新高考2021屆高考物理小題必練29固體液體和氣體

1、小題必練29：固體、液體和氣體(1)固體的微觀結(jié)構(gòu)、晶體和非晶體；(2)液體的表面張力現(xiàn)象；(3)氣體實(shí)驗(yàn)定律、理想氣體狀態(tài)方程等；(3)熱力學(xué)三定律。例1(2020山東卷6)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開(kāi)始，經(jīng)ab、bc、ca三個(gè)過(guò)程后回到初始狀態(tài)a，其pV圖像如圖所示。已知三個(gè)狀態(tài)的坐標(biāo)分別為a(V0，2p0)、b(2V0，p0)、c(3V0，2p0)，以下判斷正確的是()A氣體在ab過(guò)程中對(duì)外界做的功小于在bc過(guò)程中對(duì)外界做的功B氣體在ab過(guò)程中從外界吸收的熱量大于在bc過(guò)程中從外界吸收的熱量C在ca過(guò)程中，外界對(duì)氣體做的功小于氣體向外界放出的熱量D氣體在ca過(guò)程中內(nèi)能的減少量大于bc過(guò)程

2、中內(nèi)能的增加量【答案】C【解析】根據(jù)氣體做功的表達(dá)式WFxpSxpV可知pV圖線(xiàn)和體積橫軸圍成的面積即為做功大小，所以氣體在ab過(guò)程中對(duì)外界做的功等于bc過(guò)程中對(duì)外界做的功，A錯(cuò)誤；氣體從ab，滿(mǎn)足玻意爾定律pVC，所以TaTb，所以Uab0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律UQW可知0QabWab，氣體從bc，溫度升高，所以Ubc0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知UbcQbcWbc，結(jié)合A選項(xiàng)可知WabWbc0，所以QbcQab，bc過(guò)程氣體吸收的熱量大于ab過(guò)程吸收的熱量，B錯(cuò)誤；氣體從ca，溫度降低，所以Uca0，氣體體積減小，外界對(duì)氣體做功，所以Wca0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知Qca0，放出熱量，C正確；理

3、想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，根據(jù)TaTb可知從TcaTbc，所以氣體從ca過(guò)程中內(nèi)能的減少量等于bc過(guò)程中內(nèi)能的增加量，D錯(cuò)誤?！军c(diǎn)睛】氣體狀態(tài)變化圖像的分析方法(1)明確點(diǎn)、線(xiàn)的物理意義：求解氣體狀態(tài)變化的圖像問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)明確圖像上的點(diǎn)表示一定質(zhì)量的理想氣體的一個(gè)平衡狀態(tài)，它對(duì)應(yīng)著三個(gè)狀態(tài)參量；圖像上的某一條直線(xiàn)段或曲線(xiàn)段表示一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化的一個(gè)過(guò)程。(2)明確圖像斜率的物理意義：在VT圖像(pT圖像)中，比較兩個(gè)狀態(tài)的壓強(qiáng)(或體積)大小，可以比較這兩個(gè)狀態(tài)到原點(diǎn)連線(xiàn)的斜率的大小，其規(guī)律是：斜率越大，壓強(qiáng)(或體積)越??；斜率越小，壓強(qiáng)(或體積)越大。(3)明確圖像面積的物理意義：在p

4、V圖像中，pV圖線(xiàn)與V軸所圍面積表示氣體對(duì)外界或外界對(duì)氣體所做的功。例2(2020山東卷15)中醫(yī)拔罐的物理原理是利用玻璃罐內(nèi)外的氣壓差使罐吸附在人體穴位上，進(jìn)而治療某些疾病。常見(jiàn)拔罐有兩種，如圖所示，左側(cè)為火罐，下端開(kāi)口；右側(cè)為抽氣拔罐，下端開(kāi)口，上端留有抽氣閥門(mén)。使用火罐時(shí)，先加熱罐中氣體，然后迅速按到皮膚上，自然降溫后火罐內(nèi)部氣壓低于外部大氣壓，使火罐緊緊吸附在皮膚上。抽氣拔罐是先把罐體按在皮膚上，再通過(guò)抽氣降低罐內(nèi)氣體壓強(qiáng)。某次使用火罐時(shí)，罐內(nèi)氣體初始?jí)簭?qiáng)與外部大氣壓相同，溫度為450 K，最終降到300 K，因皮膚凸起，內(nèi)部氣體體積變?yōu)楣奕莘e的。若換用抽氣拔罐，抽氣后罐內(nèi)剩余氣體體積

