第十章 交变电流•传感器
第二节 固体、液体的微观结构•气体的实验定律
随堂演练巩固

1.(2012东潍坊月考,2)由饱和汽和饱和汽压的概念,选出下列哪些结论是正确的( )

A.饱和汽和液体之间的动态平衡,是指汽化和液化同时进行的过程,且进行的速率相等
B.一定温度下饱和汽的密度为一定值,温度升高,饱和汽的密度增大
C.一定温度下的饱和汽压,随饱和汽的体积增大而增大
D.饱和汽压跟绝对温度成正比
【解析】 由动态平衡概念可知A正确;在一定温度下,饱和汽的密度是一定的,它随着温度升高而增大,故B正确;一定温度下的饱和汽压与体积无关,C错.饱和汽压随温度升高而增大,原因是:温度升高时,饱和汽的密度增大;温度升高时,水蒸气分子平均速率增大.理想气体状态方程不适用于饱和汽,饱和汽压和绝对温度的关系不成正比,D错.
【答案】 AB
2.为了将空气装入气瓶内,现将一定质量的空气等温压缩,空气可视为理想气体.下列图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积V关系的是( )

【解析】 pV=C,p与 成正比,选B.
【答案】 B
3.1859年麦克斯韦从理论上推导出了气体分子速率的分布规律,后有许多实验验证了这一规律.若以横坐标v表示分子速率,纵坐标f(v)表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比.下面四幅图中能正确表示某一温度下气体分子速率分布规律的是( )

【解析】 气体分子速率的分布呈现中间多两边少的特点,故D图对.
【答案】 D
4.玻璃烧杯中盛有少许水银,在太空轨道上运行的宇宙飞船内,水银在烧杯中呈怎样的形状(如图所示)( )

【解析】 因为水银不浸润玻璃,所以在完全失重的情况下,水银的形状只由表面张力决定.因为表面张力作用下水银的表面要收缩至最小,所以最终水银成球形.故选D.
【答案】 D
5.下列叙述中正确的是( )
A.晶体的各向异性是由于它的微粒按空间点阵排列
B.单晶体具有规则的几何外形是由于它的微粒按一定规律排列
C.非晶体有规则的几何形状和确定的熔点
D.石墨的硬度与金刚石差很多,是由于它的微粒没有按空间点阵分布
【解析】 晶体内部微粒排列的空间结构决定着晶体的物理性质不同;也正是由于它的微粒按一定规律排列,使单晶体具有规则的几何形状.石墨与金刚石的硬度相差甚远是由于它们内部微粒的排列结构不同,石墨的层状结构决定了它的质地柔软,而金刚石的网状结构决定了其中碳原子间的作用力很强,所以金刚石有很大的硬度.
【答案】 AB
6.如图,上端开口的圆柱形气缸竖直放置,截面积为 一定质量的气体被质量为2.0 kg的光滑活塞封闭在气缸内,其压强为 Pa(大气压强取1. Pa,g取10 /s .若从初温27 ℃开始加热气体,使活塞离气缸底部的高度由0.5 缓慢变为0.51 ,则此时气体的温度为 ℃.

【解析】 . Pa
因 代入数据解得 K ℃.
【答案】 1. 33
7.( ☆ 选做题)(2011海南高考,17(2))如图,容积为 的容器内充有压缩空气.容器与水银压强计相连,压强计左右两管下部由软胶管相连.气阀关闭时,两管中水银面等高,左管中水银面上方到气阀之间空气的体积为 .打开气阀,左管中水银下降;缓慢地向上提右管,使左管中水银面回到原高度,此时右管与左管中水银面的高度差为h.已知水银的密度为 大气压强为 重力加速度为g;空气可视为理想气体,其温度不变.求气阀打开前容器中压缩空气的压?强 .?

