课时专练(三十六) 固体 液体和气体
一、单项选择题
1.下雪了，晶莹的雪花像轻盈的玉蝴蝶在翩翩起舞，雪花的形状如图所示。下列关于雪花的说法正确的是( )
A.是多晶体
B.是非晶体
C.具有各向异性
D.飞舞时，说明分子在做无规则运动
2.25 ℃室外，氧气贮存罐贮存高压氧气，打开阀门，氧气向外喷出，喷气过程中，关于贮存罐表面温度和贮存罐内气体分子单位时间撞击内表面的次数，下列说法正确的是( )
A.表面温度比室温低，碰撞次数减少
B.表面温度与室温相等，碰撞次数不变
C.表面温度比室温高，碰撞次数减少
D.表面温度比室温低，碰撞次数增加
3.石墨烯是从石墨中分离出的新材料，其中碳原子紧密结合成单层六边形晶格结构，如图所示，则下列说法正确的是( )
A.石墨是非晶体
B.单层石墨烯的厚度约2 μm
C.石墨研磨成的细粉末就是石墨烯
D.碳原子在六边形顶点附近不停地振动
4.将粗细不同的两端开口的玻璃细管插入盛有某种液体的玻璃容器里，下列四幅图中可能正确的是( )
A.S1
A.V1>V2 B.V1
7.通电雾化玻璃能满足玻璃的通透性和保护隐私的双重要求，被广泛应用于各领域。如图所示，通电雾化玻璃是将液晶膜固化在两片玻璃之间，未通电时，看起来像一块毛玻璃不透明；通电后，看起来像一块普通玻璃透明。可以判断通电雾化玻璃中的液晶( )
A.是液态的晶体
B.具有光学性质的各向同性
C.不通电时，入射光在液晶层发生了全反射，导致光线无法通过
D.通电时，入射光在通过液晶层后按原有方向传播
8.光滑地面上水平放置一个质量为M、导热性能良好的容器，用一个质量为m、导热性能良好的活塞封闭一定量的气体在其中，容器与活塞的横截面积分别为S0、S，容器内部气体的长度为L，气体的质量可忽略不计，活塞和容器间接触光滑。现同时用水平向左的恒力F1和水平向右的恒力F2分别作用在活塞和容器上，且F1=F2=F，活塞和容器最终无相对运动。已知外界气压为p0，环境温度恒定，则容器内部气体缩短的长度为( )
A.L B.L
C.L D.L
9.胎压监测系统显示某一轮胎内的气压为2.4 atm，已知该轮胎的容积为20 L，气体温度为0 ℃，阿伏加德罗常数NA=6.0×1023 mol-1，且0 ℃、1 atm下1 mol任何气体的体积均为22.4 L，则( )
A.轮胎内每个气体分子的大小约为2×10-9 m3
B.轮胎内每个气体分子的大小约为3×10-9 m3
C.该轮胎内气体的分子数约为1×1024
D.该轮胎内气体的分子数约为5×1023
10.如图所示，两个完全相同的圆柱形密闭容器，甲中装满水，乙中充满空气，则下列说法正确的是(容器容积恒定)( )
A.两容器中器壁的压强都是由于分子撞击器壁而产生的
B.两容器中器壁的压强都是由所装物质的重力而产生的
C.甲容器中pA>pB，乙容器中pC>pD
D.当温度升高时，pA、pB不变，pC、pD都变大
11.(2024·湖北模拟)将密闭着一定质量的理想气体的导热汽缸按如图两种方式放置。图甲中竖直弹簧下端固定在水平地面上，上端与活塞相连；图乙中竖直弹簧上端固定在天花板上，下端与活塞相连。不计汽缸内壁与活塞间的摩擦，环境温度保持不变，弹簧始终在弹性限度内。当外界大气压变大时，下列说法正确的是( )
A.两图中弹簧弹力均变大
B.图甲中气体压强变大，图乙中气体压强变小
C.相对于地面，图甲中汽缸位置下降，图乙中汽缸位置上升
D.相对于地面，图甲中活塞位置下降，图乙中活塞位置上升
二、多项选择题
12.某同学记录了2023年11月19日教室内温度如下：
时刻 8：00 10：00 12：00 14：00 16：00
温度/℃ 7 11 12 17 16
教室内气压可认为不变，则当天16：00与10：00相比，下列说法正确的是( )
A.教室内空气密度增加
B.教室内空气分子平均动能增大
C.墙壁单位面积受到气体压力增大
D.单位时间碰撞墙壁单位面积的气体分子数减少
13.某品牌手机可以测量气体的压强，某同学将压强测量软件打开并将手机放入一导热良好的透明容器内，之后将容器(气球)密闭，该同学缓慢升高环境温度，气球膨胀，测出气球气体的压强随温度变化的规律如图所示，容器内气体视为理想气体，环境压强恒定不变，下列说法正确的是( )
