第二章 气体、固体和液体 综合复习
本试卷共4页，15小题，满分100分，考试用时75分钟。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 下列叙述中，正确的是( )
A. 摄氏度的水变成水蒸气其内能不变
B. 冷热程度相同的两系统处于热平衡状态
C. 热平衡就是指平衡态
D. 不同温标表示的温度数值不同，则温度不同
2. 下列说法中，正确的是( )
A. 某固体在某物理性质上表现为各向同性，该物体一定为非晶体
B. 小船能够浮在水面上不下沉是水的表面张力起了主要作用
C. 用塑料细管将牛奶吸入口中利用了毛细现象
D. 鸭子羽毛上有一层脂肪，使羽毛不被浸湿，因为水对脂肪不浸润的缘故
3. 如图所示，只管中端有封闭气体，气体的压强分别为、、、，它们的大小顺序为( )
A.
B.
C.
D.
4. 如图所示，圆柱形汽缸水平放置，活塞将汽缸分为左右两个气室，两侧气室内密封等质量的氮气。现通过接口向左侧气室内再充入一定质量的氮气，活塞再次静止时左右两侧气室体积之比为。汽缸导热良好，外界温度不变，活塞与汽缸间无摩擦，则从接口充入的氮气与左侧气室内原有氮气的质量之比为( )
A.
B.
C.
D.
5. 用打气筒给自行车打气，设每打一次可打入压强为的空气，自行车内胎的容积为，假设胎内原来没有空气，且打气过程温度不变，那么打了次后胎内空气压强为 ( )
A.
B.
C.
D.
6. 如图所示，在倾角的光滑斜面上，放置一个带有活塞的导热气缸，当活塞用轻弹簧拉住时活塞到气缸底部的距离为；当让气缸开口向下、气缸底部被轻弹簧拉住时，活塞到气缸底部的距离为，并测得。已知活塞的质量为，重力加速度为，大气压强与气缸横截面积的乘积，操作过程中环境温度不变，轻弹簧平行于斜面，则气缸的质量为( )
A.
B.
C.
D.
7. 如图，竖直放置的右管上端开口的型玻璃管内用水银封闭了一段气体，右管内水银面高于左管内水银面，若型管匀减速下降，管内气体( )
A. 压强增大，体积增大
B. 压强增大，体积减小
C. 压强减小，体积增大
D. 压强减小，体积减小
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 一定质量的理想气体经历一系列变化过程，如图所示，下列说法正确的是( )
A. 过程中，气体压强不变，体积增大
B. 过程中，气体体积增大，压强减小
C. 过程中，气体压强增大，体积不变
D. 过程中，气体内能增大，体积不变
9. 如图所示，汽缸内用厚度不计、质量为的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞横截面积为，到汽缸底部距离为，活塞与汽缸壁间的摩擦不计，汽缸导热性能良好，现缓慢地在活塞上加一定质量的细砂，活塞下移达到稳定，环境温度保持不变，大气压强为，重力加速度为，则( )
A. 细砂质量为
B. 汽缸内分子平均动能增大
C. 汽缸内气体分子密度增大
D. 若使活塞下移，所加细砂质量是活塞下移所加细砂质量的倍
10. 如图所示，一玻璃管放在光滑的斜面上，管内气体被液柱封闭，则以下说法正确的是( )
A. 当管自由下滑时，管内气体压强等于大气压强
B. 当管以一定的初速度上滑时，管内气体压强大于大气压强
C. 当管以一定的初速度上滑时，管内气体压强小于大气压强
D. 给管施加外力，使其匀速滑动，管内气体压强大于大气压强
三、填空题：本题共2小题，每空3分，共12分。
11. 如图，一定量的理想气体经历的两个不同过程，分别由体积温度图上的两条直线Ⅰ和Ⅱ表示，和分别为两直线与纵轴交点的纵坐标，是它们的延长线与横轴交点的横坐标，；为直线Ⅰ上的一点。由图可知，气体在状态和的压强之比 ______ ；气体在状态和的压强之比 ______ 。
