专题132 气体 液体与固体练解析版Word文档格式.docx

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【答案】D　

【解析】根据理想气体状态方程有

＝C，其中a→b过程温度不变，压强减少，即体积增大，故Va<

Vb；

b→c过程pT图线过坐标原点，为等容过程，即Vb＝Vc，D正确。

5.（陕西省安康一中2019届期中）一定质量理想气体的状态变化如图所示，则该气体（　　）

A．状态b的压强大于状态c的压强

B．状态a的压强大于状态b的压强

C．从状态c到状态d，体积减小

D．从状态a到状态c，温度不变

【答案】A　

【解析】分别过a、b、c、d四个点作出等压变化线，如图所示。

在VT图象中，斜率越大，压强越小，所以pa<

pd<

pc<

pb，A正确，B错误。

由图象可知，状态c到状态d体积增大，C错误。

从状态a到状态c，温度升高，D错误。

6.（海南省三亚一中2019届期末）如图所示，下端用橡皮管连接的两根粗细相同的玻璃管竖直放置，右管开口，左管内被封闭一段气体，水银面比右管低，现保持左管不动，为了使两管内水银面一样高，下面采取的措施可行的是（　　）

A．减小外界气压B．从U形管的右管向内加水银

C．把U形管的右管向上移动D．把U形管的右管向下移动

【解析】要使两管内水银面一样高，左管中空气的压强应减小，由玻意耳定律可知，气体的体积应增大，右管必须向下移动，D正确。

7.（四川省雅安中学2019届期中）如图所示，一定质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】A

【解析】由

＝C并结合图象可知：

气体从状态a→b的过程中体积V减小，温度T增大，故压强p增大，选项A正确．

8．（宁夏银川一中2019届期末）下列说法中正确的是（　　）

A．气体压强是由气体分子间的斥力产生的

B．在失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁没有压强

C．气体分子的平均动能增大，气体的压强一定增大

D．气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力

【解析】D

【解析】气体的压强是由于大量分子无规则地运动而碰撞器壁形成的，A错；

失重并不影响分子的无规则热运动，B错；

气体的压强微观上取决于分子的平均动能和分子数密度，由这两个因素共同决定，故C错；

D选项即为气体压强的微观定义，故D项正确．

9.（甘肃省金昌一中2019届期中）如图所示，一向右开口的汽缸放置在水平地面上，活塞可无摩擦移动且不漏气，汽缸中间位置有小挡板．初始时，外界大气压强为p0，活塞紧压小挡板处，现缓慢升高汽缸内气体温度，则如图所示的p—T图象能正确反映汽缸内气体压强变化情况的是（　　）

【解析】B

【解析】初始时刻，活塞紧压小挡板，说明汽缸中的气体压强小于外界大气压强，缓慢升高汽缸内气体温度，气体先做等容变化，温度升高，压强增大，当压强等于大气压时活塞离开小挡板，气体做等压变化，温度升高，体积增大，A、D错误．在p－T图象中，等容线为通过原点的直线，所以C错误．

10．（浙江省宁波一中2019届期末）如图所示的四个图象中，有一个是表示一定质量的某种理想气体从状态a等压膨胀到状态b的过程．这个图象是（　　）

【解析】C

【解析】一定质量的某种理想气体满足理想气体状态方程

＝C；

理想气体等压膨胀时，压强不变、体积增大、温度升高，V与T成正比．故正确选项为C.

11．（黑龙江省大庆一中2019届模拟）用如图4所示的实验装置来研究气体等容变化的规律．A、B管下端由软管相连，注入不定量的水银，烧瓶中封有一定量的理想气体，开始时A、B两管中水银面一样高，那么为了保持瓶中气体体积不变（　　）