A.A状态下单位体积内的气体分子数大于B状态
B.B状态下气体压强等于环境压强
C.由状态A到状态B的过程中，气体吸收的热量大于气体内能的增量
D.使环境降温，容器中的气体分子动能都减小
三、非选择题
14.如图，导热性能良好、粗细均匀的长直U形细玻璃管竖直放置在桌面上，左管封闭、右管开口且足够长，两段水银柱C、D封闭着A、B两段理想气体，两段理想气体的长度l1=l2=10 cm，水银柱C的长度h1=15 cm，水银柱D左、右两管高度差h2=20 cm，U形管水平长度L=19 cm。水银柱D在右管中的长度h大于l2，大气压强保持p0= 75 cmHg不变，环境温度不变。求：
(1)A、B两段理想气体的压强；
(2)现将U形管缓慢顺时针转动90°，稳定后水银柱C移动的距离大小。
15.(2024·通化模拟)如图所示，水平放置的固定汽缸A和B中分别用活塞封闭一定质量的理想气体，其活塞面积之比为SA∶SB=1∶3。两活塞之间用刚性细杆相连，可沿水平方向无摩擦滑动，两个汽缸始终不漏气。初始时，A、B中气体的体积分别为V0、3V0，温度皆为T0= 300 K。A中气体压强pA=4p0，p0是汽缸外的恒定大气压强，现对A缓慢加热，在保持B中气体温度不变的情况下使B中气体的压强达到pB1=3p0。求：
(1)加热前汽缸B中的气体压强pB；
(2)加热后汽缸B中的气体体积VB1；
(3)加热后汽缸A中的气体温度TA1。
解析版：课时专练(三十六) 固体 液体和气体
一、单项选择题
1.下雪了，晶莹的雪花像轻盈的玉蝴蝶在翩翩起舞，雪花的形状如图所示。下列关于雪花的说法正确的是( )
A.是多晶体
B.是非晶体
C.具有各向异性
D.飞舞时，说明分子在做无规则运动
解析 雪花有规则的几何外形，是单晶体，其物理性质具有各向异性的特点，A、B两项错误，C项正确；雪花飞舞是机械运动，不能说明分子的热运动特点，D项错误。
答案 C
2.25 ℃室外，氧气贮存罐贮存高压氧气，打开阀门，氧气向外喷出，喷气过程中，关于贮存罐表面温度和贮存罐内气体分子单位时间撞击内表面的次数，下列说法正确的是( )
A.表面温度比室温低，碰撞次数减少
B.表面温度与室温相等，碰撞次数不变
C.表面温度比室温高，碰撞次数减少
D.表面温度比室温低，碰撞次数增加
解析 打开气阀，氧气喷出，气体对外做功，温度降低；内部气体分子密度减小，单位时间内气体撞击内表面的次数减少，A项正确。
答案 A
3.石墨烯是从石墨中分离出的新材料，其中碳原子紧密结合成单层六边形晶格结构，如图所示，则下列说法正确的是( )
A.石墨是非晶体
B.单层石墨烯的厚度约2 μm
C.石墨研磨成的细粉末就是石墨烯
D.碳原子在六边形顶点附近不停地振动
解析 石墨是晶体，A项错误；单层石墨烯的厚度约为原子尺寸 10-10 m，B项错误；石墨烯是石墨中提取出来的新材料，C项错误；根据分子动理论，固体分子在平衡位置附近不停地振动，D项正确。
答案 D
4.将粗细不同的两端开口的玻璃细管插入盛有某种液体的玻璃容器里，下列四幅图中可能正确的是( )
解析 若液体浸润玻璃时，液体在玻璃的细管内会上升，并形成向下凹陷的球面，且细管越细，液柱上升越高，液体在玻璃的细管外会附着在表面，A、C、D三项错误；若液体不浸润玻璃时，在玻璃的细管内会下降，并形成向上凸起的球面，且细管越细，液柱下降越低，液体在玻璃的细管外不附着在表面，B项正确。
答案 B
5.如图所示为一定质量的理想气体等温变化的p-V图线，A、C是双曲线上的两点，E1和E2则分别为A、C两点对应的气体内能，△OAB和△OCD的面积分别为S1和S2，则( )
A.S1
答案 B
6.使用胶头滴管时，插入水中，捏尾部的橡胶头，使其体积减小，排出一定量的空气后的稳定状态如图所示。然后松手，橡胶头体积增大V1，有体积V2的水进入了滴管。忽略温度的变化，根据图中h1和h2的高度关系，有( )
A.V1>V2 B.V1
解析 捏尾部的橡胶头，使其体积减小，排出一定量的空气后，管内气体的压强为p1=p0+ρgh1，水进入滴管后的压强为p2=p0+ρgh2，根据玻意耳定律得p1V=p2V'，结合h1>h2可解得V'>V，又V'=V+V1-V2，则V1>V2，A项正确。
