第2课时 固体液体与气体.docx
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第2课时固体液体与气体
第2课时 固体、液体与气体
课时巩固训练 夯双基提素能
【基础题组】
1.(多选)下列说法正确的是( CDE )
A.水的饱和汽压随温度的升高而减小
B.液体的表面张力是由表面层液体分子之间的相互排斥引起的
C.控制液面上方饱和汽的体积不变,升高温度,则达到动态平衡后该饱和汽的质量增大,密度增大,压强也增大
D.空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比叫做空气的相对湿度
E.雨水没有透过布雨伞是因为液体有表面张力
解析:
水的饱和汽压随温度的升高而增大,选项A错误,C正确;液体的表面张力是由液体表面层分子之间的相互吸引而引起的,雨水没有透过布雨伞正是由于液体表面张力的作用,选项B错误,E正确;相对湿度=
选项D正确.
2.(多选)关于饱和汽,下面说法正确的是( CDE )
A.达饱和汽时液面上的气体分子的密度不断减小
B.达饱和汽时液面上的气体分子的密度不断增大
C.达饱和汽时液面上的气体分子的密度不变
D.将未饱和汽转化成饱和汽可以保持温度不变,减小体积
E.将未饱和汽转化成饱和汽可以保持体积不变,降低温度
解析:
饱和汽是指单位时间内逸出液面的分子数和返回液面的分子数相等的状态,分子密度不变,A,B错误,C正确;在一定温度下,可通过减小体积增加分子数密度使未饱和汽转化为饱和汽,D正确;在体积不变的情况下,可以通过降低温度来降低饱和汽压,使未饱和汽达到饱和状态,E正确.
3.(2017·山东泰安质检)(多选)下列说法正确的是( ACE )
A.浸润和不浸润现象是液体分子间相互作用的表现
B.给车胎打气,越压越吃力,是由于分子间存在斥力
C.干湿泡湿度计的示数差越大,表示空气中水蒸气离饱和状态越远
D.常见的金属都是非晶体
E.液晶的光学性质与某些晶体相似,具有各向异性
解析:
浸润和不浸润取决于附着层内液体分子间表现为斥力还是引力,A正确;给车胎打气,越压越吃力,是气体压强增大的结果,不是由于分子间存在斥力,B错误;干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度,是因为湿泡外纱布中的水蒸发吸热,干湿泡湿度计的两个温度计的示数差越大,表示空气中水蒸气离饱和状态越远,C正确;常见的金属都是多晶体,D错误;液晶是像液体一样可以流动,又具有某些晶体结构特征的一类物质,所以液晶的光学性质与某些晶体相似,具有各向异性,E正确.
4.(2017·河南天一大联考)(多选)下列说法正确的是( ABD )
A.夏季天旱时,给庄稼松土是为了破坏土壤中的毛细管,防止水分蒸发
B.在温度不变的情况下,饱和汽的压强不随体积而变化
C.非晶体和多晶体没有固定的熔点,单晶体有固定的熔点
D.液体对固体是否发生浸润现象,是由液体和固体两者的性质共同决定的
E.可以根据各向同性或各向异性来鉴别晶体和非晶体
解析:
夏季天旱时,给庄稼松土是为了破坏土壤中的毛细管,防止水分蒸发,A正确;饱和汽的压强只与温度有关,与体积无关,B正确;非晶体没有固定熔点,晶体有固定熔点,C错误;液体对固定是否发生浸润现象,是由液体和固体两者的性质共同决定的,D正确;多晶体和非晶体都显示各向同性,只有单晶体显示各向异性,E错误.
5.(多选)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( BD )
A.气体分子每次碰撞器壁的平均冲力增大
B.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
C.气体分子的总数增加
D.气体分子的密度增大
解析:
理想气体经等温压缩,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平均冲力不变,故B,D正确,A,C错误.
6.在“用DIS研究在温度不变时,一定质量的气体压强与体积的关系”实验中,某同学将注射器活塞置于刻度为10mL处,然后将注射器连接压强传感器并开始实验,气体体积V每增加1mL测一次压强p,最后得到p和V的乘积逐渐增大.
(1)由此可推断,该同学的实验结果可能为图 .
