2020高考物理單元卷 固體、液體和氣體

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1、第五模塊 第11章 第2單元 一、選擇題 圖16 1．將一根質(zhì)量可以忽略的一端封閉的塑料管子插入液體中，在力F的作用下保持平衡，如圖16所示，圖中H值的大小與下列哪個(gè)量無(wú)關(guān) (　　) A．管子的半徑 B．大氣壓強(qiáng) C．液體的密度 D．力F 圖17 解析：分析管子的受力如右圖17所示，由平衡條件得： p0S＋F＝pS ① 又p＝p0＋ρgH ② 解①②得H＝＝ 可見(jiàn)與大氣壓強(qiáng)無(wú)關(guān)． 答案：B 2．一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài)a經(jīng)b變化到c.如圖18所示，下列圖中能正確反映出這種變化過(guò)程的是

2、 (　　) 圖18 解析：由p－T圖象知，狀態(tài)a到狀態(tài)b為等容變化，且壓強(qiáng)增大，由狀態(tài)b到狀態(tài)c為等溫變化，且壓強(qiáng)減小，所以在p－V圖上，狀態(tài)a到狀態(tài)b為平行于p軸的線段，且由下向上，狀態(tài)b到狀態(tài)c為雙曲線的一部分，且壓強(qiáng)減小，故選C. 答案：C 圖19 3．(2020年上海卷)如圖19為豎直放置的上細(xì)下粗密閉細(xì)管，水銀柱將氣體分隔為A、B兩部分，初始溫度相同．使A、B升高相同溫度達(dá)到穩(wěn)定后，體積變化量為ΔVA、ΔVB，壓強(qiáng)變化量為ΔpA、ΔpB，對(duì)液面壓力的變化量為ΔFA、ΔFB，則 (　　) A．水銀柱向上移動(dòng)了一段距離 B．ΔVA<ΔVB C．ΔpA

3、>ΔpB D．ΔFA＝ΔFB 解析：假定水銀柱不動(dòng)，升高相同的溫度，對(duì)氣體A：＝得＝，同理知＝，又因PA>PB.PA′－PA>PB′－PB，所以水銀柱向上移動(dòng)，水銀柱上下液面差更大，所以ΔPA>ΔPB，因此A、C正確，D錯(cuò)誤．因?yàn)樗y不可壓縮，故ΔVA＝ΔVB，B錯(cuò)誤． 答案：AC 二、填空題 4．(2020年江蘇卷)若一定質(zhì)量的理想氣體分別按下圖20所示的三種不同過(guò)程變化，其中表示等壓變化的是________(填“A”、“B”或“C”)，該過(guò)程中氣體的內(nèi)能________(填“增加”、“減少”或“不變”)． 圖20 解析：由＝C可知C圖是等壓變化，氣體內(nèi)能增加． 答案

4、：C　增加 圖21 5．一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷一膨脹過(guò)程，此過(guò)程可以用p－V圖上的直線ABC來(lái)表示，如圖21所示，在A、B、C三個(gè)狀態(tài)上，氣體的溫度TA________TC、TB________TA (填“大于”“等于”或“小于”)． 解析：從p－V圖上可直接讀出A、B、C狀態(tài)的p值和V值，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程即可求出溫度值． 由p－V圖讀出理想氣體在A、B、C三個(gè)狀態(tài)的參量為：pA＝3 atm，VA＝1 L；pB＝2 atm，VB＝2 L；pC＝1 atm，VC＝3 L．根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，有： ＝＝即＝＝ ∴TA＝TC　TA

5、 圖22 6．試管內(nèi)封有一定質(zhì)量的氣體，靜止時(shí)氣柱長(zhǎng)為L(zhǎng)0，大氣壓強(qiáng)為p0，其他尺寸如圖22所示，當(dāng)試管繞豎直軸以角速度ω在水平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)氣柱長(zhǎng)變?yōu)長(zhǎng)，求轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的氣體壓強(qiáng)．(設(shè)溫度不變，管橫截面積為S，水銀密度為ρ)． 解析：選取水銀柱為研究對(duì)象，轉(zhuǎn)動(dòng)所需向心力由液柱兩側(cè)氣體壓力差提供． (p－p0)S＝mω2R 而m＝ρL1S，R＝L2＋(L0－L)＋ ∴p＝p0＋ρL1ω2(L2＋L0－L＋) 答案：p0＋ρL1ω2(L2＋L0－L＋) 圖23 7．如圖23所示，一端封閉、粗細(xì)均勻的薄壁玻璃管開(kāi)口向下，豎直插在裝有水銀的水銀槽內(nèi)，管內(nèi)封閉有一定質(zhì)量的空氣