图4

A．将烧瓶浸入热水中时，应将A管向上移动B．将烧瓶浸入热水中时，应将A管向下移动

C．将烧瓶浸入冰水中时，应将A管向上移动D．将烧瓶浸入冰水中时，应将A管向下移动

【答案】AD

＝C（常量）可知，在体积不变的情况下，温度升高，气体压强增大，右管A水银面要比左管B水银面高，故选项A正确；

同理可知选项D正确．

12．（河南省漯河一中2019届模拟）下列说法中正确的有（　　）

A．悬浮在液体中的固体分子所做的无规则运动叫做布朗运动

B．金属铁有固定的熔点

C．液晶的光学性质具有各向异性

D．由于液体表面分子间距离小于液体内部分子间的距离，故液体表面存在表面张力

E．随着高度的增加，大气压和温度都在减小，一个正在上升的氢气球内的氢气内能减小

【答案】BCE

【解析】悬浮在液体中的固体微粒所做的无规则运动叫做布朗运动，A错误；

金属铁有固定的熔点，B正确；

液晶的光学性质具有各向异性，C正确；

由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，故液体表面存在表面张力，D错误；

随着高度的增加，大气压和温度都在减小，一个正在上升的氢气球内的氢气内能减小，E正确。

13．（湖北省十堰一中2019届模拟）空气压缩机的储气罐中储有1.0atm的空气6.0L，现再充入1.0atm的空气9.0L．设充气过程为等温过程，空气可看做理想气体，则充气后储气罐中气体压强为（　　）

A．2.5atmB．2.0atmC．1.5atmD．1.0atm

【答案】A

【解析】取全部气体为研究对象，由p1V1＋p2V2＝pV1得p＝2.5atm，故A正确．

14．（山西省忻州一中2019届模拟）一定质量理想气体的状态经历了如图12所示的ab、bc、cd、da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12

A．ab过程中不断增大B．bc过程中保持不变

C．cd过程中不断增大D．da过程中保持不变

【答案】AB

【解析】首先，因为bc的延长线通过原点，所以bc是等容线，即气体体积在bc过程中保持不变，B正确；

ab是等温线，压强减小则体积增大，A正确；

cd是等压线，温度降低则体积减小，C错误；

连接aO交cd于e，如图所示，则ae是等容线，即Va＝Ve，因为VdVe，所以VdVa，da过程中体积不是保持不变，D错误．本题选A、B.

15．（河南省新乡一中2019届模拟）一定质量的理想气体经过一系列过程，如图3所示，下列说法中正确的是（　　）

图3

A．a→b过程中，气体体积增大，压强减小B．b→c过程中，气体压强不变，体积增大

C．c→a过程中，气体压强增大，体积变小D．c→a过程中，气体内能增大，体积不变

【解析】a→b过程中，气体温度不变，压强减小，根据

＝C，可知体积增大，选项A正确；

b→c过程中，气体压强不变，温度降低，根据

＝C，则体积减小，选项B错误；

c→a过程中，气体压强增大，温度升高，气体内能增大，因p－T线是过原点的直线，故气体的体积不变，选项D正确；

故选A、D.

16.（河北衡水中学2019届调研）如图所示是某排水管道的侧面剖视图。

井盖上的泄水孔因故堵塞，井盖与管口间密封良好但不粘连。

暴雨期间，水位迅速上涨，该井盖可能会不断跳跃。

设井盖质量为m＝20.0kg，圆柱形竖直井内水面面积为S＝0.300m2，图示时刻水面与井盖之间的距离为h＝2.00m，井内密封有压强刚好等于大气压强p0＝1.01×

105Pa、温度为T0＝300K的空气（可视为理想气体），重力加速度取g＝10m/s2。

密闭空气的温度始终不变。

（1）从图示位置起，水面上涨多少后井盖第一次被顶起？

（2）井盖第一次被顶起后迅速回落再次封闭井内空气，此时空气压强重新回到p0，温度仍为T0，则此次向外界排出的空气当压强变为p0、温度变为T1＝290K时体积是多少？

