课时作业32 固体、液体和气体时间：45分钟一、选择题1．[多选]2010年诺贝尔物理学奖授予安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，他们通过透明胶带对石墨进行反复的粘贴与撕开使得石墨片的厚度逐渐减小，最终寻找到了厚度只有0.34nm的石墨烯．石墨烯是碳的二维结构．如图所示为石墨、石墨烯的微观结构，根据以上信息和已学知识，下列说法中正确的是( )A．石墨是晶体，石墨烯是非晶体B．石墨是单质，石墨烯是化合物C．石墨、石墨烯与金刚石都是晶体D．他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的解析：石墨、石墨烯与金刚石都有规则的分子排列，都是晶体．从题目给出的物理情景看，石墨烯是用物理的方法获得的，C、D项正确．答案：CD2．下列说法正确的是( )A．饱和蒸汽压与温度有关，且随着温度的升高而增大B．饱和蒸汽是指液体不再蒸发、蒸汽不再液化状态时的蒸汽C．所有晶体都有固定的形状、固定的熔点和沸点D．所有晶体由固态变成液态后，再由液态变成固态时，固态仍为晶体解析：饱和蒸汽压与温度有关，且随着温度的升高而增大，选项A正确；饱和蒸汽是指蒸发和液化处于动态平衡时的蒸汽，选项B错误；单晶体有固定形状，而多晶体没有固定形状，选项C错误；水晶为晶体，熔化再凝固后变为非晶体，选项D错误．答案：A7\n3．某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成．开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示，在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间的相互作用，则缸内气体( )A．对外做正功，分子的平均动能减小B．对外做正功，内能增大C．对外做负功，分子的平均动能增大D．对外做负功，内能减小解析：缸内气体与外界无热交换，说明Q＝0，又根据缸内气体膨胀，所以是缸内气体对外做正功，W<0；根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，气体的内能的改变量ΔU<0，即内能减小，所以气体温度减小，分子平均动能减小，显然，只有选项A正确．答案：A4．关于热现象的描述正确的一项是( )A．根据热力学定律，热机的效率可以达到100%B．做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的C．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同D．物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规律的解析：热机不可能将内能全部转化为机械能，其效率不可能达到100%，A错误；做功是通过能量转化的方式改变内能，而热传递是通过内能转移改变内能，B错误；单个分子的运动无规则，但大量分子的运动符合统计规律，D错误，C的说法是正确的．答案：C5．[多选]如图为某同学设计的喷水装置，内部装有2L的水，上部密封1atm的空气0.5L，保持阀门关闭，再充入1atm的空气0.1L，设在所有过程中空气可看作理想气体，且温度不变，下列说法正确的有( )A．充气后，密封气体压强增加B．充气后，密封气体的分子平均动能增加C．打开阀门后，密封气体对外界做正功D．打开阀门后，不再充气也能把水喷光解析：7\n本题考查分子平均动能及气体实验定律，意在考查考生对分子平均动能的理解及对气体状态变化过程分析的能力．充气后，一定量气体的体积减小，气体的温度不变，根据玻意耳定律可知，气体的压强增大，A项正确；由于气体分子的平均动能是由温度决定的，温度不变，气体分子的平均动能不变，B项错误；打开阀门后，气体推动液体，气体的体积增大，对外做功，C项正确；当气体的压强减小到外部与内部压强差等于水柱产生的压强时，液体不再喷出，D项错误．答案：AC6．[多选]如图所示，倒悬的导热汽缸中有一个可无摩擦上下移动且不漏气的活塞A，活塞A的下面吊着一个重物，汽缸中封闭着一定质量的理想气体．起初各部分均静止不动，大气压强保持不变．对于汽缸内的气体，当其状态缓慢发生变化时，下列判断正确的是( )A．若环境温度升高，则气体的压强一定增大B．当活塞向下移动时，外界一定对气体做正功C．