答案 A
7.通电雾化玻璃能满足玻璃的通透性和保护隐私的双重要求，被广泛应用于各领域。如图所示，通电雾化玻璃是将液晶膜固化在两片玻璃之间，未通电时，看起来像一块毛玻璃不透明；通电后，看起来像一块普通玻璃透明。可以判断通电雾化玻璃中的液晶( )
A.是液态的晶体
B.具有光学性质的各向同性
C.不通电时，入射光在液晶层发生了全反射，导致光线无法通过
D.通电时，入射光在通过液晶层后按原有方向传播
解析 液晶是介于晶体和液体之间的中间状态，具有液体流动性又具有晶体光学性质的各向异性，A、B两项错误；不通电时，即在自然条件下，液晶层中的液晶分子无规则排列，入射光在液晶层发生了漫反射，穿过玻璃的光线少，所以像毛玻璃不透明。通电时，液晶分子迅速从无规则排列变为有规则排列，入射光在通过液晶层后按原方向传播，C项错误，D项正确。
答案 D
8.光滑地面上水平放置一个质量为M、导热性能良好的容器，用一个质量为m、导热性能良好的活塞封闭一定量的气体在其中，容器与活塞的横截面积分别为S0、S，容器内部气体的长度为L，气体的质量可忽略不计，活塞和容器间接触光滑。现同时用水平向左的恒力F1和水平向右的恒力F2分别作用在活塞和容器上，且F1=F2=F，活塞和容器最终无相对运动。已知外界气压为p0，环境温度恒定，则容器内部气体缩短的长度为( )
A.L B.L
C.L D.L
解析 由题意可知气体做等温变化，设容器内部气体缩短的长度为x，根据玻意尔定律可知p0LS=p0+(L-x)S，整理得x=，D项正确。
答案 D
9.胎压监测系统显示某一轮胎内的气压为2.4 atm，已知该轮胎的容积为20 L，气体温度为0 ℃，阿伏加德罗常数NA=6.0×1023 mol-1，且0 ℃、1 atm下1 mol任何气体的体积均为22.4 L，则( )
A.轮胎内每个气体分子的大小约为2×10-9 m3
B.轮胎内每个气体分子的大小约为3×10-9 m3
C.该轮胎内气体的分子数约为1×1024
D.该轮胎内气体的分子数约为5×1023
解析 由理想气体状态方程=，解得0 ℃、1 atm下该轮胎的容积V1== L=48 L，则胎内气体分子数为n=NA≈1×1024(个)，C项正确，D项错误；轮胎内平均每个气体分子所占空间的大小约为V== m3=2×10-26 m3，轮胎内每两个气体分子之间的距离约为3×10-9 m，A、B两项错误。
答案 C
10.如图所示，两个完全相同的圆柱形密闭容器，甲中装满水，乙中充满空气，则下列说法正确的是(容器容积恒定)( )
A.两容器中器壁的压强都是由于分子撞击器壁而产生的
B.两容器中器壁的压强都是由所装物质的重力而产生的
C.甲容器中pA>pB，乙容器中pC>pD
D.当温度升高时，pA、pB不变，pC、pD都变大
解析 甲容器中A、B处压强是由所装物质的重力而产生的，乙容器中C、D处压强是由分子撞击器壁而产生的，A、B两项错误；液体中A、B处的压强分别为pA=p0+ρghA，pB=p0+ρghB，由于hA>hB，所以pA>pB；气体分子间距离很大，C、D处气体分子平均碰撞情况一致，乙容器中pC=pD，C项错误；当温度升高时，pA、pB不变，乙容器分子平均动能增大，分子热运动更剧烈，与器壁碰撞次数增多，故pC、pD都变大，D项正确。
答案 D
11.(2024·湖北模拟)将密闭着一定质量的理想气体的导热汽缸按如图两种方式放置。图甲中竖直弹簧下端固定在水平地面上，上端与活塞相连；图乙中竖直弹簧上端固定在天花板上，下端与活塞相连。不计汽缸内壁与活塞间的摩擦，环境温度保持不变，弹簧始终在弹性限度内。当外界大气压变大时，下列说法正确的是( )
A.两图中弹簧弹力均变大
B.图甲中气体压强变大，图乙中气体压强变小
C.相对于地面，图甲中汽缸位置下降，图乙中汽缸位置上升
D.相对于地面，图甲中活塞位置下降，图乙中活塞位置上升
解析 把汽缸和活塞当作整体，状态变化前后均满足平衡条件F=(M+m)g，故弹簧弹力保持不变，两活塞位置保持不变，A、D两项错误；题图甲中以汽缸为研究对象，由平衡条件得Mg+p0S=p1S，p0增大，故p1增大，又由于温度保持不变，由玻意耳定律可知，气体体积缩小，故汽缸位置下降；题图乙中以汽缸为研究对象，由平衡条件得Mg+p2S=p0S，p0增大，故p2增大，又由于温度保持不变，由玻意耳定律可知，气体体积缩小，故汽缸位置上升，B项错误，C项正确。
