高考物理联考模拟汇编专题四十一固体液体和气体含解析

固体、液体和气体

1.如图所示，把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，它的尖端就变钝了。产生这一现象的原因是(　　)

A．玻璃是非晶体，熔化再凝固后变成晶体

B．玻璃是晶体，熔化再凝固后变成非晶体

C．熔化的玻璃表面分子间表现为引力使其表面绷紧

D．熔化的玻璃表面分子间表现为斥力使其表面扩张

解析：选C　玻璃是非晶体，熔化再凝固后仍然是非晶体，故A、B错误；玻璃裂口尖端放在火焰上烧熔后尖端变钝，是表面张力的作用，因为表面张力具有减小表面积的作用，即使液体表面绷紧，故C正确，D错误。

2．(2021·日照三校联考)关于饱和汽和相对湿度，下列说法中错误的是(　　)

A．使未饱和汽变成饱和汽，可采用降低温度的方法

B．空气的相对湿度越大，空气中水蒸气的压强越接近饱和汽压

C．密闭容器中装有某种液体及其饱和蒸汽，若温度升高，同时增大容器的容积，饱和汽压可能会减小

D．相对湿度过小时，人会感觉空气干燥

解析：选C　饱和汽压是物质的一个重要性质，它的大小取决于物质的本性和温度，温度越高，饱和汽压越大，则使未饱和汽变成饱和汽，可采用降低温度的方法，故A正确；根据相对湿度的特点可知，空气的相对湿度越大，空气中水蒸气的压强越接近饱和汽压，故B正确；温度升高，饱和汽压增大，故C错误；相对湿度过小时，人会感觉空气干燥，故D正确。

3．(多选)(2021·达州检测)关于液体的表面张力，下列说法正确的是(　　)

A．液体与大气相接触的表面层内，分子间的作用表现为相互吸引

B．液体表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部

C．布雨伞能够遮雨，其原因之一是液体表面存在张力

D．荷叶上的露珠呈球形的主要原因是液体的表面张力

E．露珠由空气中的水蒸气凝结而成，凝结过程中分子间的引力、斥力都减小

解析：选ACD　液体与大气相接触，液体表面层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，选项A正确；表面张力产生在液体表面层，它的方向平行于液体表面，而非与液面垂直，选项B错误；布雨伞能够遮雨，其原因之一是液体表面存在张力，选项C正确；荷叶上的露珠呈球形的主要原因是液体的表面张力，选项D正确；根据分子力的特点可知，空气中的水蒸气凝结而成露珠的过程中分子之间的距离减小，则此过程中分子间引力、斥力都增大，选项E错误。

4.如图为一定质量理想气体的压强p与体积V关系图像，它由状态A经等容过程到状态B，再经等压过程到状态C。设A、B、C状态对应的温度分别为TA、TB、TC，则TA______TB，TB______TC(均选填“＞”“＜”或“＝”)。

解析：根据理想气体状态方程＝C可知：从A到B，体积不变，压强减小，故温度降低，即TA＞TB；从B到C，压强不变，体积增大，故温度升高，即TB＜TC。

答案：＞　＜

5.(2021·大理模拟)竖直放置的一粗细均匀的U形细玻璃管中，两臂分别灌有水银，水平部分有一空气柱，各部分长度如图所示，单位为cm。现将管的右端封闭，从左管口缓慢倒入水银，恰好使水平部分右端的水银全部进入右管中。已知大气压强p0＝75 cmHg，环境温度不变，左管足够长。求：

(1)此时右管封闭气体的压强；

(2)左管中需要倒入水银柱的长度。

解析：(1)设玻璃管的横截面积为S，对右管中的气体，初态p1＝75 cmHg，V1＝30S

末态体积：V2＝(30－5)S＝25S

由玻意耳定律：p1V1＝p2V2

解得：p2＝90 cmHg。

(2)对水平管中的气体，初态

p＝p0＋15 cmHg＝90 cmHg，V＝11S；

末态压强： p′＝p2＋20 cmHg＝110 cmHg

根据玻意耳定律：pV＝p′V′

解得V′＝9S，水平管中的空气柱长度变为9 cm，此时原来左侧19 cm水银柱已有

11 cm进入到水平管中，所以左侧管中倒入水银柱的长度应该是110 cm－75 cm－8 cm＝

27 cm。

答案：(1)90 cmHg　(2)27 cm

6.如图所示，一粗细均匀的U形管竖直放置，左侧封闭的理想气体柱长l1＝10 cm，右侧封闭的理想气体柱长l2＝14 cm，两侧管内水银面高度相同，初始时左侧管内理想气体的温度为27 ℃。现对左侧管内气体缓慢加热，当它的温度上升到227 ℃时，两侧管内气体体积相等，分别求27 ℃时和227 ℃时左侧管内气体的压强。(右侧管内气体温度不变)