（3）若水面匀速上涨，则井盖跳跃的时间间隔如何变化？

【答案】

（1）1.32cm　

（2）3.85×

10－3m3　（3）逐渐变小

【解析】

（1）井盖被顶起时，井内气体的压强满足：

pS＝p0S＋mg，则

p＝p0＋

＝1.01×

105Pa＋

Pa＝1.0167×

105Pa

设水面上涨x，根据玻意耳定律：

p（h－x）S＝p0hS

代入数据解得x＝1.32cm。

（2）井盖第一次被顶起后，排出压强为p，温度为T0＝300K的气体的体积为V1＝xS，则排出的空气当压强为p0、温度为T1＝290K时体积V2满足：

，

代入数据解得：

V2＝3.85×

10－3m3。

（3）若水面匀速上涨，则井内气体的体积均匀减少，压强的变化变快，则井盖跳跃的时间间隔减小。

17.（福建福州三中2019届调研）如图所示，开口向上竖直放置的横截面积为10cm2的汽缸内有a、b两个质量忽略不计的活塞，两个活塞把汽缸内的气体分割为两个独立的部分A和B，A的长度为30cm，B的长度是A长度的一半，汽缸和b活塞都是绝热的，活塞a导热性能良好，与活塞b和汽缸底部相连的轻弹簧劲度系数为100N/m，B部分下端有与电源相连的电热丝。

初始状态A、B两部分气体的温度均为27℃，弹簧处于原长，活塞a刚好与汽缸口相齐平，开关S断开。

若在活塞a上放上一个2kg的重物，则活塞a下降一段距离后静止（已知外界大气压强为p0＝1×

105Pa，重力加速度取g＝10m/s2）。

求：

（1）稳定后A部分气柱的长度。

（2）合上开关S，对气体B进行加热，可以使a上升再次与汽缸口齐平，则此时气体B的温度为多少？

（1）25cm　

（2）227℃

（1）对于A部分气体，初态pA＝1×

105Pa，VA＝L1S

末态pA′＝p0＋

＝1.2×

根据玻意耳定律pAL1S＝pA′L1′S

解得L1′＝25cm

即A部分气柱长度变为25cm。

（2）若使活塞a返回原处，B部分气体末状态时气柱长为L2′＝20cm，此时弹簧要伸长5cm

对活塞b有pA′S＋kΔl＝pB′S

解得pB′＝pA′＋

＝1.25×

对于B部分气体，初态pB＝1×

105Pa，VB＝L2S，TB＝300K

末态pB′＝1.25×

105Pa，VB′＝L2′S

根据理想气体状态方程

解得：

TB′＝500K

则此时温度为tB＝（TB′－273）℃＝227℃。

18.（江苏省无锡一中2019届模拟）如图所示，粗细均匀的U形管竖直放置，左管上端封闭，右管上端开口，下端正中开口处有一开关K，K关闭，管中装有水银，左右两管中的水银面在同一水平线上，左管中的空气柱长度L1＝21cm。

控制开关K缓慢放出一些水银，使左管液面比右管液面高h1＝25cm时关闭开关K。

已知大气压强p0＝75cmHg，环境温度不变。

（1）放出水银后左管空气柱的长度L2；

（2）放出这些水银后，再从右管口缓慢注入水银，使得右管液面比左管液面高h2＝15cm，需在右管中加入的水银柱长度H。

（1）31.5cm　

（2）68cm

（1）设U形管的横截面积为S，水银的密度为ρ，根据玻意耳定律有p0L1S＝（p0－ρgh1）L2S

解得L2＝31.5cm。

（2）设此时左管中空气柱的长度为L3，根据玻意耳定律有

p0L1S＝（p0＋ρgh2）L3S

由几何关系得H＝2（L2－L3）＋h1＋h2

解得H＝68cm。

19.（湖南省永州一中2019届模拟）A、B是体积相同的汽缸，B内有一导热的、可在汽缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞C，D为不导热的阀门。

起初，阀门关闭，A内装有压强p′1＝2.0×

105Pa，温度T′1＝300K的氮气。

B内装有压强p′2＝1.0×

105Pa，温度T′2＝600K的氧气。

打开阀门D，活塞C向右移动，最后达到平衡，以V1和V2分别表示平衡后氮气和氧气的体积，则V1∶V2等于多少？

（假定氧气和氮气均为理想气体，并与外界无热交换，连接汽缸的管道体积可忽略）

【答案】4∶1

【解析】对于A容器中的氮气，

初状态：

压强p′1＝2.0×

105Pa，体积V′1＝V，温度T′1＝300K

末状态：

压强p1，体积V1，温度T1＝T

根据理想气体的状态方程可得

对于B容器中的氧气，

压强p′2＝1.0×

105Pa，体积V′2＝V，温度T′2＝600K

压强p2，体积V2，温度T2＝T

根据理想气体状态方程可知

根据活塞受力平衡可得p1＝p2

联立以上各式解得

。

20.（辽宁省葫芦岛一中2019届模拟）如图所示，横截面积分别为SA＝1cm2、SB＝0.5cm2的两个上部开口的柱形汽缸A、B，底部通过体积可以忽略不计的细管连通，A、B两个汽缸内分别有两个不计厚度的活塞，质量分别为mA＝1.4kg、mB＝0.7kg。