保持环境温度不变，缓慢增加重物的质量，气体一定会吸热D．若环境温度降低，缓慢增加重物的质量，气体体积可能保持不变解析：若环境温度升高，气体等压膨胀，气体的压强不变，选项A错误；当活塞向下移动时，气体对外界做正功，选项B错误；保持环境温度不变，缓慢增加重物的质量，气体压强减小，体积增大，对外做功，内能不变，气体一定会吸热，选项C正确；若环境温度降低，气体温度降低，缓慢增加重物的质量，气体压强减小，气体体积可能保持不变，选项D正确．答案：CD7.如右图所示，一根上细下粗、粗端与细端都均匀的玻璃管上端开口、下端封闭，上端足够长，下端(粗端)中间有一段水银封闭了一定质量的理想气体．现对气体缓慢加热，气体温度不断升高，水银柱上升，则被封闭气体体积和热力学温度的关系最接近下图中的( )解析：根据状态方程＝C(常数)得：V＝T，图线的斜率为7\n.在水银柱升入细管前，封闭气体先做等压变化，斜率不变，图线为直线；水银柱部分进入细管后，气体压强增大，斜率减小；当水银柱全部进入细管后，气体的压强又不变，V－T图线又为直线，只是斜率比原来的小．A图正确．答案：A8.如图所示为伽利略设计的一种测温装置示意图，玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有一定量的空气．若玻璃管内水柱上升，则外界大气的变化可能是( )A．温度降低，压强增大B．温度升高，压强不变C．温度升高，压强减小D．温度不变，压强减小解析：对被封闭的气体研究，当水柱上升时，封闭气体的体积V减小，结合理想气体的状态方程＝C得，当外界大气压强p0不变时，封闭气体的压强p减小，则温度T一定降低；当外界大气压强p0减小时，封闭气体的压强p减小，则温度T一定降低；当外界大气压强p0增大时，封闭气体的压强p存在可能增大、可能不变、可能减小三种情况，当封闭气体的压强p增大时，温度T可能升高、不变或降低，封闭气体的压强p不变时，温度一定降低，封闭气体的压强p减小时，温度一定降低．故只有选项A可能．答案：A二、五选三型选择题9．下列说法正确的是( )A．热量可能从低温物体传递到高温物体B．对物体做功不能使物体的温度升高C．空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作是不遵守热力学第二定律的D．温度相同的氢气和氮气，氢气分子和氮气分子的平均速率不同E．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大解析：在引起其他变化的情况下，热量可以从低温物体传递到高温物体，A正确；对物体做功可以使物体温度升高，B错误；空调的制冷不违背热力学第二定律，C错误；温度相同的氢气和氮气，平均动能相同，但由于气体分子的质量不同，故气体分子的平均速率不同，D正确；内能不仅与温度有关，还与物体的体积有关，温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大，E正确．7\n答案：ADE10．下列有关对气体的理解正确的是( )A．常温常压下，一定质量的气体，保持体积不变，压强将随温度的增大而增大B．容器内一定质量的理想气体体积不变，温度升高，则单位时间内撞击容器壁的分子数增加C．对于一定量的气体，当其温度降低时，速率大的分子数目减少，速率小的分子数目增加D．当气体分子热运动变剧烈时，气体的压强一定变大E．气体总是很容易充满整个容器，这是分子间存在斥力的宏观表现解析：根据一定质量气体压强、温度和体积的关系可知，体积一定时，气体温度升高，则压强增大，A项正确；由于气体体积不变，气体分子的密度不变，气体分子的平均动能增大，故单位时间撞击容器壁的分子数增加，B选项正确；由分子速率分布可知，当温度降低时，速率大的分子数目减少，速率小的分子数目增加，C项正确；当气体分子热运动变剧烈时，气体的温度一定升高，压强不一定变大，选项D错误；气体总是很容易充满整个容器，这是分子无规则运动的宏观表现，选项E错误．答案：ABC三、非选择题11.一定质量的理想气体压强p与热力学温度T的关系图象如图所示，AB、BC分别与p轴和T轴平行，气体在状态A时的压强为p0、体积为V0，在状态B时的压强为2p0，则气体在状态B时的体积为________；气体从状态A经状态B变化到状态C的过程中，对外做的功为W，内能增加了ΔU，则此过程气体________(选填“吸收”或“放出”)的热量为________．