5、變?yōu)槌闅獍喂奕莘e的，罐內(nèi)氣壓與火罐降溫后的內(nèi)部氣壓相同。罐內(nèi)氣體均可視為理想氣體，忽略抽氣過(guò)程中氣體溫度的變化。求應(yīng)抽出氣體的質(zhì)量與抽氣前罐內(nèi)氣體質(zhì)量的比值?！窘馕觥吭O(shè)火罐內(nèi)氣體初始狀態(tài)參量分別為p1、T1、V1，溫度降低后狀態(tài)參量分別為p2、T2、V2，罐的容積為V0，由題意知p1p0、T1450 K、V1V2、T2300 K、V2V0 由理想氣體狀態(tài)方程得 代入數(shù)據(jù)得p20.7p0 對(duì)于抽氣罐，設(shè)初態(tài)氣體狀態(tài)參量分別為p3、V3，末態(tài)氣體狀態(tài)參量分別為p4、V4，罐的容積為V0，由題意知：p3p0、V3 V0、p4p2 由玻意耳定律得p0V0 p2V4 聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得V4V0 設(shè)抽出的

6、氣體的體積為V，由題意知：VV4V0 故應(yīng)抽出氣體的質(zhì)量與抽氣前罐內(nèi)氣體質(zhì)量的比值為 聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得。 【點(diǎn)睛】應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程解題的一般步驟(1)明確研究對(duì)象，即某一定質(zhì)量的理想氣體；(2)確定氣體在始末狀態(tài)的參量p1、V1、T1及p2、V2、T2；(3)由狀態(tài)方程列式求解；(4)討論結(jié)果的合理性。1(多選)下列說(shuō)法正確的是()A晶體一定具有各向異性，非晶體一定具有各向同性B內(nèi)能不同的物體，它們分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能可能相同C液晶既像液體一樣具有流動(dòng)性，又跟某些晶體一樣具有光學(xué)性質(zhì)的各向異性D隨著分子間距離的增大，分子間作用力減小，分子勢(shì)能也減小【答案】BC【解析】只有單晶體具有各向異

7、性，而多晶體是各向同性的，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；內(nèi)能與物體的溫度、體積、分子數(shù)等因素有關(guān)，內(nèi)能不同，溫度可能相同，則分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能可能相同，故B項(xiàng)正確；液晶，即液態(tài)晶體，像液體一樣具有流動(dòng)性，具有各向異性，故C項(xiàng)正確；隨著分子間距離的增大，分子間作用力不一定減小，當(dāng)分子表現(xiàn)為引力時(shí)，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。2堵住打氣筒的出氣口，緩慢向下壓活塞使氣體體積減小，你會(huì)感到越來(lái)越費(fèi)力。設(shè)此過(guò)程中氣體的溫度保持不變。對(duì)這一現(xiàn)象的解釋正確的是()A氣體的密度增大，使得在相同時(shí)間內(nèi)撞擊活塞的氣體分子數(shù)目增多B氣體分子間沒(méi)有可壓縮的間隙C氣體分子的平均動(dòng)能增大D氣體分子間相互作用力表現(xiàn)為斥力【答案

8、】A【解析】當(dāng)氣體的密度增大時(shí)，單位體積的分子數(shù)增加，氣體分子的密度變大，使得在相同時(shí)間內(nèi)撞擊活塞的氣體分子數(shù)目增多，故對(duì)活塞的壓強(qiáng)變大，你會(huì)感到越來(lái)越費(fèi)力，故選A項(xiàng)。3(多選)下列對(duì)理想氣體的理解正確的是 ()A理想氣體實(shí)際上并不存在，只是一種理想模型B只要?dú)怏w壓強(qiáng)不是很大就可視為理想氣體C密閉容器內(nèi)的理想氣體隨著溫度的升高，其壓強(qiáng)增大，內(nèi)能增大D一定質(zhì)量的理想氣體對(duì)外界做功時(shí)，它的內(nèi)能有可能增大【答案】ACD【解析】理想氣體實(shí)際上并不存在，只是一種理想化的物理模型，故A項(xiàng)正確；實(shí)際氣體在壓強(qiáng)不太高、溫度不太低的情況下可以看作理想氣體，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；溫度升高，理想氣體的分子勢(shì)能為零，內(nèi)能等于分

9、子動(dòng)能，所以溫度升高，分子平均動(dòng)能增大，內(nèi)能增大，C項(xiàng)正確；根據(jù)熱力學(xué)第一定律，一定質(zhì)量的理想氣體對(duì)外界做功時(shí)，有可能還從外界吸收熱量，內(nèi)能可能增大，D項(xiàng)正確。4(多選)下列說(shuō)法正確的是()A飽和汽壓隨溫度降低而減小，與飽和汽的體積無(wú)關(guān)B能量耗散反映了與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過(guò)程具有不可逆性C液體表面層分子間距離較大，這些液體分子間作用力表現(xiàn)為引力D若某氣體摩爾體積為V，阿伏加德羅常數(shù)用NA表示，則該氣體的分子體積為【答案】ABC【解析】飽和汽壓隨溫度降低而減小，與飽和汽的體積無(wú)關(guān)，A項(xiàng)正確；能量耗散反映了與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過(guò)程具有不可逆性，B項(xiàng)正確；液體表面層分子間距離較大，這些液體分子間