A汽缸内壁粗糙，活塞与汽缸间的最大静摩擦力Ff＝3N，B汽缸内壁光滑，且离底部2h高处有一活塞销。

当汽缸内充有某种理想气体时，A、B中的活塞距底部均为h，此时气体温度T0＝300K，外界大气压p0＝1.0×

105Pa。

现缓慢升高气体温度，（g取10m/s2）求：

（1）当汽缸B中的活塞刚好被活塞销卡住时，气体的温度T1；

（2）当汽缸A中的活塞刚要滑动时，气体的温度T2。

（1）400K　

（2）450K

（1）此过程为等压过程，由盖—吕萨克定律得

温度T0＝300K，体积V0＝SAh＋SBh＝1.5hSA

体积V1＝SAh＋2SBh＝2hSA

解得T1＝400K。

（2）气体做等容变化，最初，对B活塞有p1SB＝p0SB＋mBg

解得p1＝2.4×

活塞要动时，对A活塞有p2SA＝p0SA＋mAg＋Ff

解得p2＝2.7×

由查理定律得

解得T2＝450K。

1．（多选）（2018·

全国卷Ⅱ）对于实际的气体，下列说法正确的是（　　）

A．气体的内能包括气体分子的重力势能

B．气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能

C．气体的内能包括气体整体运动的动能

D．气体的体积变化时，其内能可能不变

E．气体的内能包括气体分子热运动的动能

【答案】BDE　

【解析】实际气体的内能包括气体分子间相互作用的势能和分子热运动的动能，当气体体积变化时影响的是气体的分子势能，内能可能不变，所以B、D、E正确，A、C错误。

2.（2017·

全国卷Ⅰ）氧气分子在0℃和100℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。

下列说法正确的是（　　）

A．图中两条曲线下面积相等B．图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形

C．图中实线对应于氧气分子在100℃时的情形D．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目

E．与0℃时相比，100℃时氧气分子速率出现在0～400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大

【答案】ABC　

【解析】A对：

面积表示总的氧气分子数，二者相等。

B对：

温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，虚线为氧气分子在0℃时的情形，分子平均动能较小。

C对：

实线为氧气分子在100℃时的情形。

D错：

曲线给出的是分子数占总分子数的百分比。

E错：

速率出现在0～400m/s区间内，100℃时氧气分子数占总分子数的百分比较小。

3．（2019·

新课标全国Ⅱ卷）（5分）如p-V图所示，1、2、3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态，对应的温度分别是T1、T2、T3。

用N1、N2、N3分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数，则N1______N2，T1______T3，N2______N3。

（填“大于”“小于”或“等于”）

【答案】大于等于大于

【解析】1、2等体积，2、3等压强由pV=nRT得：

=

，V1=V2，故

，可得：

T1=2T2，即T1>

T2，由于分子密度相同，温度高，碰撞次数多，故N1>

N2；

由于p1V1=p3V3；

故T1=T3；

则T3>

T2，又p2=p3，2状态分析密度大，分析运动缓慢，单个分子平均作用力小，3状态分子密度小，分子运动剧烈，单个分子平均作用力大。

故3状态碰撞容器壁分子较少，即N2>

N3。

4.（2019·

新课标全国Ⅰ卷）热等静压设备广泛用于材料加工中。

该设备工作时，先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中，然后炉腔升温，利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理，改善其性能。

一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为0.13m3，炉腔抽真空后，在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中。