答案 C
二、多项选择题
12.某同学记录了2023年11月19日教室内温度如下：
时刻 8：00 10：00 12：00 14：00 16：00
温度/℃ 7 11 12 17 16
教室内气压可认为不变，则当天16：00与10：00相比，下列说法正确的是( )
A.教室内空气密度增加
B.教室内空气分子平均动能增大
C.墙壁单位面积受到气体压力增大
D.单位时间碰撞墙壁单位面积的气体分子数减少
解析 当天16：00与10：00相比教室内温度升高了，压强不变，当温度升高时，气体体积增大，因此教室内的空气质量减少，教室体积不变，则密度减小，A项错误；温度是分子平均动能的标志，温度升高则分子平均动能增大，B项正确；空气分子平均动能增大，教室内气体分子密度减小，又因为教室内气压不变，则单位时间碰撞墙壁单位面积的气体分子数减小，墙壁单位面积受到气体压力不变，C项错误，D项正确。
答案 BD
13.某品牌手机可以测量气体的压强，某同学将压强测量软件打开并将手机放入一导热良好的透明容器内，之后将容器(气球)密闭，该同学缓慢升高环境温度，气球膨胀，测出气球气体的压强随温度变化的规律如图所示，容器内气体视为理想气体，环境压强恒定不变，下列说法正确的是( )
A.A状态下单位体积内的气体分子数大于B状态
B.B状态下气体压强等于环境压强
C.由状态A到状态B的过程中，气体吸收的热量大于气体内能的增量
D.使环境降温，容器中的气体分子动能都减小
解析 根据理想气体状态方程=C，可知=C，结合题图可知图像的斜率越大，体积越小，即VA
三、非选择题
14.如图，导热性能良好、粗细均匀的长直U形细玻璃管竖直放置在桌面上，左管封闭、右管开口且足够长，两段水银柱C、D封闭着A、B两段理想气体，两段理想气体的长度l1=l2=10 cm，水银柱C的长度h1=15 cm，水银柱D左、右两管高度差h2=20 cm，U形管水平长度L=19 cm。水银柱D在右管中的长度h大于l2，大气压强保持p0= 75 cmHg不变，环境温度不变。求：
(1)A、B两段理想气体的压强；
(2)现将U形管缓慢顺时针转动90°，稳定后水银柱C移动的距离大小。
解析 (1)A段理想气体的压强
p1=p0+ph1=75 cmHg+15 cmHg=90 cmHg，
B段理想气体的压强
p2=p1-ph2=90 cmHg-20 cmHg=70 cmHg。
(2)平放后p1'=p0=75 cmHg，
p2'=p1'-pL=75 cmHg-19 cmHg=56 cmHg，
根据玻意耳定律有
p1l1=p1'l1'，p2l2=p2'l2'，
解得l1'=12 cm，l2'=12.5 cm，
则有Δx=l1'-l1+l2'-l2，
解得Δx=4.5 cm。
答案 (1)90 cmHg 70 cmHg (2)4.5 cm
15.(2024·通化模拟)如图所示，水平放置的固定汽缸A和B中分别用活塞封闭一定质量的理想气体，其活塞面积之比为SA∶SB=1∶3。两活塞之间用刚性细杆相连，可沿水平方向无摩擦滑动，两个汽缸始终不漏气。初始时，A、B中气体的体积分别为V0、3V0，温度皆为T0= 300 K。A中气体压强pA=4p0，p0是汽缸外的恒定大气压强，现对A缓慢加热，在保持B中气体温度不变的情况下使B中气体的压强达到pB1=3p0。求：
(1)加热前汽缸B中的气体压强pB；
(2)加热后汽缸B中的气体体积VB1；
(3)加热后汽缸A中的气体温度TA1。
解析 (1)对刚性细杆分析有
pASA+p0SB=p0SA+pBSB，
解得pB=2p0。
(2)若保持B中气体温度不变，则有
pB·3V0=pB1VB1，
解得VB1=2V0。
(3)根据上述可知，刚性细杆向右移动的距离为
x=，
则加热后A的体积VA1=xSA+V0，
解得VA1=V0，
加热后对刚性细杆分析有
pA1SA+p0SB=p0SA+pB1SB，
解得pA1=7p0，
根据=，
解得TA1=700 K。
答案 (1)2p0 (2)2V0 (3)700 K