12. 如图所示，、、三只相同的试管，用细绳拴住封闭端悬挂在天花板上，开口端插入水银槽中，试管内都封有气体，三管静止时，三根细绳的张力分别为、、，管内水银面与管外相平，管内水银面比管外低，管内水银面比管外高，则三管中气体压强最小的是______管，、、的大小关系是______。
四、计算题：本题共3小题，13题14分，14题14分，15题14分，共42分。
13. 武汉疫情期间，从辽宁调入一大批钢瓶氧气，每个钢瓶容积为，在辽宁测得氧气压强为，环境温度为，长途运输到武汉方舱医院时，当地医院室内温度钢瓶的热胀冷缩可以忽略）。现使用其中一个大钢瓶，对容积小钢瓶缓慢分装，小钢瓶分装前内部可视为真空，分装后每个小钢瓶压强为供病人使用，要求大钢瓶内压强降到时就停止分装，在分装过程中大小钢瓶温度均保持不变。
到达武汉方舱医院后大钢瓶内氧气的压强为多少？
一大钢瓶氧气可分装多少个小钢瓶供病人使用？
14. 如图所示，粗细均匀的形管，左端封闭，右端开口，左端用水银封闭着长的理想气体，当温度为时，两管水银面的高度差，设外界大气压为，则
若对封闭气体缓慢加热，为了使左右两管中的水银面相平，温度需升高到多少？
若保持不变，为了使左右两管中的水银面相平，需从右管的开口端再缓慢注入的水银柱长度应为多少？
15. 如图所示，两端开口、粗细均匀的足够长玻璃管插在大水银槽中，管的上部有一定长度的水银，两段空气柱被封闭在左右两侧的竖直管中。开启上部连通左右水银的阀门，当温度为平衡时水银的位置如图，其中左侧空气柱长度，左侧空气柱底部的水银面与水银槽液面高度差为，左右两侧顶部的水银面的高度差为，大气压为求：
右管内气柱的长度，
关闭阀门，当温度升至时，左侧竖直管内气柱的长度（大气压强保持不变）
答案解析
【答案】
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
8. 9. 10.
11. ；
12. ；
13. 解：大钢瓶容积不变，，，
由查理定律得：
解得：；
先以大钢瓶中气体为研究对象，研究压强降到过程有：
再以装入小钢瓶的全部气体为研究对象，研究压强达到过程有：
解得：个。
14. 解：以封闭气体为研究对象
初态：，，
末态：，，？
根据理想气体状态方程，
代入数据：
解得：，
即为：
，
根据玻意耳定律有：，
代入数据为：
可得：
根据几何关系，有：
15. 解：左管内气体压强：，
右管内气体压强：，
，解得右管内外液面高度差为：，
右管内气柱长度为：；
设玻璃管截面积，由理想气体状态方程，有：
，
即：，
解得：。
【解析】
1. 【分析】
本题考查了温度和温标、热平衡、物体内能等知识点。易错点：热平衡和平衡态的概念容易混淆，一定要注意区分。对于这部分知识很多是属于记忆部分的，因此需要注意平时的记忆与积累。水变成水蒸气的过程中，分子动能不变，分子势能变大，其内能增大；冷热程度相同的两系统处于热平衡状；热平衡温度一定不变，平衡态温度可以发生变化；同一温度用不同温标表示的温度数值不同。
【解答】
A.摄氏度的水变成水蒸气的过程中，分子动能不变，吸收热量，分子势能变大，其内能增大。故A错误；
B.冷热程度相同的两系统处于热平衡状态。故B正确；
C.一般来说，平衡态是针对某一系统而言的，描述系统状态的参量不只温度一个，还与体积压强有关，当温度不变时，系统不一定处于平衡态；热平衡是两个系统相互影响的最终结果，根据热平衡的定义可知，系统在接触时它们的状态不发生变化，这两个系统的温度是相等的。故C错误；
D.同一温度用不同温标表示的温度数值不同，所以不同温标表示的温度数值不同，其温度可能相同。故D错误。
故选：。
2. 【分析】
物理性质表现为各向同性的固体不一定是非晶体，也有可能是多晶体，小船能够浮在水面上不下沉是浮力，用塑料细管将牛奶吸入口中利用了大气压，鸭子羽毛上有一层脂肪，使羽毛不被浸湿，因为水对脂肪不浸润的缘故。
