2019届高考物理总复习第十三章热学第二节固体液体和气体课后达标
第二节 固体、液体和气体
[学生用书P361(单独成册)]
(建议用时：60分钟)
一、选择题
1．一个密闭容器由固定导热板分隔为体积相同的两部分，分别装有质量不等的同种气体．当两部分气体稳定后，它们的( )
A ．密度相同
B ．分子数相同
C ．分子平均速率相同
D ．分子间平均距离相同
解析：选C.根据ρ＝m
V
可知，m 不等，V 相等，则ρ不相等，A 项错误；质量不等的同种气体的分子数不相等，B 项错误；当两部分气体稳定后，二者的温度是相等的，故同种气体分子的平均速率相同，C 项正确；同体积、不同质量的同种气体分子间距不相同，D 项错误．
2．人类对物质属性的认识是从宏观到微观不断深入的过程．以下说法正确的是( ) A ．液体的分子势能与体积有关 B ．晶体的物理性质都是各向异性的 C ．温度升高，每个分子的动能都增大 D ．露珠呈球状是由于液体表面张力的作用
E ．液体表面层内分子分布比液体内部稀疏，所以分子间作用力表现为引力
解析：选ADE.分子势能与分子间距有关，而分子间距与物体的体积有关，则知液体的分子势能和体积有关，选项A 正确；晶体分为单晶体和多晶体，单晶体物理性质表现为各向异性，多晶体物理性质表现为各向同性，选项B 错误；温度升高时，分子的平均动能增大但不是每一个分子动能都增大，选项C 错误；露珠由于受到表面张力的作用表面积有收缩到最小的趋势即呈球形，选项D 正确；液体表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，分子间的作用力表现为引力，选项E 正确．
3．下列关于分子运动和热现象的说法正确的是( )
A ．一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，其分子之间的势能增加
B ．对于一定量的气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热
C ．如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体分子的平均动能增大，因此压强必然增大
D ．一定量气体的内能等于其所有分子热运动的动能和分子间势能的总和
E ．如果气体温度升高，那么所有分子的运动速率都增大
解析：选ABD.一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，需吸收一定热量，其内能增加，
而分子个数、温度均未变，表明其分子势能增加，A对；气体的压强与气体分子密度和分子的平均速率有关，整体的体积增大，气体分子密度减小，要保证其压强不变，气体分子的平均速率要增大，即要吸收热量，升高温度，B对；对于一定量的气体，温度升高，分子的平均速率变大，但若气体体积增加得更多，气体的压强可能会降低，C错；根据内能的定义可知，D对；气体温度升高，分子运动的平均速率肯定会增大，但并不是所有分子的运动速率都增大，E错．
4．(2018·唐山模拟)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
E．若气体体积减小，温度升高，单位时间内分子对器壁的撞击次数增多，平均撞击力增大，因此压强增大
解析：选ACE.气体压强的大小与气体分子的平均动能和单位体积内的分子数两个因素有关．若单位体积内分子数不变，当分子热运动加剧时，决定压强的两个因素中一个不变，一个增大，故气体的压强一定变大，A对、B错；若气体的压强不变而温度降低时，气体的体积一定减小，故单位体积内的分子个数一定增加，C对、D错；由气体压强产生原因知，E 对．
5．(2018·武汉模拟)如图所示，是水的饱和汽压与温度关系的图线，请结合饱和汽与饱和汽压的知识判断下列说法正确的是( )
A．水的饱和汽压随温度的变化而变化，温度升高，饱和汽压增大
B．在一定温度下，饱和汽的分子数密度是不变的
C．当液体处于饱和汽状态时，液体会停止蒸发现象
D．在实际问题中，饱和汽压包括水蒸气的气压和空气中其他各种气体的气压
解析：选AB.当液体处于饱和汽状态时，液体与气体达到了一种动态平衡，液体蒸发现象不会停止，选项C错误；在实际问题中，水面上方含有水分子、空气中的其他分子，但我们所研究的饱和汽压只是水蒸气的分气压，选项D错误．
6．如图，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 ．逐渐增小
C ．始终不变
D ．先增大后减小
解析：选A.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．
法二：由pV T
＝C 得：V ＝C p
T ，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．
7．(2018·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
E ．气体分子的密度增大
解析：选ACE.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 、E 正确，B 、D 错误．
8.
一定质量的理想气体的状态经历了如图所示的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( )
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：选ABE.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．
二、非选择题
9．如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A.其中，A→B和C→D为等温过程，B→C和D→A为绝热过程(气体与外界无热量交换)．这就是著名的“卡诺循环”．
(1)该循环过程中，下列说法正确的是________．
A．A→B过程中，外界对气体做功
B．B→C过程中，气体分子的平均动能增大
C．C→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多
D．D→A过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化
(2)该循环过程中，内能减小的过程是________(选填“A→B”“B→C”“C→D”或“D→A”)．若气体在A→B过程中吸收63 kJ的热量，在C→D过程中放出38 kJ的热量，则气体完成一次循环对外做的功为________kJ.