【解析】 由 求出:
.
【答案】
(后作业夯基
(时间:45分钟 必做题满分:100分 选做题:10分)

一．不定项选择题 (本题共8小题,每小题8分,共64分.选对但不全的得5分)

1.下列说法中,正确的是( )

A.只要是具有各向异性的物体必定是晶体
B.只要是不显示各向异性的物体必定是非?晶体?
C.只要是具有固定的熔点的物体必定是晶体
D.只要是不具有固定的熔点的物体必定是非晶体
【解析】 多晶体和非晶体都具有各向同性,只有单晶体是各向异性,故B错,A对;晶体一定有固定的熔点,而非晶体无固定的熔点,故C、D均正确.故选A、C、D.
【答案】 ACD
2.(2012江苏无锡测试,12)下列说法中正确的是( )
A.随着低温技术的发展,我们可以使温度逐渐降低,并最终达到绝对零度
B.用手捏面包,面包体积会缩小,说明分子之间有间隙
C.分子间的距离r存在某一值 当r大于 时,分子间斥力大于引力;当r小于 时,分子间斥力小于引力
D.由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离,液面分子间表现为引力,所以液体表面具有收缩的趋势
【解析】 根据热力学第三定律可知,绝对零度不可能达到,选项A错误;选项B中是因为面包微粒(分子的集合体)之间存在空隙造成的,不能说明分子之间存在空隙,选项B错误;当r大于 时,分子间引力大于斥力,选项C错误.
【答案】 D
3.以下结论哪些是正确的( )
A.绝对湿度大而相对湿度不一定大,相对湿度大而绝对湿度也不一定大,必须指明温度这一条件
B.相对湿度是100%,表明在当时温度下,空气中水汽已达饱和状态
C.在绝对湿度一定的情况下,气温降低时,相对湿度将?增加?
D.在绝对湿度一定的情况下,气温升高时,相对湿度将?减小?
【解析】 由相对湿度定义
【答案】 BCD
4.(2011东理综,36(1))人类对自然的认识是从宏观到微观不断深入的过程,以下说法正确的是( )
A.液晶的分子势能与体积有关
B.晶体的物理性质都是各向异性的
C.温度升高,每个分子的动能都增大
D.露珠呈球状是由于液体表面张力的作用
【解析】 液体的分子势能与分子之间的距离有关,而分子之间的距离影响物体的体积,因而分子势能与体积有关,选项A正确;有些晶体在某些物理性质上表现为各向异性,选项B错误;温度越高,分子的平均动能越大,但并非每个分子的动能都增大,选项C错误;由于液体表面张力的作用,液体的表面有收缩到最小的趋势,因同等体积的物体,以球面的表面积最小,所以露珠呈球状,选项D正确.
【答案】 AD
5.(2011上海高考,8)某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示,图中f(v)表示v处单位速率区间内的分子数百分率,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ所对应的温度分别为 则( )

【解析】 根据温度越高,气体速率大的分子增多,进而可知Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ所对应的温度关系是 B项对.
【答案】 B
6.(2011上海高考,4)如图,一定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】 连接Oa、Ob,则分别是两条等压线,根据等压线斜率越小压强越大,知从状态a沿直线变化到状态b过程中,压强逐渐变大,A项正确.
【答案】 A
7.开口向下的竖直玻璃管内,有一段水银柱将管内气体与外界隔开,今将玻璃管缓慢地倾斜一小角度 时,如图所示,则水银柱将( )

A.不发生移动
B.沿着管壁向上移动一小段距离
C.沿着管壁向下移动一小段距离
D.无法确定
【解析】 假设水银柱不动,气体原先的压强为 设外界大气压强为 当玻璃管倾斜一小角度 时,封闭气体的压强为 cos 可见压强增大,根据玻意耳定律知气体体积应减小,所以水银柱要向上移动.故答案为B.
【答案】 B
8.(2011江苏苏北四市调研,12A)如图,固定的导热气缸内用活塞密封一定质量的理想气体,气缸置于温度不变的环境中.现用力使活塞缓慢地向上移动,密闭气体的状态发生了变化.下列图象中p、V和U分别表示该气体的压强、体积和内能,E k表示该气体分子的平均动能,n表示单位体积内气体的分子数,a、d为双曲线,b、c为直线.能正确反映上述过程的是……
( )


【解析】 气体发生等温变化,pV图线是双曲线,A图对;理想气体内能只与温度有关,温度变化,内能不变,分子平均动能不变,故B图对,C图错;单位体积内气体的分子数 故D图对.
【答案】 ABD
二、论述 计算题(本题共2小题,共36分)
9.(18分)(2011全国标理综,33(2))如图,一上端开口,下端封闭的细长玻璃管,下部有长 c的水银柱,中间封有长 .6 c的空气柱,上部有长 c的水银柱,此时水银面恰好与管口平齐.已知大气压强为 c Hg.如果使玻璃管绕低端在竖直平面内缓慢地转动一周,求在开口向下和转回到原位置时管中空气柱的长度.封入的气体可视为理想气体,在转动过程中没有发生漏气.

