時(shí)間：60分鐘 滿分：100分
一、選擇題(本題共5小題，每小題8分，共40分。其中1～3題為單選，4～5題為多選)
1. (2020·北京市西城區(qū)模擬)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開(kāi)始，經(jīng)歷ab、bc、ca三個(gè)過(guò)程回到原狀態(tài)，其p-T圖像如圖所示，下列判斷正確的是( )
A．狀態(tài)a的體積小于狀態(tài)b的體積
B．狀態(tài)b的體積小于狀態(tài)c的體積
C．狀態(tài)a分子的平均動(dòng)能最大
D．狀態(tài)c分子的平均動(dòng)能最小
答案 B
解析 根據(jù)p＝eq \f(C,V)T可知，a、b在同一條等容線上，即狀態(tài)a的體積等于狀態(tài)b的體積，A錯(cuò)誤；因b點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率大于c點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率，可知狀態(tài)b的體積小于狀態(tài)c的體積，B正確；因?yàn)閍狀態(tài)的溫度最低，b、c兩狀態(tài)的溫度最高，可知狀態(tài)a分子的平均動(dòng)能最小，狀態(tài)b、c分子的平均動(dòng)能最大，C、D錯(cuò)誤。
2．(2020·天津市南開(kāi)中學(xué)模擬)民間常用“拔火罐”來(lái)治療某些疾病，方法是將點(diǎn)燃的紙片放入一個(gè)小罐內(nèi)，當(dāng)紙片燃燒完時(shí)，迅速將火罐開(kāi)口端緊壓在皮膚上，火罐就會(huì)緊緊地被“吸”在皮膚上。其原因是，當(dāng)火罐內(nèi)的氣體( )
A．溫度不變時(shí)，體積減小，壓強(qiáng)增大
B．體積不變時(shí)，溫度降低，壓強(qiáng)減小
C．壓強(qiáng)不變時(shí)，溫度降低，體積減小
D．質(zhì)量不變時(shí)，壓強(qiáng)增大，體積減小
答案 B
解析 把罐扣在皮膚上，罐內(nèi)空氣的體積等于火罐的容積，體積不變，氣體經(jīng)過(guò)熱傳遞，溫度不斷降低，氣體發(fā)生等容變化，由查理定律可知，氣體壓強(qiáng)減小，火罐內(nèi)氣體壓強(qiáng)小于外界大氣壓，大氣壓就將火罐緊緊地壓在皮膚上，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。
3．(2020·北京市東城區(qū)校級(jí)三模)關(guān)于固體、液體，下列說(shuō)法正確的是( )
A．晶體沒(méi)有確定的熔點(diǎn)，非晶體有確定的熔點(diǎn)
B．液晶既具有液體的流動(dòng)性，又像某些晶體那樣具有光學(xué)各向異性
C．液體的表面張力使液體表面具有擴(kuò)張趨勢(shì)，使液體表面積趨于最大
D．發(fā)生毛細(xì)現(xiàn)象時(shí)，細(xì)管中的液體只能上升不會(huì)下降
答案 B
解析 晶體有確定的熔點(diǎn)，非晶體沒(méi)有確定的熔點(diǎn)，A錯(cuò)誤。由液晶的性質(zhì)知，它既具有液體的流動(dòng)性，又像某些晶體那樣具有光學(xué)各向異性，B正確。液體的表面張力使液體表面具有收縮的趨勢(shì)，使液體表面積趨于最小，故C錯(cuò)誤。毛細(xì)管插入液體中，當(dāng)液體浸潤(rùn)毛細(xì)管時(shí)，管內(nèi)液面上升，高于管外；當(dāng)液體不浸潤(rùn)毛細(xì)管時(shí)，管內(nèi)液面下降，低于管外，故D錯(cuò)誤。
4．(2020·寧夏銀川九中、石嘴山三中、平羅中學(xué)三校聯(lián)考改編)下列說(shuō)法正確的是( )
A．即使水凝結(jié)成冰后，水分子的熱運(yùn)動(dòng)也不會(huì)停止
B．將一塊晶體敲碎，得到的小顆粒也是晶體
C．由同種元素構(gòu)成的固體，可能會(huì)由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體
D．在熔化過(guò)程中，晶體要吸收熱量，但溫度保持不變，內(nèi)能也保持不變
答案 ABC
