诺贝尔物理学奖获得者安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫在石墨烯材料方面有卓越研究.他们通过透明胶带对石墨进行反复的粘贴与撕开使得石墨片的厚度逐渐减小,最终寻找到了厚度只有0.34 nm的石墨烯,是碳的二维结构.如图所示为石墨、石墨烯的微观结构,根据以上信息和已学知识判断,下列说法中正确的是( )A.石墨是晶体,石墨烯是非晶体
B.石墨是单质,石墨烯是化合物
C.石墨、石墨烯都是晶体
D.他们是通过化学变化的方法获得石墨烯的
答案：C解析:晶体分子在空间分布具有规则性,故石墨、石墨烯都是晶体,也都是单质,故选项C正确,A、B错误;获取石墨烯的方法为物理方法,故选项D错误.
2、下列说法正确的是( )
A.饱和汽压与温度有关,且随着温度的升高而增大
B.饱和汽是指液体不再蒸发,蒸汽不再液化时的状态
C.所有晶体都有固定的形状、固有的熔点和沸点
D.所有晶体由固态变成液态后,再由液态变成固态时,固态仍为晶体
答案：A解析:饱和汽压与温度有关,选项A正确;饱和汽是指蒸发和液化处于动态平衡的蒸汽,选项B错误;单晶体有固定形状,而多晶体没有固定形状,选项C错误;水晶为晶体,熔化再凝固后变为非晶体,选项D错误.
3、下列说法中正确的是( )
A.布朗运动是悬浮在液体中的固体分子所做的无规则运动
B.多晶体没有固定的熔点
C.液晶的光学性质具有各向异性
D.由于液体表面分子间距离小于液体内部分子间的距离,故液体表面存在表面张力
答案：C解析:布朗运动是悬浮在液体中的微粒所做的无规则运动,选项A错误;多晶体有固定的熔点,选项B错误;液晶的光学性质具有各向异性,选项C正确;由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离,故液体表面存在表面张力,选项D错误.
4、一定质量的理想气体,经等温压缩,气体的压强增大,用分子动理论的观点分析,这是因为( )
A.气体分子每次碰撞器壁的平均冲力增大
B.单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多
C.气体分子的总数增加
D.气体分子的密度增大
E.气体分子的平均动能增大
答案：BD解析:理想气体经等温压缩,压强增大,体积减小,分子密度增大,则单位时间内单位面积器壁上受到气体分子的碰撞次数增多,但气体分子每次碰撞器壁的平均冲力不变,气体分子的平均动能不变,故选项B、D正确,A、C、E错误.
5、下列说法中正确的是( )
A.晶体一定具有规则的几何外形
B.叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用
C.当液晶中电场强度不同时,液晶对不同颜色光的吸收强度不同
D.当氢气和氧气的温度相同时,它们分子的平均速率相同
E.气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数,与单位体积内的分子数和温度有关
答案：BCE解析:单晶体一定具有规则的几何外形,而多晶体不具有规则的几何外形,选项A错误;叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用,当液晶中电场强度不同时,液晶对不同颜色光的吸收强度不同,选项B、C正确;当氢气和氧气的温度相同时,它们分子的平均动能相同,但平均速率不相同,选项D错误;气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数,与单位体积内的分子数和温度有关,选项E正确.
6、一定质量的理想气体,由状态a经状态b变化到状态c,如图所示,图中能正确反映出这种变化过程的是( )
答案：C解析:由题图可知,a→b过程是一个等容变化过程,b→c过程是一个等温变化过程,由此可知选项C正确.
7、如图为伽利略设计的一种测温装置示意图,玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通,下端插入水中,玻璃泡中封闭有一定量的空气.若玻璃管内水柱上升,则外界大气的变化可能是( )
A.温度降低,压强增大 B.温度升高,压强不变
C.温度升高,压强减小 D.温度不变,压强减小
答案：
A解析:对于一定质量的理想气体由=C,得出V=.当温度降低,压强增大时,体积减小,故选项A正确;当温度升高,压强不变时,体积增大,故选项B错误;当温度升高,压强减小时,体积增大,故选项C错误;当温度不变,压强减小时,体积增大,故选项D错.
8、一定质量理想气体的状态变化如图所示,则该气体( )
A.状态b的压强大于状态c的压强
B.状态a的压强大于状态b的压强
C.从状态c到状态d,体积减小
D.从状态a到状态c,温度不变
E.从状态b到状态d,体积增大
答案：
AE解析:在VT图中等压过程是通过原点的倾斜直线,由=C,得p=C·=C·,压强p大时斜率小,所以pb>pc,选项A正确,B错误;从状态c到状态d,气体体积增大,选项C错误;从状态a到状态c,气体体积不变,温度升高,选项D错误;从状态b到状态d,温度不变,体积增大,选项E正确.
9、
如图,固定的导热汽缸内用活塞密封一定质量的理想气体,汽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.下列图像中p、V和Q分别表示该气体的压强、体积和内能,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( )答案：
ABD解析:汽缸置于温度不变的环境中说明气体做等温变化,其pV图像是双曲线,选项A正确;理想气体的内能由分子平均动能决定,温度不变,气体的内能不变,选项B正确,C错误;单位体积内气体的分子数与体积的乘积为容器内分子总数,容器内分子总数不变,选项D正确.
