分层规范快练(四十) 气体、固体与液体
[双基过关练]
1．(多选)关于饱和汽压和相对湿度，下列说法中正确的是( )
A．温度相同的不同饱和汽的饱和汽压都相同
B．温度升高时，饱和汽压增大
C．在相对湿度相同的情况下，夏天比冬天的绝对湿度大
D．饱和汽压和相对湿度都与体积有关
E．在一定温度下水蒸气达到饱和时，水蒸气的压强不变
解析：在一定温度下，饱和汽压是一定的，饱和汽压随温度的升高而增大，饱和汽压与液体的种类有关，与体积无关．空气中所含水蒸气的压强，称为空气的绝对湿度；相对湿度＝，夏天的饱和汽压大，在相对湿度相同时，夏天的绝对湿度大．
答案：BCE
2．[2019·山东聊城模拟](多选)对于一定质量的理想气体，下列论述中正确的是( )
A．若单位体积内分子个数不变，当分子热运动加剧时，压强一定变大
B．若单位体积内分子个数不变，当分子热运动加剧时，压强可能不变
C．若气体的压强不变而温度降低，则单位体积内分子个数一定增加
D．若气体的压强不变而温度降低，则单位体积内分子个数可能不变
E．气体的压强由温度和单位体积内的分子个数共同决定
解析：单位体积内分子个数不变，当分子热运动加剧时，单位面积上的碰撞次数和碰撞的平均力都增大，因此这时气体压强一定增大，故A正确，B错误；若气体的压强不变而温度降低，则气体分子热运动的平均动能减小，则单位体积内分子个数一定增加，故C正确，D错误；气体的压强由气体的温度和单位体积内的分子个数共同决定，E正确．
答案：ACE
3．[2019·安徽合肥质检](多选)下列说法正确的是( )
A．相对湿度与同温度水的饱和汽压无关
B．松香在熔化过程中温度不变，分子平均动能不变
C．若一个系统与另一个系统达到热平衡，则两系统温度一定相同
D．若一定质量的理想气体被压缩且吸收热量，则压强一定增大
E．液体的表面张力是由于液体表面层分子间距离略大于平衡距离
解析：
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在一定温度下水的饱和汽压越大，相对湿度越小，A错误；松香是非晶体，熔化时边吸热边升温，分子平均动能增大，B错误；若两个系统达到热平衡，则两系统温度一定相同，C正确；若一定质量的理想气体被压缩且吸收热量，即气体的体积减小、温度升高，由＝C可知气体的压强一定增大，D正确；液体表面张力的形成是由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间平衡距离，E正确．
答案：CDE
4．[2019·山东济南高三针对性训练](多选)下列说法中正确的有( )
A．用气筒给自行车打气，越打越费劲，说明此时气体分子之间的分子力表现为斥力
B．合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体
C．空载的卡车停在水平地面上，在缓慢装载沙子的过程中，车胎不漏气，胎内气体可视为理想气体，温度不变，不计分子间势能，则胎内气体对外放热
D．汽车尾气中含有多种有害气体污染空气，可以想办法使它们自发分离，既清洁了空气又变废为宝
E．PM2.5是指空气中直径等于或小于2.5 μm的悬浮颗粒物，在空中做无规则运动，它是空气中分子无规则热运动的反映
解析：合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体，B项正确；在卡车装沙子过程中，车胎内气体体积减小，外界对气体做功，但气体温度不变即内能不变，由热力学第一定律可知，气体向外放热，C项正确；PM2.5的无规则运动属于布朗运动，它反映了空气中分子的无规则运动，E项正确．用气筒给自行车打气，越打越费劲是因为车胎内气体的压强在变大，但车胎内气体分子间距离依然很大，远远超过分子间作用力的范围，A项错误；使尾气成分分离需要消耗能量，不可能自发分离，D项错误．
答案：BCE
5．[2017·全国卷Ⅰ，33(1)](多选)氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示．下列说法正确的是( )
A．图中两条曲线下面积相等
B．图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形
C．图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形
D．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目
E．与0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0～400 m
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/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大
解析：A对：面积表示总的氧气分子数，二者相等．B对：温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，虚线为氧气分子在0 ℃时的情形，分子平均动能较小．C对：实线为氧气分子在100 ℃时的情形．D错：曲线给出的是分子数占总分子数的百分比．E错：速率出现在0～400 m/s区间内，100 ℃时氧气分子数占总分子数的百分比较小．
答案：ABC
6．[2018·山东泰安模拟](多选)封闭在汽缸内一定质量的理想气体由状态A变到状态D，其体积V与热力学温度T关系如图所示，O、A、D三点在同一直线上．则下列说法正确的是( )
A．由状态A变到状态B过程中，气体吸收热量
B．由状态B变到状态C过程中，气体从外界吸收热量，内能增加
C．C状态气体的压强小于D状态气体的压强
D．D状态时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比A状态少
E．D状态与A状态，相等时间内气体分子对器壁单位面积的冲量相等
解析：由状态A变到状态B为等容变化，W＝0，温度升高，ΔU>0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，气体吸收热量Q>0，气体吸热，A正确；由状态B变到状态C过程中，内能不变，B错；C状态气体的压强大于D状态气体的压强，C错；D状态与A状态压强相等，D状态体积大，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比A状态少，D、E正确．
答案：ADE
7．如图所示，有一圆柱形汽缸，上部有固定挡板，汽缸内壁的高度是2L，一个很薄且质量不计的活塞封闭一定质量的理想气体，开始时活塞处在离底部L高处，外界大气压强为1.0×105 Pa，温度为27 ℃，现对气体加热，求：当加热到427 ℃时，封闭气体的压强．
解析：设汽缸横截面积为S，活塞恰上升到汽缸上部挡板处时，气体温度为T2，气体做等压变化，则对于封闭气体，初状态：T1＝(27＋273)K，V1＝LS，p1＝P0末状态：V2＝2LS，
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p2＝p0
由＝，解得：T2＝600 K＝327℃
设当加热到427℃时气体的压强变为p3，在此之前活塞已上升到汽缸上部挡板处，气体做等容变化，则对于封闭气体，初状态：T2＝600 K，V2＝2LS，p2＝1.0×105 Pa
末状态：T3＝700 K，V3＝2LS
由＝，代入数据得：p3＝1.17×105 Pa.