(2)图线弯曲的可能原因是在实验过程中 .
A.注射器中有异物
B.连接软管中存在气体
C.注射器内气体温度升高
D.注射器内气体温度降低
解析:
根据理想气体状态方程
=C,V
图像的斜率的物理意义为CT,随着压缩气体,对气体做功,气体内能增加,温度升高,斜率变大,图线向上弯曲,故第
(1)题中选图(a),第
(2)题选C.
答案:
(1)(a)
(2)C
7.(2017·山东高密模拟)带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体.气体开始处于状态A,由过程AB到达状态B,后又经过过程BC到达状态C,如图所示.设气体在状态A时的压强、体积和温度分别为pA,VA和TA.在状态B时的体积为VB,在状态C时的温度为TC.
(1)求气体在状态B时的温度TB;
(2)求气体在状态A的压强pA与状态C的压强pC之比.
解析:
(1)由题图知,A→B过程为等压变化,由盖—吕萨克定律有
=
解得TB=
.
(2)由题图知,B→C过程为等容变化,
由查理定律有
=
A→B过程为等压变化,压强相等,有pA=pB,
由以上各式得
=
.
答案:
(1)
(2)
8.如图所示,一根粗细均匀的长l=72cm的细玻璃管AB开口朝上竖直放置,玻璃管中有一段长h=24cm的水银柱,下端封闭了一段长x0=24cm的空气柱,系统温度恒定,外界大气压强恒为p0=76cmHg.现将玻璃管缓慢倒置,若空气可以看做理想气体,求倒置后水银柱相对B端移动的距离.(保留两位有效数字)
解析:
设水银密度为ρ,玻璃管横截面积为S,重力加速度为g.倒置前,下部空气压强为
pB=p0+ρgh=100cmHg,
倒置后,若水银没有流出玻璃管,则封闭空气柱的压强为
p′=p0-ρgh=52cmHg,
由玻意耳定律得pBSx0=p′Sx2
解得x2=46cm
则x2+h 所以水银柱相对B端移动46cm-24cm=22cm. 答案: 22cm 9.质量M=10kg的缸体与质量m=4kg的活塞,封闭一定质量的理想气体(气体的重力可以忽略),不漏气的活塞被一劲度系数k=20N/cm的轻弹簧竖直向上举起立于空中,如图所示.环境温度为T1=1500K时被封气柱长度L1=30cm,缸口离地的高度为h=5cm,若环境温度变化时,缸体有良好的导热性能.已知活塞与缸壁间无摩擦,弹簧原长L0=27cm,活塞横截面积S=2×10-3m2,大气压强p0=1.0×105Pa,当地重力加速度g=10m/s2,求环境温度降到多少时汽缸着地,温度降到多少时能使弹簧恢复原长. 解析: 因汽缸悬空,先降温时气体等压变化, 压强恒为p1=p0+ =1.5p0, 由盖—吕萨克定律知 = 代入数据得T2=1250K, 待缸口着地后,再降温时活塞上移,弹簧逐渐恢复原长,由kx=(M+m)g知弹簧的形变量为x=7cm, 设弹簧恢复原长时的环境温度为T3,气体压强为p3,气柱长度为L3,由活塞的平衡知p3=p0- =0.8p0,由几何关系知L3=L1-x-h=18cm, 由 = 知 = 整理可得T3=480K. 答案: 1250K 480K 【能力题组】 10.(多选)如图所示,密闭容器内的氢气温度与外界空气的温度相同,现对该容器缓慢加热,当容器内的氢气温度高于外界空气的温度时,则( ACE ) A.氢分子的平均动能增大 B.氢分子的势能增大 C.容器内氢气的内能增大 D.容器内氢气的内能可能不变 E.容器内氢气的压强增大 解析: 温度是分子的平均动能的标志,氢气的温度升高,则分子的平均动能一定增大,故A正确;气体分子之间的距离比较大,分子势能忽略不计,其内能由分子动能决定,氢气的分子动能增大,则内能增大,故C正确,B,D错误;根据理想气体的状态方程 =C可知,氢气的体积不变,温度升高则压强增大,故E正确. 11.(多选)如图质量为M的绝热活塞把一定质量的理想气体密封在竖直放置的绝热汽缸内.活塞可在汽缸内无摩擦滑动.现通过电热丝对一理想气体十分缓慢地加热.设汽缸处在大气中,大气压强恒定.经过一段较长时间后,下列说法正确的是( BCE ) A.