10、作用力表現(xiàn)為引力，這也是表面張力產(chǎn)生的原因，C項(xiàng)正確；若某氣體摩爾體積為V，阿伏加德羅常數(shù)用NA表示，則該氣體的分子運(yùn)動(dòng)占據(jù)的空間是，此值不是分子的體積，D項(xiàng)錯(cuò)誤。5(多選)將質(zhì)量相同的同種氣體A、B分別密封在體積不同的兩容器中，保持兩部分氣體體積不變，A、B兩部分氣體的壓強(qiáng)隨溫度t的變化曲線(xiàn)如圖所示。則()AA部分氣體的體積比B部分小BA、B直線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)將相交于t軸上的同一點(diǎn)CA、B氣體溫度改變量相同時(shí)，壓強(qiáng)改變量相同DA、B氣體溫度改變量相同時(shí)，A部分氣體壓強(qiáng)改變量較大【答案】ABD【解析】A、B兩部分氣體都發(fā)生等容變化，pt圖線(xiàn)都過(guò)t軸上273 的點(diǎn)絕對(duì)零度。由理想氣體狀態(tài)方程c知，圖象

11、的斜率越大，越大，則氣體的體積越小，故有A部分氣體的體積比B部分小，故A、B項(xiàng)正確；圖中A圖線(xiàn)的斜率較大，由數(shù)學(xué)知識(shí)可知溫度改變量相同時(shí)，A氣體壓強(qiáng)改變量較大，故C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。6如圖所示，橫坐標(biāo)v表示分子速率，縱坐標(biāo)f(v)表示各等間隔速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比。圖中曲線(xiàn)能正確表示某一溫度下氣體分子麥克斯韋速率分布規(guī)律的是()A曲線(xiàn) B曲線(xiàn)C曲線(xiàn) D曲線(xiàn)【答案】D【解析】氣體分子的速率呈“中間多、兩頭少”的分布，且速度為零的分子占的百分比也為零，曲線(xiàn)正確。7如圖所示，容積一定的測(cè)溫泡，上端有感知?dú)怏w壓強(qiáng)的壓力傳感器。待測(cè)物體溫度升高時(shí)，泡內(nèi)封閉氣體()A內(nèi)能不變，壓強(qiáng)變大B體積不

12、變，壓強(qiáng)變大C溫度不變，壓強(qiáng)變小D溫度降低，壓強(qiáng)變小【答案】B【解析】待測(cè)物體溫度升高時(shí)，泡內(nèi)封閉氣體溫度升高，內(nèi)能變大，因體積不變，氣體的壓強(qiáng)變大，故B正確。8如圖所示，質(zhì)量為M、導(dǎo)熱性能良好的汽缸由一根平行于斜面的細(xì)線(xiàn)系在光滑斜面上。汽缸內(nèi)有一個(gè)質(zhì)量為m的活塞，活塞與汽缸壁之間無(wú)摩擦且不漏氣。汽缸內(nèi)密封有一定質(zhì)量的理想氣體。如果大氣壓強(qiáng)增大(溫度不變)，則()A氣體的體積增大B細(xì)線(xiàn)的張力增大C氣體的壓強(qiáng)增大D斜面對(duì)汽缸的支持力增大【答案】C【解析】對(duì)活塞受力分析，沿斜面方向可得pSmgsin p0S，所以pp0，若p0增大，則p增大，根據(jù)pV常量，可知V減小；對(duì)汽缸和活塞的整體而言，細(xì)線(xiàn)的

13、張力T(Mm)gsin ；斜面對(duì)汽缸的支持力F(Mm)gcos ，與大氣壓強(qiáng)無(wú)關(guān)，C項(xiàng)正確。9(多選)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)過(guò)狀態(tài)B變化到狀態(tài)C，其VT圖象如圖所示。下列說(shuō)法正確的有()AAB的過(guò)程中，氣體對(duì)外界做功BAB的過(guò)程中，氣體放出熱量CBC的過(guò)程中，氣體壓強(qiáng)不變DABC的過(guò)程中，氣體內(nèi)能增加【答案】BC【解析】由圖知AB的過(guò)程中，溫度不變，體積減小，故外界對(duì)氣體做功，所以A項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)定律知，AB的過(guò)程中，氣體放出熱量，B項(xiàng)正確；BC的過(guò)程為等壓變化，氣體壓強(qiáng)不變，C項(xiàng)正確；ABC的過(guò)程中，溫度降低，氣體內(nèi)能減小，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。10(1)若一氣泡從湖底上升到湖面的過(guò)程中溫度