解析：对AB过程，温度不变，由玻意耳定律可知，气体在状态B时的体积为V＝V0/2；气体从状态A经状态B变化到状态C的过程中，对外做的功为W，内能增加了ΔU，由热力学第一定律，此过程气体吸收的热量为ΔU＋W.答案：V0/2 吸收 ΔU＋W12．(1)某未密闭房间内的空气温度与室外的相同，现对该室内空气缓慢加热，当室内空气温度高于室外空气温度时( )A．室内空气的压强比室外的小7\nB．室内空气分子的平均动能比室外的大C．室内空气的密度比室外的大D．室内空气对室外空气做了负功(2)汽车未装载货物时，某个轮胎内气体的体积为V0，压强为p0；装载货物后，该轮胎内气体的压强增加了Δp.若轮胎内气体视为理想气体，其质量、温度在装载货物前后均不变，求装载货物前后此轮胎内气体体积的变化量．解析：(1)本题主要考查热力学第一定律、理想气体状态方程，意在考查考生对物理规律的条件把握和联系实际的能力．把室内气体作为研究对象，由于缓慢加热，气体温度升高，体积缓慢膨胀，对外做功，密度减小，所以室内空气的压强始终等于室外的压强，A、C、D项错误；B项正确．(2)本题主要考查理想气体状态方程，意在考查考生对物理规律的应用能力．轮胎内气体发生等温变化，则p0V0＝(p0＋Δp)V，装载货物后体积V＝，又体积的变化量ΔV＝V－V0，解得ΔV＝－.答案：(1)B (2)体积改变量ΔV＝－13.(2014·浙江自选模块)如图所示，内壁光滑的圆柱形金属容器内有一个质量为m、面积为S的活塞．容器固定放置在倾角为θ的斜面上．一定量的气体被密封在容器内，温度为T0，活塞底面与容器底面平行，距离为h.已知大气压强为p0，重力加速度为g.(1)容器内气体压强为________；(2)由于环境温度变化，活塞缓慢下移h/2时气体温度为________；此过程中容器内气体________(填“吸热”或“放热”)，气体分子的平均速率________(填“增大”、“减小”或“不变”)．答案：(1)p0＋ (2) 放热 减小14．(2014·江苏卷)一种海浪发电机的气室如图所示．工作时，活塞随海浪上升或下降，改变气室中空气的压强，从而驱动进气阀门和出气阀门打开或关闭．气室先后经历吸入、压缩和排出空气的过程，推动出气口处的装置发电．气室中的空气可视为理想气体．7\n(1)下列对理想气体的理解，正确的有________．A．理想气体实际上并不存在，只是一种理想模型B．只要气体压强不是很高就可视为理想气体C．一定质量的某种理想气体的内能与温度、体积都有关D．在任何温度、任何压强下，理想气体都遵循气体实验定律(2)压缩过程中，两个阀门均关闭．若此过程中，气室中的气体与外界无热量交换，内能增加了3.4×104J，则该气体的分子平均动能________(选填“增大”、“减小”或“不变”)，活塞对该气体所做的功________(选填“大于”、“小于”或“等于”)3.4×104J.(3)上述过程中，气体刚被压缩时的温度为27℃，体积为0.224m3，压强为1个标准大气压．已知1mol气体在1个标准大气压、0℃时的体积为22.4L，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023mol－1.计算此时气室中气体的分子数．(计算结果保留一位有效数字)解析：(1)本题考查理想气体的知识，意在考查考生的理解能力．理想气体是一种理想化的模型，实际并不存在，选项A正确；在温度不低于零下几十摄氏度、压强不超过标准大气压的几倍时，把实际气体当成理想气体来处理，选项B错误；一定质量的理想气体的内能只与温度有关，选项C错误；在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律，这样的气体是理想气体，选项D正确．(2)本题考查热力学第一定律的应用，意在考查考生的理解能力．气室中的气体与外界无热交换，内能增加，同时外界对气体做功，故密闭气体的温度升高，气体分子的平均动能增大；根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，Q＝0，W＝ΔU，所以活塞对该气体所做的功等于3.4×104J.(3)本题考查盖—吕萨克定律、阿伏加德罗常数的应用，意在考查考生的理解能力．设气体在标准状态时的体积为V1，等压过程＝气体物质的量n＝，且分子数N＝nNA，解得N＝NA代入数据得N＝5×1024(或N＝6×1024)答案：(1)AD (2)增大 等于 (3)5×1024(或6×1024)7