【解答】
A.物理性质表现为各向同性的固体不一定是非晶体，也有可能是多晶体，故A错误；
B.小船能够浮在水面上不下沉是浮力，故B错误；
C.用塑料细管将牛奶吸入口中利用了大气压，故C错误；
D.鸭子羽毛上有一层脂肪，使羽毛不被浸湿，因为水对脂肪不浸润的缘故，故D正确。
故选D。
3. 【分析】
液体相连在等高处压强相等，必须注意的是不能把气体和液体“连通”。
【解答】
液体相连在等高处压强相等，必须注意的是不能把气体和液体“连通”；；；，故；故B正确。
故选B。
4. 【分析】
本题主要考查气体的等温变化。
对右气室气体，根据玻意耳定律可得再次稳定后气体的体积，再对注入的气体和左侧原有的气体，根据玻意耳定律可得注入气体的体积，据此解答。
【解答】
设原来左右两个气室体积为，压强为，对右气室气体，初状态、，末状态、，气体发生等温变换，根据玻意耳定律可得，解得。设从接口充入的氮气体积为，对注入的气体和左侧原有的气体，初状态、，末状态、，气体发生等温变换，根据玻意耳定律可得，解得，所以从接口充入的氮气与左侧气室内原有氮气的质量之比为，故A正确，BCD错误。
5. 【分析】
对打了次的总的空气运用玻意耳定律列式求解即可。
本题关键明确研究对象是打了次的总的空气，确定初末状态的状态参量。
【解答】
每打一次把大气压强为的空气打进，打了次，总体积，气压为，压入内胎，体积减小为，由于温度不变，根据玻意耳定律得：，代入数据解得：，故C正确，ABD错误。
6. 【分析】
应用平衡条件求出气缸内封闭气体的压强，气体温度不变，应用玻意耳定律求出气缸的质量。
本题考查了玻意耳定律的应用，根据题意应用平衡条件求出封闭气体的压强是解题的关键，应用玻意耳定律即可解题。
【解答】
当活塞被轻弹簧拉住时，气缸内气体的压强为，对气缸，根据平衡条件有：，
当气缸被轻弹簧拉住时，气缸内气体的压强为，对活塞，根据平衡条件有：，
缸内气体做等温变化，根据玻意耳定律有：，
代入数据解得：，故C正确，ABD错误。
7. 【分析】
初始状态，若试管自由下落，则，，压强增大，若匀减速下降，加速度向上，超重。
关键知道失重时，水银柱的压强减小，超重时，压强增大。
【解答】
初始状态，
若匀减速下降，加速度向上，超重，则右侧水银对气体的压力增大，
高水银柱产生的压强，所以，压强增大；
由玻意耳定律知，，故减小。故B正确，ACD错误。
故选B。
8. 【分析】
过程中，气体压强不变，温度降低，根据盖吕萨克定律分析体积的变化；过程中气体的温度保持不变，即气体发生等温变化；根据玻意耳定律分析压强的变化；过程中气体的体积保持不变；理想气体的内能与气体的体积无关，仅与气体的物质的量和温度有关，并且温度越高气体的内能增大。
从图上找出各物理量之间的关系，利用理想气体状态方程，并巧妙利用图象斜率的物理意义，是我们解决此类问题的突破口。
【解答】
A.由图可知过程中，气体压强不变，温度降低即，根据可得，即体积减小，故A错误；
B.由图可知过程中气体的温度保持不变，即气体发生等温变化，由图可知，根据玻意耳定律可得，即压强减小，体积增大，故B正确；
C.根据可得，由于图象的斜率是恒定的，表明气体的体积不变，可知过程中气体发生等容变化，由图可知压强变大，故C正确；
D.由选项C分析可知的过程中，气体的体积不变，温度升高，而理想气体的内能与气体的体积无关，仅与气体的物质的量和温度有关，并且温度越高气体的内能增大，故D正确。
故选BCD。
9. 【分析】
金属气缸导热性能良好，由于热交换，气缸内封闭气体温度与环境温度相同，认为保持不变，封闭气体的内能和平均动能都保持不变．气体的体积减小，根据玻意耳定律分析压强的变化，再通过对活塞受力分析可得所加细砂质量情况。
本题主要考查玻意耳定律及气体温度的微观意义。
【解答】