答案：1.17×105 Pa
8.
如图所示，密闭性能良好的杯盖扣在盛有少量热水的杯身上，杯盖的质量为m，杯身与热水的总质量为M，杯盖的面积为S.初始时，杯内气体的温度为T0，压强与大气压强p0相等．因杯子不保温，杯内气体温度逐渐降低，不计摩擦，不考虑杯内水的汽化和液化，重力加速度为g.
(1)求温度降为T1时杯内气体的压强p1；
(2)杯身保持静止，温度为T1时缓慢提起杯盖所需的力至少多大？
(3)温度为多少时，用上述方法提杯盖恰能将整个杯子提起？
解析：(1)降温过程，气体体积不变，由查理定律＝
温度降为T1时，杯内压强p1＝T1；
(2)对杯盖受力分析，如图a所示，当杯盖与杯身间的弹力恰好为零时，拉力最小．
由平衡条件p1S＋F＝p0S＋mg
最小拉力F＝p0S＋mg－p0S；
图a
7
图b
(3)设提起杯子时气体压强为p2，温度为T2，杯身受力如图b所示
由平衡条件p0S＝p2S＋Mg
由查理定律＝
解得：T2＝T0－.
答案：(1)T1 (2)P0S＋mg－P0S (3)T0－
[技能提升练]
9．[2016·全国卷Ⅲ]一U形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞．初始时，管内汞柱及空气柱长度如图所示．用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时为止．求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离．已知玻璃管的横截面积处处相同；在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏；大气压强p0＝75.0 cmHg.环境温度不变．
解析：设初始时，右管中空气柱的压强为p1，长度为l1；左管中空气柱的压强为p2＝p0，长度为l2.活塞被下推h后，右管中空气柱的压强为p′1，长度为l′1；左管中空气柱的压强为p′2，长度为l′2.以cmHg为压强单位．由题给条件得
p1＝p0＋(20.0－5.00) cmHg①
l′1＝cm②
由玻意耳定律得p1l1＝p′1l′1③
联立①②③式和题给条件得p′1＝144 cmHg④
依题意p′2＝p′1⑤
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l′2＝4.00 cm＋cm－h⑥
由玻意耳定律得p2l2＝p′2l′2⑦
联立④⑤⑥⑦式和题给条件得h＝9.42 cm⑧
答案：144 cmHg 9.42 cm
10．[2018·全国卷Ⅱ，33(2)]
如图，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口a和b，a、b间距为h，a距缸底的高度为H；活塞只能在a、b间移动，其下方密封有一定质量的理想气体．已知活塞质量为m，面积为S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦．开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为p0，温度均为T0.现用电热
丝缓慢加热汽缸中的气体，直至活塞刚好到达b处．求此时汽缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功．重力加速度大小为g.
解析：本题考查气体实验定律等知识．
开始时活塞位于a处，加热后，汽缸中的气体先经历等容过程，直至活塞开始运动，设此时汽缸中气体的温度为T1，压强为p1，根据查理定律有
＝①
根据力的平衡条件有
p1S＝p0S＋mg②
联立①②式可得
T1＝T0③
此后，汽缸中的气体经历等压过程，直至活塞刚好到达b处，设此时汽缸中气体的温度为T2；活塞位于a处和b处时气体的体积分别为V1和V2.根据盖－吕萨克定律有
＝④
式中
V1＝SH⑤
V2＝S(H＋h)⑥
联立③④⑤⑥式解得
T2＝T0⑦
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从开始加热到活塞到达b处的过程中，汽缸中的气体对外做的功为
W＝(p0S＋mg)h⑧
答案：T0 (p0S＋mg)h
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