14、保持不變，則在此過(guò)程中關(guān)于氣泡中的氣體，下列說(shuō)法中正確的是_。(填選項(xiàng)字母)A氣體分子間的作用力增大B氣體分子的平均速率增大C氣體分子的平均動(dòng)能減小D氣體組成的系統(tǒng)的熵增加(2)若將氣泡內(nèi)的氣體視為理想氣體，氣泡從湖底上升到湖面的過(guò)程中，對(duì)外界做了0.6 J的功，則此過(guò)程中的氣泡_(填“吸收”或“放出”)的熱量是_J。氣泡到達(dá)湖面后，溫度上升的過(guò)程中，又對(duì)外界做了0.1 J的功，同時(shí)吸收了0.3 J的熱量，則此過(guò)程中，氣泡內(nèi)氣體內(nèi)能增加了_J。(3)已知?dú)馀輧?nèi)氣體的密度為1.29 kg/m3，平均摩爾質(zhì)量為0.029 kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA6.021023 mol1，取氣體分子的平均

15、直徑為21010 m，若氣泡內(nèi)的氣體能完全變?yōu)橐后w，請(qǐng)估算液體體積與原來(lái)氣體體積的比值。(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)【答案】(1)D(2)吸收0.60.2 (3)1104(91052104都算對(duì))【解析】(1)掌握分子動(dòng)理論和熱力學(xué)定律才能準(zhǔn)確處理本題。氣泡的上升過(guò)程，氣泡內(nèi)的壓強(qiáng)減小，溫度不變，分子平均動(dòng)能不變，由玻意耳定律知，上升過(guò)程中體積增大，微觀上體現(xiàn)為分子間距增大，分子間引力減小，溫度不變，所以氣體分子的平均動(dòng)能、平均速率不變，此過(guò)程為自發(fā)過(guò)程，故熵增大。D項(xiàng)正確。(2)本題從熱力學(xué)第一定律入手，抓住理想氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān)的特點(diǎn)進(jìn)行處理。理想氣體等溫過(guò)程中內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第一定律UQ

16、W，物體對(duì)外做功0.6 J，則一定同時(shí)從外界吸收熱量0.6 J，才能保證內(nèi)能不變。而溫度上升的過(guò)程，內(nèi)能增加了0.2 J。(3)設(shè)氣體體積為V0，液體體積為V1，氣體分子數(shù)nNAV1n(或V1nd3)則d3NA(或d3NA)解得1104。(91052104都算對(duì))11如圖所示，質(zhì)量m1 kg的導(dǎo)熱汽缸倒扣在水平地面上，A為一T形活塞，汽缸內(nèi)充有理想氣體。汽缸的橫截面積S2104 m2。當(dāng)外界溫度為t27 時(shí)，汽缸對(duì)地面恰好沒(méi)有壓力，此時(shí)活塞位于汽缸中央。不計(jì)汽缸壁厚度，內(nèi)壁光滑，活塞始終在地面上靜止不動(dòng)，大氣壓強(qiáng)為p01105 Pa，g10 m/s2。求：(1)汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)；(2)環(huán)境溫度

17、升高時(shí)，汽缸緩慢上升，溫度至少升高到多少時(shí)，汽缸不再上升；(3)汽缸不再上升后，溫度繼續(xù)升高，從微觀角度解釋壓強(qiáng)變化的原因?！窘馕觥?1)汽缸對(duì)地面恰好沒(méi)有壓力，對(duì)汽缸進(jìn)行受力分析mgp0SpS解得氣體的壓強(qiáng)p1.5105 Pa。(2)溫度升高時(shí)，汽缸緩慢上升，缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變，根據(jù)蓋呂薩克定律有解得T2600 K。(3)溫度升高，分子平均動(dòng)能增大，體積不變，分子密集程度不變，所以壓強(qiáng)變大。12如圖所示為一簡(jiǎn)易火災(zāi)報(bào)警裝置。其原理是豎直放置的試管中裝有水銀，當(dāng)溫度升高時(shí)，水銀柱上升，使電路導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警的響聲。27 時(shí)，空氣柱長(zhǎng)度L1為20 cm，水銀上表面與導(dǎo)線(xiàn)下端的距離L2為10 cm，管內(nèi)水銀柱的高度h為8 cm，大氣壓強(qiáng)為75 cm水銀柱