解析：(1)在A→B的过程中，气体体积增大，故气体对外界做功，选项A错误；B→C 的过程中，气体对外界做功，W＜0，且为绝热过程，Q＝0，根据ΔU＝Q＋W，知ΔU＜0，即气体内能减小，温度降低，气体分子的平均动能减小，选项B错误；C→D的过程中，气体体积减小，单位体积内的分子数增多，故单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，选项C正确；D→A的过程为绝热压缩，故Q＝0，W＞0，根据ΔU＝Q＋W，ΔU＞0，即气体的内能增加，温度升高，所以气体分子的速率分布曲线发生变化，选项D错误．
(2)从A→B、C→D的过程中气体做等温变化，理想气体的内能不变，内能减小的过程是B→C，内能增大的过程是D→A.
气体完成一次循环时，内能变化ΔU＝0，热传递的热量Q＝Q1－Q2＝(63－38)kJ＝25 kJ，根据ΔU＝Q＋W，得W＝－Q＝－25 kJ，即气体对外做功25 kJ.
答案：(1)C (2)B→C25
10．如图所示，光滑水平面上放有一质量为M的汽缸，汽缸内放有一质量为m的可在汽缸内无摩擦滑动的活塞，活塞面积为S.现用水平恒力F向右推汽缸，最后汽缸和活塞达到相对静止状态，求此时缸内封闭气体的压强p.(已知外界大气压为p0)
解析：选取汽缸和活塞整体为研究对象， 相对静止时有：F ＝(M ＋m )a
再选活塞为研究对象，根据牛顿第二定律有：
pS －p 0S ＝ma
解得：p ＝p 0＋mF
S （M ＋m ）
.
答案：p 0＋
mF
S （M ＋m ）
11．(2017·高考全国卷Ⅱ)一热气球体积为V ，内部充有温度为T a 的热空气，气球外冷空气的温度为T b .已知空气在1个大气压、温度T 0时的密度为ρ0，该气球内、外的气压始终都为1个大气压，重力加速度大小为g .
(1)求该热气球所受浮力的大小； (2)求该热气球内空气所受的重力；
(3)设充气前热气球的质量为m 0，求充气后它还能托起的最大质量．
解析：(1)设1个大气压下质量为m 的空气在温度为T 0时的体积为V 0，密度为ρ0＝m V 0
① 在温度为T 时的体积为V T ，密度为 ρ(T )＝m V T
②
由盖－吕萨克定律得V 0T 0＝V T T
③ 联立①②③式得 ρ(T )＝ρ
T 0
T
④ 气球所受到的浮力为
f ＝ρ(T b )gV ⑤
联立④⑤式得
f ＝V
g ρ
T 0T b
. ⑥
(2)气球内热空气所受的重力为
G ＝ρ(T a )Vg ⑦
联立④⑦式得
G ＝Vg ρ
T 0T a
. ⑧
(3)设该气球还能托起的最大质量为m ，由力的平衡条件得
mg ＝f －G －m 0g ⑨
联立⑥⑧⑨式得
m ＝V ρ0T 0? ??
??1T b －1
T a －m 0. 答案：见解析 12.
(2015·高考全国卷Ⅰ)如图，一固定的竖直汽缸由一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞．已知大活塞的质量为m 1＝2.50 kg ，横截面积为S 1＝80.0 cm 2
；小活塞的质量为m 2＝1.50 kg ，横截面积为S 2＝40.0 cm 2
；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为l ＝40.0 cm ；汽缸外大气的压强为p ＝1.00×105
Pa ，温度为T ＝303 K ．初始时大活塞与大圆筒底部相距l
2，两活塞间封闭气体的温度为T 1＝495 K ．现汽缸内气体温度缓慢下降，活塞缓慢下移．忽略两活塞与汽缸壁之间的摩擦，重力加速度大小g 取10 m/s 2
.求：
(1)在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间，汽缸内封闭气体的温度； (2)缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时，缸内封闭气体的压强．
解析：(1)设初始时气体体积为V 1，在大活塞与大圆筒底部刚接触时，缸内封闭气体的体积为V 2，温度为T 2.由题给条件得
V 1＝S 1? ??
??l 2＋S 2?
??
??l －l 2
① V 2＝S 2l ②
在活塞缓慢下移的过程中，用p 1表示缸内气体的压强，由力的平衡条件得
S 1(p 1－p )＝m 1g ＋m 2g ＋S 2(p 1－p )③
故缸内气体的压强不变．由盖－吕萨克定律有
V 1T 1＝V 2
T 2
④ 联立①②④式并代入题给数据得
T 2＝330 K ．⑤
(2)在大活塞与大圆筒底部刚接触时，被封闭气体的压强为p 1.在此后与汽缸外大气达到热平衡的过程中，被封闭气体的体积不变．设达到热平衡时被封闭气体的压强为p ′，由查理定律有
p ′T ＝p 1
T 2
⑥
联立③⑤⑥式并代入题给数据得p′＝1.01×105 Pa.
答案：(1)330 K (2)1.01×105 Pa