10、如图所示,向一个空的铝饮料罐(即易拉罐)中插入一根透明吸管,接口用蜡密封,在吸管内引入一小段油柱(长度可以忽略).如果不计大气压的变化,这就是一个简易的气温计.已知铝罐的容积是360 cm3,吸管内部粗细均匀,横截面积为0.2 cm2,吸管的有效长度为20 cm,当温度为25 ℃时,油柱在吸管的中间位置,即油柱离两管口均为10 cm.则吸管上标刻温度值时,刻度 均匀的(填“是”或“不是”).理由: .这个气温计的测量范围是 .
解析:(1)根据盖吕萨克定律,=C,
则C== cm3/K= cm3/K,
所以ΔV=CΔT=ΔT,
即体积的变化量与温度的变化量成正比,吸管上标的刻度是均匀的.
(2)因为ΔV=ΔT,所以ΔT=ΔV=×0.2×(20-10) K=1.6 K
这个气温计可以测量的温度为t=(25±1.6) ℃,
即这个气温计测量的范围是23.4~26.6 ℃.
答案:(1)是 体积的变化量与温度的变化量成正比
(2) 23.4~26.6 ℃
11、如图,柱形容器内用不漏气的轻质绝热活塞封闭一定量的理想气体,容器外包裹保温材料.开始时活塞至容器底部的高度为H1,容器内气体温度与外界温度相等.在活塞上逐步加上多个砝码后,活塞下降到距容器底部H2处,气体温度升高了ΔT;然后取走容器外的保温材料,活塞位置继续下降,最后静止于距容器底部H3处,已知大气压强为p0.求:气体最后的压强与温度.
解析:对取走容器外的保温材料,活塞位置继续下降的等压过程,由盖吕萨克定律,=,
解得:T0=ΔT,
从初状态到最后状态,温度相同,由玻意耳定律:
p0H1S=p3H3S,解得:p3=p0.
答案:p0 ΔT
12、一定质量的理想气体被活塞封闭在圆筒形的金属汽缸内如图所示.活塞的质量为30 kg,截面积为S=100 cm2,活塞与汽缸底之间用一轻弹簧连接,活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动但不漏气.开始时汽缸水平放置,连接活塞和汽缸底的弹簧处于自然长度L0=50 cm.经测量,外界气温为t=27 ℃,大气压强为p0=1.0×105 Pa,将汽缸从水平位置缓慢地竖直立起,稳定后活塞下降了10 cm;再对汽缸内气体逐渐加热,若活塞上升30 cm(g取10 m/s2),求:
(1)弹簧的劲度系数;
(2)汽缸内气体达到的温度.
解析:(1)汽缸水平放置时,由于活塞处于平衡状态,
有p1S=p0S,则p1=p0=1.0×105 Pa,V1=L0S,
将汽缸竖直放置稳定后,缸内气体压强为p2,体积为V2,
设弹簧的劲度系数为k,则
p2=p0+,V2=(L0-ΔL1)S
汽缸缓慢移动意为温度不变,根据玻意耳定律得
p1V1=p2V2
代入数据可解出k=500 N/m.
(2)对气体缓慢加热后,活塞上升30 cm,气体温度为T3,压强为p3,体积为V3,则p3=p0+,
V3=(L0+ΔL2-ΔL1)S,T1=300 K.
由理想气体状态方程=,
可解出T3=588 K.
答案:(1)500 N/m (2)588 K
13、如图,由U形管和细管连接的玻璃泡A、B和C浸泡在温度均为0 ℃的水槽中,B的容积是A的3倍.阀门S将A和B两部分隔开.A内为真空,B和C内都充有气体.U形管内左边水银柱比右边的低60 mm.打开阀门S,整个系统稳定后,U形管内左右水银柱高度相等.假设U形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积.
(1)求玻璃泡C中气体的压强(以mmHg为单位);
(2)将右侧水槽的水从0 ℃加热到一定温度时,U形管内左右水银柱高度差又为60 mm,求加热后右侧水槽的水温.
解析:(1)在打开阀门S前,两水槽水温均为T0=273 K.设玻璃泡B中气体的压强为p1,体积为VB,
玻璃泡C中气体的压强为pC,依题意有p1=pC+Δp①
式中Δp=60 mmHg.打开阀门S后,两水槽水温仍为T0,设玻璃泡B中气体的压强为pB,
依题意,有pB=pC②
玻璃泡A和B中气体的体积为V2=VA+VB③
根据玻意耳定律得p1 VB =pBV2④
联立①②③④式,并代入题给数据得
pC=Δp=180 mmHg.⑤
(2)当右侧水槽的水温加热至T'时,U形管左右水银柱高度差为Δp.玻璃泡C中气体的压强为pC'=pB+Δp⑥
玻璃泡C中的气体体积不变,根据查理定律得=⑦
联立②⑤⑥⑦式,并代入题给数据得T'=364 K.
答案:(1)180 mmHg (2)364 K