6、，水銀槽的截面積上下相同，是玻璃管截面積的5倍．開(kāi)始時(shí)管內(nèi)空氣柱長(zhǎng)度為6 cm，管內(nèi)外水銀面高度差為50 cm.將玻璃管沿豎直方向緩慢上移(管口未離開(kāi)槽中水銀)，使管內(nèi)、外水銀面高度差變成60 cm.(大氣壓強(qiáng)相當(dāng)于75 cmHg)求： (1)此時(shí)管內(nèi)空氣柱的長(zhǎng)度． (2)水銀槽內(nèi)水銀面下降的高度． 解析：(1) 玻璃管內(nèi)空氣做等溫變化，則有(p0－ρgH1)l1＝(p0－ρgH2)l2 即　l2＝(p0－ρgH1)l1/(p0－ρgH2) 代入數(shù)據(jù)得l2＝0.10 m. (2)設(shè)水銀槽內(nèi)水銀面下降Δx，水銀體積不變S1ΔH＝S2Δx 即　Δx＝S1(H2－H1)/S2 代入數(shù)

7、據(jù)得Δx＝0.02 m. 答案：(1)0.10 m　(2)0.02 m 8．高壓鍋的鍋蓋通過(guò)幾個(gè)牙齒似的鍋齒與鍋鑲嵌旋緊，鍋蓋與鍋之間有橡皮制的密封圈，不會(huì)漏氣，鍋蓋中間有一排氣孔，上面可套上類似砝碼的限壓閥將排氣孔堵住 ，當(dāng)加熱高壓鍋(鍋內(nèi)有水)，鍋內(nèi)氣體壓強(qiáng)增加到一定程度時(shí)，氣體就把限壓閥頂起來(lái)，水蒸氣即從排氣孔排出鍋外，如圖24甲所示．已知某高壓鍋的排氣孔的直徑為0.4 cm，大氣壓強(qiáng)為1.00×105 Pa.假設(shè)鍋內(nèi)水的沸點(diǎn)與鍋內(nèi)壓強(qiáng)的關(guān)系如圖24乙所示，要設(shè)計(jì)一個(gè)鍋內(nèi)最高溫度達(dá)120℃的高壓鍋，問(wèn)需要配一個(gè)質(zhì)量多大的限壓閥？(保留三位有效數(shù)字) 圖24 解析：由圖可知

8、，鍋內(nèi)溫度達(dá)120℃，鍋內(nèi)壓強(qiáng)為p＝1.72×105 Pa，由于p＝p0＋mg/S，所以m＝(p－p0)S/g＝(p－p0)πd2/4g，代入數(shù)據(jù)，解得m≈0.092 kg. 答案：0.092 kg 圖25 9．某同學(xué)利用DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)變化，在實(shí)驗(yàn)后計(jì)算機(jī)屏幕顯示了如圖25所示的p－T圖象(實(shí)線部分)，已知在A狀態(tài)氣體體積為V0. (1)試求實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)氣體溫度保持T0的情況下，氣體體積在什么范圍內(nèi)變化？ (2)試分析說(shuō)明在氣體狀態(tài)由B變化至C的過(guò)程中是吸熱還是放熱？ 解析：(1)本題考查氣體狀態(tài)變化的圖象(識(shí)圖、讀圖)，氣體的等溫變化規(guī)律、理

9、想氣體的內(nèi)能以及熱力學(xué)第一定律．由p－T圖象可知?dú)怏w等溫變化，氣體對(duì)應(yīng)于三個(gè)狀態(tài)參量分別為：A狀態(tài)：壓強(qiáng)1.5p0、體積V0；B狀態(tài)：壓強(qiáng)p0、體積V2、C狀態(tài)：壓強(qiáng)2p0、體積V1.由玻意耳定律即可確定氣體體積的變化范圍．對(duì)于A、B、C三個(gè)狀態(tài)，由玻意耳定律可知： 1．5p0V0＝2p0V1＝p0V2. 可設(shè)V1＝0.75V0，V2＝1.5V0， 所以0.75V0≤V≤1.5V0. (2)一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，B至C變化的過(guò)程中氣體溫度一定，所以氣體內(nèi)能不變，而該過(guò)程氣體體積減小，外界對(duì)氣體做功，所以由熱力學(xué)第一定律可知，此過(guò)程是放熱的． 答案：(1)0.75V0≤