已知每瓶氩气的容积为3.2×

10-2m3，使用前瓶中气体压强为1.5×

107Pa，使用后瓶中剩余气体压强为2.0×

106Pa；

室温温度为27℃。

氩气可视为理想气体。

（1）求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强；

（2）将压入氩气后的炉腔加热到1227℃，求此时炉腔中气体的压强。

（1）p2=3.2×

107Pa

（2）p3=1.6×

108Pa

（1）设初始时每瓶气体的体积为V0，压强为p0；

使用后气瓶中剩余气体的压强为p1。

假设体积为V0、压强为p0的气体压强变为p1时，其体积膨胀为V1。

由玻意耳定律

p0V0=p1V1①

被压入进炉腔的气体在室温和p1条件下的体积为

②

设10瓶气体压入完成后炉腔中气体的压强为p2，体积为V2。

p2V2=10p1

③

联立①②③式并代入题给数据得

p2=3.2×

107Pa④

（2）设加热前炉腔的温度为T0，加热后炉腔温度为T1，气体压强为p3，由查理定律

⑤

联立④⑤式并代入题给数据得

p3=1.6×

108Pa⑥

5．（2019·

新课标全国Ⅱ卷）（10分）如图，一容器由横截面积分别为2S和S的两个汽缸连通而成，容器平放在地面上，汽缸内壁光滑。

整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分，分别充有氢气、空气和氮气。

平衡时，氮气的压强和体积分别为p0和V0，氢气的体积为2V0，空气的压强为p。

现缓慢地将中部的空气全部抽出，抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变，活塞没有到达两汽缸的连接处，求：

（1）抽气前氢气的压强；

（2）抽气后氢气的压强和体积。

（1）p10=

（p0+p）

（2）

（1）设抽气前氢气的压强为p10，根据力的平衡条件得

（p10–p）·

2S=（p0–p）·

S①

得p10=

（p0+p）②

（2）设抽气后氢气的压强和体积分别为p1和V1，氢气的压强和体积分别为p2和V2，根据力的平衡条件有p2·

S=p1·

2S③

由玻意耳定律得p1V1=p10·

2V0④

p2V2=p0·

V0⑤

由于两活塞用刚性杆连接，故

V1–2V0=2（V0–V2）⑥

联立②③④⑤⑥式解得

⑦

⑧

6.（2018·

全国卷Ⅰ）如图，容积为V的汽缸由导热材料制成，面积为S的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分，汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连，细管上有一阀门K。

开始时，K关闭，汽缸内上下两部分气体的压强均为p0。

现将K打开，容器内的液体缓慢地流入汽缸，当流入的液体体积为

时，将K关闭，活塞平衡时其下方气体的体积减小了

不计活塞的质量和体积，外界温度保持不变，重力加速度大小为g。

求流入汽缸内液体的质量。

【解析】设活塞再次平衡后，活塞上方气体的体积为V1，压强为p1；

下方气体的体积为V2，压强为p2。

在活塞下移的过程中，活塞上、下方气体的温度均保持不变，由玻意耳定律得

p0

＝p1V1

＝p2V2

由已知条件得

V1＝

＋

－

V

V2＝

设活塞上方液体的质量为m，由力的平衡条件得

p2S＝p1S＋mg

联立以上各式得m＝

7.（2017·

高考全国卷Ⅰ）如图，容积均为V的汽缸A、B下端有细管（容积可忽略）连通，阀门K2位于细管的中部，A、B的顶部各有一阀门K1、K3；

B中有一可自由滑动的活塞（质量、体积均可忽略）．初始时，三个阀门均打开，活塞在B的底部；

关闭K2、K3，通过K1给汽缸充气，使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1.已知室温为27℃，汽缸导热．

（1）打开K2，求稳定时活塞上方气体的体积和压强；

（2）接着打开K3，求稳定时活塞的位置；

（3）再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20℃，求此时活塞下方气体的压强．

（1）设打开K2后，稳定时活塞上方气体的压强为p1，体积为V1.依题意，被活塞分开的两部分气体都经历等温过程．由玻意耳定律得

p0V＝p1V1①

（3p0）V＝p1（2V－V1）②

联立①②式得

p1＝2p0.④

（2）打开K3后，由④式知，活塞必定上升．设在活塞下方气体与A中气体的体积之和为V2（V2≤2V）时，活塞下气体压强为p2.由玻意耳