解析 水結(jié)成冰后，水分子的熱運(yùn)動(dòng)也不會(huì)停止，A正確；將一塊晶體敲碎不改變其性質(zhì)，因此得到的小顆粒還是晶體，B正確；由同種元素構(gòu)成的固體，可能會(huì)由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體，如石墨和金剛石，C正確；晶體在熔化過(guò)程中吸熱，溫度保持不變，則分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能不變，吸收的熱量使分子勢(shì)能發(fā)生了變化，因此其內(nèi)能發(fā)生了變化，D錯(cuò)誤。
5. (2020·山東省泰安市肥城市適應(yīng)性訓(xùn)練)如圖所示，足夠長(zhǎng)U形管豎直放置，左右兩側(cè)分別用水銀封有L1、L2兩部分氣體，則下列陳述中正確的是( )
A．只對(duì)氣柱L1加熱，則氣柱L1長(zhǎng)度變大，氣柱L2長(zhǎng)度不變
B．只對(duì)氣柱L2加熱，則h不變，氣柱L2長(zhǎng)度減小
C．若在右管中注入一些水銀，氣柱L1長(zhǎng)度將增大
D．對(duì)氣柱L1、L2同時(shí)加熱，則氣柱L1、L2長(zhǎng)度均增大
答案 AD
解析 只對(duì)氣柱L1加熱，假設(shè)其體積不變，由查理定律知其壓強(qiáng)增大，所以假設(shè)不成立，L1長(zhǎng)度將增大，氣柱L2壓強(qiáng)和溫度保持不變，則其長(zhǎng)度不變，故A正確；只對(duì)L2加熱，氣柱L2做等壓變化，由蓋—呂薩克定律知，溫度升高，體積增大，故氣柱L2長(zhǎng)度增大，由于氣柱L2的壓強(qiáng)不變，則h不變，故B錯(cuò)誤；若在右管中注入一些水銀，L2壓強(qiáng)增大，假設(shè)L1的體積不變，因L1的壓強(qiáng)與h長(zhǎng)度的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)之和隨之增大，則L1的壓強(qiáng)增大，根據(jù)玻意耳定律得L1長(zhǎng)度將減小，故假設(shè)不成立，C錯(cuò)誤；對(duì)氣柱L1、L2同時(shí)加熱，L2壓強(qiáng)不變，由蓋—呂薩克定律可知L2長(zhǎng)度增大，假設(shè)L1體積不變，由查理定律可知，L1的壓強(qiáng)增大，故假設(shè)不成立，L1長(zhǎng)度增大、h減小，故D正確。
二、非選擇題(本題共6小題，共60分)
6．(2021·八省聯(lián)考廣東卷)(6分)某學(xué)生在水瓶中裝入半瓶熱水，蓋緊瓶蓋，一段時(shí)間后，該同學(xué)發(fā)現(xiàn)瓶蓋變緊。其本質(zhì)原因是單位時(shí)間內(nèi)瓶蓋受到瓶?jī)?nèi)氣體分子的撞擊次數(shù)________(選填“增加”“減少”或“不變”)，瓶?jī)?nèi)氣體分子平均動(dòng)能________(選填“增大”“減小”或“不變”)。
答案 減少 減小
解析 由于隨著瓶中熱水溫度降低，瓶?jī)?nèi)氣體溫度降低，則瓶?jī)?nèi)氣體分子平均動(dòng)能減小，分子平均速率減小，則在其他條件不變的情況下，單位時(shí)間內(nèi)瓶蓋受到瓶?jī)?nèi)氣體分子的撞擊次數(shù)減少，從而導(dǎo)致瓶?jī)?nèi)氣體的壓強(qiáng)變小，瓶蓋變緊。
7. (2021·山東省青島市高三(上)期末教學(xué)質(zhì)量檢測(cè))(9分)物理課堂上，老師帶領(lǐng)學(xué)生演示了“馬德堡半球?qū)嶒?yàn)”。老師取兩個(gè)在碗底各焊接了鐵環(huán)的不銹鋼碗，讓兩只碗口正對(duì)但不接觸，點(diǎn)燃一張紙放到碗內(nèi)，然后迅速把兩只碗扣在一起，再在碗的外面澆水，使其冷卻到環(huán)境溫度。在兩碗底的鐵環(huán)上拴上兩根繩子，讓兩組同學(xué)朝相反的方向水平拉繩，試圖把兩個(gè)碗拉開(kāi)，結(jié)果當(dāng)兩組同學(xué)各增加到5人時(shí)，才把碗拉開(kāi)。已知碗口的直徑為20 cm，環(huán)境溫度為27 ℃，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中碗不變形，也不漏氣，每個(gè)人平均拉力為F＝200 N，大氣壓強(qiáng)p0＝1×105 Pa。求：
(1)兩只碗剛扣在一起時(shí)，碗內(nèi)空氣的溫度為多少攝氏度？