10、V≤1.5V0　(2)放熱 圖26 10．(2020年嘉定模擬)如圖26所示，上端開(kāi)口的光滑圓柱形汽缸豎直放置，截面積為40 cm2的活塞將一定質(zhì)量的氣體和一形狀不規(guī)則的固體A封閉在汽缸內(nèi)．在汽缸內(nèi)距缸底60 cm處設(shè)有a、b兩限制裝置，使活塞只能向上滑動(dòng)．開(kāi)始時(shí)活塞擱在a、b上，缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p0(p0＝1.0×105 Pa為大氣壓強(qiáng))，溫度為300 K．現(xiàn)緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體，當(dāng)溫度為330 K時(shí)，活塞恰好離開(kāi)a、b；當(dāng)溫度為360 K時(shí)，活塞上升了4 cm.g取10 m/s2求： (1)活塞的質(zhì)量； (2)物體A的體積． 解析：(1)設(shè)物體A的體積為ΔV. T1＝

11、300 K，p1＝1.0×105 Pa，V1＝60×40－ΔV T2＝330 K，p2＝(1.0×105＋) Pa，V2＝V1 T3＝360 K，p3＝p2，V3＝64×40－ΔV 由狀態(tài)1到狀態(tài)2為等容過(guò)程＝ 代入數(shù)據(jù)得m＝4 kg (2)由狀態(tài)2到狀態(tài)3為等壓過(guò)程＝ 代入數(shù)據(jù)得ΔV＝640 cm3 答案：(1)4 kg　(2)640 cm3 11．(2020年上海卷)汽車行駛時(shí)輪胎的胎壓太高容易造成爆胎事故，太低又會(huì)造成耗油上升．已知某型號(hào)輪胎能在－40℃～90℃正常工作，為使輪胎在此溫度范圍內(nèi)工作時(shí)的最高胎壓不超過(guò)3.5 atm，最低胎壓不低于1.6 atm，那么在t＝2

12、0℃時(shí)給該輪胎充氣，充氣后的胎壓在什么范圍內(nèi)比較合適？(設(shè)輪胎容積不變) 解析：由于輪胎容積不變，輪胎內(nèi)氣體做等容變化． 設(shè)在T0＝293 K充氣后的最小胎壓為pmin，最大胎壓為pmax. 依題意，當(dāng)T1＝233 K時(shí)胎壓為p1＝1.6 atm.根據(jù)查理定律 ＝，即＝， 解得：Pmin≈2.01 atm. 當(dāng)T2＝363 K時(shí)胎壓為P2＝3.5 atm.根據(jù)查理定律 ＝，即＝， 解得：Pmax≈2.83 atm. 答案：2.01 atm≤P≤2.83 atm 12．(2020年山東卷)噴霧器內(nèi)有10 L水，上部封閉有1 atm的空氣2 L．關(guān)閉噴霧閥門，用打氣筒向噴霧器內(nèi)

13、再充入1 atm的空氣3 L(設(shè)外界環(huán)境溫度一定，空氣可看作理想氣體)．(如圖27) 圖27 (1)當(dāng)水面上方氣體溫度與外界溫度相等時(shí)，求氣體壓強(qiáng)，并從微觀上解釋氣體壓強(qiáng)變化的原因． (2)打開(kāi)噴霧閥門，噴霧過(guò)程中封閉氣體可以看成等溫膨脹，此過(guò)程氣體是吸熱還是放熱？簡(jiǎn)要說(shuō)明理由． 解析：(1)設(shè)氣體初態(tài)壓強(qiáng)為p1，體積為V1；末態(tài)壓強(qiáng)為p2，體積為V2，由玻意耳定律，得 p1V1＝p2V2 ① 代入數(shù)據(jù)得　p2＝2.5 atm ② 微觀解釋：溫度不變，分子平均動(dòng)能不變，單位體積內(nèi)分子數(shù)增加，所以壓強(qiáng)增加． (2)吸熱．氣體對(duì)外做功而內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w吸熱． 答案：(1)2.5 atm　原因見(jiàn)解析．　(2)見(jiàn)解析