 A 正确． 解法二：由pV T ＝C 得 V＝C pT，从 a 到 b，ab 段上各点与 O 点连线 的斜率逐渐减小，即1 p 逐渐减小，p 逐渐增大，故 A 正确． 答案：A 图 53－3 6．如图 53－3，竖直放置、开口向下的试管内用水银封闭一段气 体，若试管自由下落，管内气体( ) A．压强增大，体积增大 B．压强增大，体积减小 C．压强减小，体积增大 D．压强减小，体积减小 解析：试管静止时，被封闭气体的压强为 p1＝p0－ph；试管自由 下落时，被封闭气体的压强为 p2＝p0，故压强增大．根据玻意耳定律 得气体体积减小，故选项 B 正确． 答案：B 7．(多选)(2019 年南京模拟)一定质量的理想气体，经等温压缩， 气体的压强增大，用分子动理论的观点分析，这是因为( ) A．气体分子的平均速率不变 B．气体分子每次碰撞器壁的平均冲力增大 C．单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多 D．气体分子的总数增加 解析：气体温度不变，分子平均动能、平均速率均不变，A 正确； 理想气体经等温压缩，压强增大，体积减小，分子密度增大，则单位 时间内单位面积器壁上受到气体分子的碰撞次数增多，但气体分子每 次碰撞器壁的冲力不变，故 C 正确，B、D 错误． 答案：AC 图 53－4 8．(2019 年上海嘉定区模拟)如图 53－4 所示，一开口向下导热均 匀的直玻璃管，通过细绳悬挂在天花板上，玻璃管下端浸没在固定水 银槽中，管内外水银面高度差为 h，下列情况中能使细绳拉力增大的 是( ) A．大气压强增加 B．环境温度升高 C．向水银槽内注入水银 D．略微增加细绳长度，使玻璃管位置相对水银槽下移 解析：根据题意，设玻璃管内的封闭气体的压强为 p，玻璃管质 量为 m，对玻璃管受力分析，由平衡条件可得 T＋pS＝mg＋p0S.解得 T ＝(p0－p)S＋mg＝ρghS＋mg，即绳的拉力等于管的重力和管中高出液 面部分水银的重力．大气压强增加时，水银柱上移，h 增大，所以拉 力 T 增加，A 正确；环境温度升高，封闭气体压强增加，水银柱高度 h 减小，故拉力 T 减小，B 错误；向水银槽内注入水银，封闭气体的 压强增大，平衡时水银柱高度 h 减小，故拉力减小，C 错误；略微增 加细绳长度，使玻璃管位置相对水银槽下移，封闭气体的体积减小、 压强增大，平衡时水银柱高度 h 减小，故细绳拉力 T 减小，D 错误． 答案：A 9．(多选)一定质量的理想气体的状态经历了如图 53－5 所示的 a→b、b→c、c→d、d→a 四个过程，其中 bc 的延长线通过原点，cd 垂直于 ab 且与水平轴平行，da 与 bc 平行，则气体体积在( ) 图 53－5 A．a→b 过程中不断增加 B．b→c 过程中保持不变 C．c→d 过程中不断增加 D．d→a 过程中保持不变 E．d→a 过程中不断增大 解析：由题图可知 a→b 温度不变，压强减小，所以体积增大，b →c 是等容变化，体积不变，因此 A、B 正确；c→d 体积不断减小，d →a 体积不断增大，故 C、D 错误，E 正确． 答案：ABE 图 53－6 10．(多选)如图 53－6 为伽利略设计的一种测温装置示意图，玻 璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭 有一定质量的空气．若玻璃管内水柱上升，则外界大气的变化可能是 ( ) A．温度降低，压强增大 B．温度升高，压强不变 C．温度降低，压强减小 D．温度不变，压强减小 解析：已知玻璃泡导热良好，对被封闭的一定质量的气体进行研 究，当水柱上升时，封闭气体的体积 V 减小，结合理想气体状态方程 pV T ＝C 得，若外界大气温度降低，则 T 降低，封闭气体压强 p 可能不 变，可能减小，可能增大，则外界大气压强可能增大，可能减小，可 能不变，A、C 正确；若外界大气温度升高，则 T 升高，封闭气体压 强增大，则外界大气压强增大，B 错误；若外界大气温度不变，则 T 不变，封闭气体压强 p 增大，外界大气压强增大，D 错误． 答案：AC 二、非选择题 11．在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强，两压 强差Δp 与气泡半径 r 之间的关系为Δp＝2σ r ，其中σ＝0.070 N/m. 现让水下 10 m 处一半径为 0.50 cm 的气泡缓慢上升．已知大气压强 p0 ＝1.0×105 Pa，水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，重力加速度大小 g＝10 m/s2. (1)求在水下 10 m 处气泡内外的压强差； (2)忽略水温随水深的变化，在气泡上升到十分接近水面时，求气 泡的半径与其原来半径之比的近似值． 解析：(1)当气泡在水下 h＝10 m 处时，设其半径为 r1，气泡内外 压强差为Δp1 有 Δp1＝2σ r1 ① 代入题给数据得 Δp1＝28 Pa ② (2)设气泡在水下 10 m 处时，气泡内空气的压强为 p1，气泡体积 为 V1，气泡到达水面附近时，气泡内空气压强为 p2，内外压强差为Δ p2，其体积为 V2，半径为 r2. 