(2)兩只碗剛扣在一起后，碗內(nèi)剩余空氣質(zhì)量與碗內(nèi)最初空氣質(zhì)量的比值。
答案 (1)167 ℃ (2)0.68
解析 (1)設(shè)兩只碗剛扣在一起時(shí)碗內(nèi)空氣的溫度為T(mén)，碗內(nèi)空氣的壓強(qiáng)最后變?yōu)閜，環(huán)境溫度為T(mén)0＝27 ℃＋273 K＝300 K，對(duì)兩碗內(nèi)的密閉氣體，
由查理定律有eq \f(p0,T)＝eq \f(p,T0)
兩只碗恰被拉開(kāi)時(shí)，對(duì)其中一只碗，
有p0·πeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(d,2)))2＝p·πeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(d,2)))2＋5F
解得T≈440 K，則t＝T－273 K＝167 ℃。
(2)設(shè)未加熱前兩碗內(nèi)空氣體積為V0，質(zhì)量為m0，升溫后這部分空氣體積為V，碗內(nèi)剩余空氣質(zhì)量為m，
由蓋—呂薩克定律有eq \f(V0,T0)＝eq \f(V,T)，
又eq \f(m,m0)＝eq \f(V0,V)
解得eq \f(m,m0)≈0.68。
8．(2021·八省聯(lián)考河北卷) (9分)“天問(wèn)1號(hào)”的發(fā)射開(kāi)啟了我國(guó)探測(cè)火星的征程。設(shè)想將圖中所示的粗細(xì)均勻、導(dǎo)熱良好、右端封閉有一定質(zhì)量理想氣體的“U”形管帶往火星表面?！癠”形管分別在地球和火星表面某時(shí)某地豎直放置時(shí)的相關(guān)參數(shù)如表所示。
求：(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)
(1)火星表面高1 m的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)相當(dāng)于地球表面多高水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)。已知ρ水銀＝13.6×103 kg/m3，ρ水＝1.0×103 kg/m3；
(2)火星表面的大氣壓強(qiáng)p火。
答案 (1)5.2 m (2)0.57 cmHg
解析 (1)根據(jù)液體壓強(qiáng)公式p＝ρgh得
ρ水銀×0.38g×h0＝ρ水gh
代入數(shù)據(jù)解得h≈5.2 m。
(2)設(shè)氣柱橫截面積為S，地球表面的大氣壓強(qiáng)相當(dāng)于hp地高水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)，火星表面的大氣壓強(qiáng)相當(dāng)于hp火高水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)，則封閉氣柱在地表時(shí)，p1＝ρ水銀g(hp地－h(huán)地)，V1＝l地S，T1＝300 K
封閉氣柱在火星表面時(shí)p2＝ρ水銀×0.38g×[hp火－h(huán)地＋2(l火－l地)]，V2＝l火S，T2＝280 K
根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq \f(p1V1,T1)＝eq \f(p2V2,T2)
聯(lián)立解得hp火＝1.5 cm
即火星表面的大氣壓強(qiáng)
p火＝ρ水銀×0.38ghp火＝0.57 cmHg。
9．(2020·湖南省永州市培優(yōu)信息卷)(12分)如圖所示，將橫截面積S＝100 cm2、容積為V＝5 L、開(kāi)口向上的導(dǎo)熱良好的汽缸，置于t1＝－13 ℃的環(huán)境中。用厚度不計(jì)的輕質(zhì)活塞將體積為V1＝4 L的理想氣體封閉在汽缸中，汽缸底部有一個(gè)單向閥門(mén)N。外界大氣壓強(qiáng)p0＝1.0×105 Pa，重力加速度g＝10 m/s2，不計(jì)一切摩擦，取T＝t＋273 K。求：
(1)將活塞用卡銷(xiāo)Q鎖定，用打氣筒通過(guò)閥門(mén)N給汽缸充氣，每次可將體積V0＝100 mL、壓強(qiáng)為p0的理想氣體全部打入汽缸中，則打氣多少次，才能使其內(nèi)部壓強(qiáng)達(dá)到1.2p0?