汽缸中气体的压强比加热前要大 B.汽缸中气体的压强保持不变 C.汽缸中气体的体积比加热前要大 D.汽缸中气体的内能可能和加热前一样大 E.活塞在单位时间内受汽缸中分子撞击的次数比加热前要少 解析: 汽缸内封闭气体的压强p=p0+ 则知加热时封闭气体的压强保持不变,故A错误,B正确;封闭气体发生等压变化,根据盖—吕萨克定律知,温度上升时,气体的体积增大,故C正确;一定质量的理想气体内能只跟温度有关,温度升高,气体的内能增加,故D错误;温度升高,分子的平均动能增大,体积增大,单位体积气体分子数减少,由于气体的压强不变,根据压强的微观含义知活塞在单位时间内受汽缸中分子撞击的次数比加热前减少,故E正确. 12.(2016·全国Ⅰ卷,33)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= 其中σ=0.070N/m,现让水下10m处一半径为0.50cm的气泡缓慢上升,已知大气压强p0=1.0×105Pa,水的密度ρ=1.0×103kg/m3,重力加速度大小g=10m/s2. (1)求在水下10m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=10m处时,设其半径为r1,气泡内外压强差为Δp1,则 Δp1= ① 代入题给数据得 Δp1=28Pa.② (2)设气泡在水下10m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,气泡内空气的压强为p2,内外压强差为Δp2,其体积为V2,半径为r2.气泡上升过程中温度不变,根据玻意耳定律有 p1V1=p2V2,③ 由力学平衡条件有 p1=p0+ρgh+Δp1,④ p2=p0+Δp2,⑤ 气泡体积V1和V2分别为V1= π ⑥ V2= π ⑦ 联立③④⑤⑥⑦式得 ( )3= 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 = ≈1.3.⑨ 答案: (1)28Pa (2)1.3 13.如图所示,结构相同的绝热汽缸A与导热汽缸B均固定于地面,由刚性杆连接的绝热活塞与两汽缸间均无摩擦,已知两汽缸的横截面积之比SA∶SB=2∶1,两汽缸内均装有处于平衡状态的某理想气体,开始时汽缸中的活塞与缸底的距离均为L,温度均为T0,压强均为外界大气压.缓慢加热A中气体,停止加热达到稳定后,A中气体压强为原来的1.2倍,设环境温度始终保持不变,求: (1)停止加热达到稳定后,A,B汽缸中的气体压强之比. (2)稳定后汽缸A中活塞距缸底的距离. 解析: (1)膨胀后A的压强pA=1.2p0,① 加热后活塞平衡时,有(pA-p0)SA=(pB-p0)SB,② 则膨胀后B的压强为pB=1.4p0,③ 由以上各式解得pA∶pB=6∶7. (2)设稳定后A,B两汽缸中活塞距缸底的距离分别为LA,LB,对B,有p0LSB=1.4p0LBSB,④ 又LA+LB=2L,⑤ 由③④⑤式解得LA= L. 答案: (1)6∶7 (2) L 14.如图(甲)所示为“⊥”形上端开口的玻璃管,管内有一部分水银封住密闭气体,上管足够长,图中粗细部分截面积分别为S1=2cm2,S2=1cm2.封闭气体初始温度为57℃,气体长度为L=22cm,(乙)图为对封闭气体缓慢加热过程中气体压强随体积变化的图线. 求: (摄氏温度t与热力学温度T的关系是T=t+273K) (1)封闭气体初始状态的压强; (2)若缓慢升高气体温度,升高至多少方可将所有水银全部压入细管内. 解析: (1)气体初状态体积为 V1=LS1=22×2cm3=44cm3, 由题图知此时压强为p1=80cmHg. (2)由题意知p2=82cmHg, V2=48cm3, 从状态1到状态2由理想气体状态方程代入数据知 = 其中T1=330K, 代入数据解得T2=369K. 答案: (1)80cmHg (2)369K
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