解析：设初始时刻和两管气体体积相同时左侧管内气体的压强分别为p1、p2，则有：

对左侧管： ＝

对右侧管： p1l2＝(p2－Δp)(l2－Δl)

其中Δp＝2Δl(cmHg)

T1＝300 K，T2＝500 K

当它的温度上升到227 ℃时，两侧管内气体体积相等，则有：l1＋Δl＝l2－Δl

即：Δl＝

联立解得：p1＝18 cmHg，p2＝25 cmHg。

答案：18 cmHg　25 cmHg

7.如图，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，杯子的横截面积为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，杯内气体温度将逐步降低，不计摩擦，不考虑杯内水的汽化和液化。

(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)降温过程中，气体体积不变，根据查理定律：

＝

得温度降为T1时杯内气体的压强：p1＝T1。

(2)对杯盖受力分析如图甲所示，当杯盖与杯身间的弹力恰好为零时，拉力最小

根据平衡条件：p1S＋F＝p0S＋mg

因此，最小拉力为：F＝p0S＋mg－p0S。

(3)设提起杯子时气体压强为p2，温度为T2，杯身的受力分析如图乙所示：

平衡时：p0S＝p2S＋Mg

得到：p2＝p0－

根据查理定律：＝

此时温度为：T2＝T0－。

答案：(1)T1　(2)p0S＋mg－p0S　(3)T0－

8.如图所示是某排水管道的侧面剖视图。井盖上的泄水孔因故堵塞，井盖与管口间密封良好但不粘连。暴雨期间，水位迅速上涨，该井盖可能会不断跳跃。设井盖质量为m＝20.0 kg，圆柱形竖直井内水面面积为S＝0.300 m2，图示时刻水面与井盖之间的距离为h＝2.00 m，井内密封有压强刚好等于大气压强p0＝1.01× 105 Pa、温度为T0＝300 K的空气(可视为理想气体)，重力加速度取g＝10 m/s2。密闭空气的温度始终不变。

(1)从图示位置起，水面上涨多少后井盖第一次被顶起？

(2)井盖第一次被顶起后迅速回落再次封闭井内空气，此时空气压强重新回到p0，温度仍为T0，则此次向外界排出的空气当压强变为p0、温度变为T1＝290 K时体积是多少？

(3)若水面匀速上涨，则井盖跳跃的时间间隔如何变化？

解析：(1)井盖被顶起时，井内气体的压强满足：pS＝p0S＋mg，则

p＝p0＋＝1.01×105 Pa＋ Pa＝1.016 7×105 Pa

设水面上涨x，根据玻意耳定律：p(h－x)S＝p0hS

代入数据解得x＝1.32 cm。

(2)井盖第一次被顶起后，排出压强为p，温度为T0＝300 K的气体的体积为V1＝xS，则排出的空气当压强为p0、温度为T1＝290 K时体积V2满足：＝，

代入数据解得：V2＝3.85×10－3 m3。

(3)若水面匀速上涨，则井内气体的体积均匀减少，压强的变化变快，则井盖跳跃的时间间隔减小。

答案：(1)1.32 cm　(2)3.85×10－3 m3　(3)逐渐变小

9.(2021·福州调研)如图所示，开口向上竖直放置的横截面积为10 cm2的汽缸内有a、b两个质量忽略不计的活塞，两个活塞把汽缸内的气体分割为两个独立的部分A和B，A的长度为30 cm，B的长度是A长度的一半，汽缸和b活塞都是绝热的，活塞a导热性能良好，与活塞b和汽缸底部相连的轻弹簧劲度系数为100 N/m，B部分下端有与电源相连的电热丝。初始状态A、B两部分气体的温度均为27 ℃，弹簧处于原长，活塞a刚好与汽缸口相齐平，开关S断开。若在活塞a上放上一个2 kg的重物，则活塞a下降一段距离后静止(已知外界大气压强为p0＝1×105 Pa，重力加速度取g＝10 m/s2)。求：

(1)稳定后A部分气柱的长度。

(2)合上开关S，对气体B进行加热，可以使a上升再次与汽缸口齐平，则此时气体B的温度为多少？

解析：(1)对于A部分气体，初态pA＝1×105 Pa，VA＝L1S

末态pA′＝p0＋＝1.2×105 Pa

根据玻意耳定律pAL1S＝pA′L1′S

解得L1′＝25 cm

即A部分气柱长度变为25 cm。

(2)若使活塞a返回原处，B部分气体末状态时气柱长为L2′＝20 cm，此时弹簧要伸长5 cm

对活塞b有pA′S＋kΔl＝pB′S

解得pB′＝pA′＋＝1.25×105 Pa

对于B部分气体，初态pB＝1×105 Pa，VB＝L2S，TB＝300 K

末态pB′＝1.25×105 Pa，VB′＝L2′S

根据理想气体状态方程＝

解得：TB′＝500 K

则此时温度为tB＝(TB′－273)℃＝227 ℃。

答案：(1)25 cm　(2)227 ℃