(2)當(dāng)汽缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)達(dá)到1.2p0時(shí)，停止打氣，關(guān)閉閥門(mén)N，將質(zhì)量為m＝20 kg的物體放在活塞上，然后拔掉卡銷(xiāo)Q，則環(huán)境溫度為多少攝氏度時(shí)，活塞恰好不脫離汽缸？
答案 (1)8 (2)52 ℃
解析 (1)由玻意耳定律得p0(V1＋nV0)＝1.2p0V1
其中V1＝4 L，V0＝100 mL，n為打氣次數(shù)，代入數(shù)據(jù)解得：n＝8。
(2)初態(tài)氣體溫度為T(mén)1＝t1＋273 K＝260 K，最終穩(wěn)定時(shí)，體積為V＝5 L，
內(nèi)部氣體壓強(qiáng)為p2＝p0＋eq \f(mg,S)＝1.2×105 Pa＝1.2p0
即拔掉卡銷(xiāo)后，缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變，由蓋—呂薩克定律得：eq \f(V1,T1)＝eq \f(V,T2)，代入數(shù)據(jù)解得T2＝325 K
則環(huán)境溫度為t2＝T2－273 K＝52 ℃。
10. (2020·吉林省吉林市高三第三次調(diào)研)(12分)如圖所示，一帶有活塞的汽缸通過(guò)底部的水平細(xì)管與一個(gè)上端封閉的豎直管相連，汽缸和豎直管均導(dǎo)熱，汽缸與豎直管的橫截面積之比為3∶1。初始時(shí)，該裝置底部盛有水銀，左右兩邊均封閉有一定質(zhì)量的理想氣體，左邊氣柱高24 cm，右邊氣柱高22 cm，兩邊液面的高度差為4 cm，豎直管內(nèi)氣體壓強(qiáng)為76 cmHg；現(xiàn)使活塞緩慢向下移動(dòng)，使汽缸和豎直管內(nèi)的水銀面高度相差8 cm?；钊c汽缸間摩擦不計(jì)。求：
(1)此時(shí)豎直管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)；
(2)此時(shí)左邊氣柱高度為多少？
答案 (1)88 cmHg (2)20 cm
解析 (1)設(shè)右側(cè)豎直管的橫截面積為S，則左側(cè)汽缸的橫截面積為3S，以右側(cè)豎直管內(nèi)氣體為研究對(duì)象，p1＝76 cmHg，V1＝22 cm·S
設(shè)左側(cè)液面下降h1，右側(cè)液面升高h(yuǎn)2，則有
h1＋h2＝8 cm－4 cm＝4 cm
且h1·3S＝h2S
解得h2＝1 cm，h2＝3 cm
V2＝(22 cm－h(huán)2)S＝19 cm·S
氣體發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意耳定律得p1V1＝p2V2
解得p2＝88 cmHg。
(2)以左邊汽缸內(nèi)氣體為研究對(duì)象
p1′＝p1＋ρ水銀gΔh＝76 cmHg＋4 cmHg＝80 cmHg
V1′＝24 cm×3S
p2′＝p2＋ρ水銀gΔh′＝88 cmHg＋8 cmHg＝96 cmHg
V2′＝x·3S
根據(jù)玻意耳定律得p1′V1′＝p2′V2′，解得x＝20 cm。
11．(2020·山西省太原市模擬)(12分)如圖，一端封閉的薄玻璃管開(kāi)口向下，截面積S＝1 cm2，重量不計(jì)，內(nèi)部充滿空氣，現(xiàn)用豎直向下的力將玻璃管緩慢地壓入水中，當(dāng)玻璃管長(zhǎng)度的一半進(jìn)入水中時(shí)，管外、內(nèi)水面的高度差為Δh＝20 cm。已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，大氣壓強(qiáng)p0相當(dāng)于高1020 cm的水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)，取g＝10 m/s2，求：(不考慮溫度變化)
(1)玻璃管的長(zhǎng)度l0；
(2)繼續(xù)緩慢向下壓玻璃管使其浸沒(méi)在水中，當(dāng)壓力F2＝0.32 N時(shí)，玻璃管底面到水面的距離h。
答案 (1)41.6 cm (2)274 cm
解析 (1)設(shè)玻璃管長(zhǎng)度一半壓入水后管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p1，氣體長(zhǎng)度為l1，則
p1＝p0＋ρ水gΔh，l1＝eq \f(l0,2)＋Δh
管內(nèi)氣體發(fā)生等溫變化，
由玻意耳定律有p0l0S＝p1l1S
代入數(shù)據(jù)解得l0＝41.6 cm。
(2)設(shè)管內(nèi)氣柱的長(zhǎng)度為l2，壓強(qiáng)為p2，由平衡條件可知玻璃管所受壓力F2與所受浮力等大、反向，
則F2＝ρgl2S
解得l2＝32 cm
又p2＝p0＋ρ水g(l2＋h)
由玻意耳定律有p0l0S＝p2l2S
代入數(shù)據(jù)解得h＝274 cm。
地球
火星
重力加速度
g
0.38g
環(huán)境溫度
T地＝300 K
T火＝280 K
大氣壓強(qiáng)
p地＝76.0 cmHg
p火
封閉氣柱長(zhǎng)度
l地＝19.0 cm
l火＝56.0 cm
水銀柱高度差
h地＝73.0 cm
h火

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