A.加细砂前，设气体压强为，对活塞有：，加细砂后，设所加细砂质量为，气体压强为，对活塞有：，对封闭气体，因金属气缸导热性能良好，由于热交换，气缸内封闭气体温度与环境温度相同，向活塞上倒一定质量的沙土时气体等温度压缩，温度不变，由玻意耳定律得：，由联立得细砂质量为： ，故A正确；
B.温度不变，温度是分子平均动能的标志，则气缸内分子平均动能保持不变，故B错误；
C.气缸内封闭气体被压缩，体积减小，而质量不变，则气缸内气体分子密度增大，故C正确；
D.若使活塞下移，设所加细砂质量为，气体压强为，对活塞有：，对封闭气体，由玻意耳定律得：，由联立得细砂质量为： ，知所加细砂质量是活塞下移所加细砂质量的倍，故 D错误。
故选AC。
10. 【分析】
对水银柱进行受力分析，结合受力分析和力的平衡即可分析气体的压强关系。
【解答】
设管内液体质量为，斜面倾角为，管的横截面积为，封闭气体压强为，大气压强为，设管与管内液体总质量为
A、斜面光滑，当管自由下滑时，对管与管内液体整体，由牛顿第二定律得：，解得管的加速度大小：，方向沿斜面向下对管内液体，由牛顿第二定律得：，解得：，故A正确
、斜面光滑，当管以一定的初速度上滑时，对管与管内液体整体，由牛顿第二定律得：，解得管的加速度大小：，方向沿斜面向下对管内液体，由牛顿第二定律得：，解得：，故BC错误
D、给管施加外力，使其匀速滑动，管内液体做匀速直线运动，对管内液体，由平衡条件得：，解得：，故D正确。
故选AD。
11. 解：根据盖吕萨克定律有
整理得
由体积温度图像可知，过程Ⅰ对应的就是等容变化的过程，对应的直线为等压线，则、两点压强相等，则有
当温度等于，过程Ⅰ对应的体积为，过程Ⅱ对应的体积为，由玻意耳定律：，得：，由于过程Ⅰ、过程Ⅱ都是等压变化，所以。
故答案为：；。
根据盖吕萨克定律，在图像中，气体做等容变化对应的是一条不过原点的直线，它的反向延长线与轴的交点为；这样图中过程Ⅰ和过程Ⅱ对应的图线都为等压线；
再根据在图像中等温变化遵循玻意耳定律从而确定过程Ⅰ和过程Ⅱ对应的压强之比。
12. 解：根据同一液面处压强相等知：中压强等于大气压，中压强大于大气压，中压强小于大气压，故气体压强最小的为；
对玻璃管受力分析，受重力，拉力，管内、外气体对其向上的压力差，根据平衡条件，有：
，中压强最小，拉力最大，中压强最大，拉力最小，故F
故答案为：，；
当向密闭容器充气，气压变大，会将水银压入玻璃管，内外高度差减小，甚至内侧液面高于外侧液面；然后得到管内气压变化情况。
本题关键明确管内外气体压强的关系，然后结合共点力平衡列式分析，不难。
13. 本题考查气体实验定律的应用，关键是确定气体初末状态的状态参量，应用相应的气体实验定律列式求解。要注意研究对象的选择，将变质量问题化为定质量问题。
解：大钢瓶容积不变，，，
由查理定律得：
解得：；
先以大钢瓶中气体为研究对象，研究压强降到过程有：
再以装入小钢瓶的全部气体为研究对象，研究压强达到过程有：
解得：个。
14. 分别求出封闭气体初态和末态的压强，由气态方程求解封闭气体温度需升高多少。
保持不变，为了使左、右两管中的水银面相平，需从右管的开口端再缓慢注入的水银，封闭气体发生等温变化，水银面相平时，封闭气体的压强等于大气压，由玻意耳定律和几何关系求出加入水银柱长度。
本题要注意研究过程中哪些量不变，哪些量变化，选择合适的气体实验定律解决问题。
解：以封闭气体为研究对象
初态：，，
末态：，，？
根据理想气体状态方程，
代入数据：
解得：，
即为：
，
根据玻意耳定律有：，
代入数据为：
可得：
根据几何关系，有：
15. 解：左管内气体压强：，
右管内气体压强：，
，解得右管内外液面高度差为：，
右管内气柱长度为：；
设玻璃管截面积，由理想气体状态方程，有：
，
即：，
解得：。
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