气泡上升过程中温度不变，根据玻意耳定律 p1V1＝p2V2 ③ p1＝p0＋ρgh＋Δp1 ④ p2＝p0＋Δp2 ⑤ 气泡体积 V1 和 V2 分别为 V1＝4 3 πr31 ⑥ V2＝4 3 πr32 ⑦ 联立③④⑤⑥⑦式得 (r1 r2 )3＝ p0＋Δp2 ρgh＋p0＋Δp1 ⑧ 由②式知，Δpi≪p0，i＝1，2，故可略去⑧式中的Δpi 项．代入 题给数据得 r2 r1 ＝3 2≈1.3 ⑨ 答案： (1)28 Pa (2)r2 r1 ＝3 2≈1.3 12. 图 53－7 如图 53－7，一粗细均匀的 U 形管竖直放置，A 侧上端封闭，B 侧上端与大气相通，下端开口处开关 K 关闭；A 侧空气柱的长度为 l ＝10.0 cm，B 侧水银面比 A 侧的高 h＝3.0 cm.现将开关 K 打开，从 U 形管中放出部分水银，当两侧水银面的高度差为 h1＝10.0 cm 时将开 关 K 关闭．已知大气压强 p0＝75.0 cmHg. (1)求放出部分水银后 A 侧空气柱的长度； (2)此后再向 B 侧注入水银，使 A，B 两侧的水银面达到同一高度， 求注入的水银在管内的长度． 解析：(1)以 cmHg 为压强单位，设 A 侧空气柱长度 l＝10.0 cm 时 的压强为 p；当两侧水银面的高度差为 h1＝10.0 cm 时，空气柱的长度 为 l1，压强为 p1， 由玻意耳定律得 pl＝p1l1① 由力学平衡条件得 p＝p0＋h② 打开开关 K 放出水银的过程中，B 侧水银面处的压强始终为 p0， 而 A 侧水银面处的压强随空气柱长度的增加逐渐减小，B、A 两侧水 银面的高度差也随之减小，直至 B 侧水银面低于 A 侧水银面 h1 为止．由 力学平衡条件有 p1＝p0－h1③ 联立各式，代入题中所给数据得 l1＝12.0 cm④ (2)当 A、B 两侧的水银面达到同一高度时，设 A 侧空气柱的长度 为 l2，压强为 p2. 由玻意耳定律得 pl＝p2l2⑤ 由力学平衡条件有 p2＝p0⑥ 联立各式，代入题中所给数据得 l2＝10.4 cm⑦ 设注入的水银在管内的长度Δh，依题意得 Δh＝2(l1－l2)＋h1⑧ 联立各式，代入题中所给数据得Δh＝13.2 cm. 答案：(1)12.0 cm (2)13.2 cm 13．(2017 年高考·课标全国卷Ⅲ)一种测量稀薄气体压强的仪器如 图 53－8 甲所示，玻璃泡 M 的上端和下端分别连通两竖直玻璃细管 K1 和 K2. K1 长为 l，顶端封闭，K2 上端与待测气体连通；M 下端经橡 皮软管与充有水银的容器 R 连通．开始测量时，M 与 K2 相通；逐渐 提升 R，直到 K2 中水银面与 K1 顶端等高，此时水银已进入 K1，且 K1 中水银面比顶端低 h，如图乙所示．设测量过程中温度、与 K2 相通的 待测气体的压强均保持不变．已知 K1 和 K2 的内径均为 d，M 的容积 为 V0，水银的密度为ρ，重力加速度大小为 g.求： 图 53－8 (1)待测气体的压强； (2)该仪器能够测量的最大压强． 解析：(1)设待测气体的压强为 px.以 K1 中的气体为研究对象， 则初状态：压强为 p1＝px，体积 V1＝V0＋πd2l 4 末状态：压强为 p2＝px＋ρgh，体积 V2＝πd2h 4 由玻意耳定律 p1V1＝p2V2. 得 px＝ πρgd2h2 4V0＋πd2（l－h）. (2)由(1)中结果可知，h 越大，Rx 越大；由题意知 h≤l，故待测气 体最大压强 pm＝πρgd2l2 4V0 . 答案：(1) πρgd2h2 4V0＋πd2（l－h） (2)πρgd2l2 4V0 图 53－9 14．(2019 年汉中质检)两端开口、内表面光滑的 U 形管处于竖直 平面内，如图 53－9 所示质量均为 m＝10 kg 的活塞 A、B 在外力作用 下静止于左右管中同一高度 h 处，将管内空气封闭，此时管内外空气 的压强均为 p0＝1.0×105 Pa，左管和水平管横截面积 S1＝10 cm2，右 管横截面积 S2 ＝20 cm2，水平管长为 3h，现撤去外力让活塞在管中 下降，求两活塞稳定后所处的高度．(活塞厚度均大于水平管直径，管 内气体初末状态温度相同，g 取 10 m/s2) 解析：撤去外力时，左、右活塞对管内空气的压强分别为 p 左＝p0＋mg S1 ＝1×105 Pa＋ 10×10 10×10－4Pa ＝2×105 Pa＝2p0 p 右＝p0＋mg S2 ＝1×105 Pa＋ 10×10 20×10－4Pa ＝1.5×105 Pa＝1.5p0 所以两活塞均会下降．设两活塞都降到水平管口，此时管内空气 的压强依玻意耳定律可得 p0×(4hS1＋hS2)＝p×3hS1，解得 p＝2p0. 可见，左边活塞能降到水平管口，右边活塞只能降到离水平管口 的高度为 x 处 管内空气压强 p′＝p 右＝1.5p0 依玻意耳定律： p0×(4hS1＋hS2)＝1.5p0×(3hS1＋xS2) 解得 x＝h 2 最后左边活塞的高度为零；右边活塞的高度为h 2. 答案：见解析