【解析】 设玻璃管开口向上时,空气柱压强为
①(2分)
式中 和g分别表示水银的密度和重力加速度.
玻璃管开口向下时,原上部的水银有一部分会流出,封闭端会有部分真空.
设此时开口端剩下的水银柱长度为x,
则 (2分)
②(2分)
式中 为管内空气柱的压强.
由玻意耳定律得
③(4分)
式中,h是此时空气柱的长度,S为玻璃管的横截?面积.?
由①②③式和题给条件得h=12 c ④(1分)
从开始转动一周后,设空气柱的压强为
则 ⑤(2分)
由玻意耳定律得
′) ⑥(4分)
式中,h′是此时空气柱的长度.
由①②③⑤⑥得h′ .2 c. ⑦(1分)
【答案】 12 c 9.2 c
10.(18分)如图,体积为V、内壁光滑的圆柱形导热气缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞;气缸内密封有温度为2. 、压强为1. 的理想气体. 和 分别为大气的压强和温度.已知:气体内能U与温度T的关系为 为正的常量;容器内气体的所有变化过程都是缓慢的.求:

(1)气缸内气体与大气达到平衡时的体积 ;
(2)在活塞下降过程中,气缸内气体放出的热量Q.
【解析】 (1)在气体由压缩p=1. 下降到 的过程中,气体体积不变,温度由T=2. 变为
由查理定律得 ①(3分)
在气体温度由 变为 的过程中,体积由V减小到 气体压强不变,由盖 吕萨克定律得 ②(3分)
由①②式得 ③(2分)
(2)在活塞下降过程中,活塞对气体做的功为
④(3分)
在这一过程中,气体内能的减少为
⑤(2分)
由热力学第一定律得,气缸内气体放出的热量为
Q=W+ U ⑥(3分)
由②③④⑤⑥式得
. ⑦(2分)
【答案】
三、选做题(10分)
11.(1)(5分)(2011上海13校月考)如图所示,两端开口的足够长U形玻璃管,左管插入足够大的水银槽中,右管内有一段水银柱,管中封闭有一定质量的理想气体,左管始终没有离开水银面,下列说法中正确的是.

A.若保持管子不动而将气体的温度降低一些,则右管内水银柱将不动
B.若保持管子不动而将气体的温度升高一些,则左管内外的液面差增大
C.在温度保持不变的情况下,把管向上移动一些,则左管内外的液面差将增大
D.在温度保持不变的情况下,把管向下移动一些,则封闭气体的体积不变
【解析】 气体的压强等于大气压强减去右管水银柱长度,因这个水银柱长度不变,故气体压强不变,气体发生等压变化,左管内外水银面高度差不变.气体温度降低,根据盖吕萨克定律知体积减小,右管水银上升,A项错;温度升高,体积变大,右管水银下降,左管内外的液面差不变,B项错;温度保持不变,体积就不变,管向上或向下移动一些,右管水银上升或下降,左管内外的液面差不变,C项错,D项对.
【答案】 D
(2)(5分)(2011湖北黄冈模拟)两端开口,横截面积为S,水平放置的细玻璃管中有两个小水银滴,封住一段长为 的空气柱,当给小水银滴带上等量的异种电荷时,空气柱的长度为L,设当时大气压强为 小水银滴在移动过程中温度不变,小水银滴大小可忽略不计,试求稳定后,它们之间的相互作用力.
【解析】 小水银滴所受的库仑力为内外气体压力之差.
设小水银滴带上等量异种电荷时,被封闭气体的压强为p,
则由玻意耳定律得
(2分)
即p/ /L
故: (1分)
又因为: (1分)
故稳定后小水银滴之间的库仑力为: . (1分)
【答案】

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