1、专题（四十一） 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
2、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
3、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
4、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TATB；从B到C，压强不变，体积增大，故温度升高，即TBTC。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
5、大气压强p075 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p175 cmHg，V130S末态体积：V2(305)S25S由玻意耳定律：p1V1p2V2解得：p290 cmHg。(2)对水平管中的气体，初态pp015 cmHg90 cmHg，V11S；末态压强： pp220 cmHg110 cmHg根据玻意耳定律：pVpV解得V9S，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 cm75 c
6、m8 cm27 cm。答案：(1)90 cmHg(2)27 cm6.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l110 cm，右侧封闭的理想气体柱长l214 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(p2p)(l2l)其中p2l(cmHg)T1300 K，T2500 K当它的温度上升到227 时，
7、两侧管内气体体积相等，则有：l1ll2l即：l联立解得：p118 cmHg，p225 cmHg。答案：18 cmHg25 cmHg7.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
8、体的压强：p1T1。(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：p1SFp0Smg因此，最小拉力为：Fp0Smgp0S。(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：p0Sp2SMg得到：p2p0根据查理定律：此时温度为：T2T0。答案：(1)T1(2)p0Smgp0S(3)T08.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m20.0 kg，圆柱形竖直井内水面面积为S0.300 m2，图示时刻水面与井盖之间的距离为h
9、2.00 m，井内密封有压强刚好等于大气压强p01.01 105 Pa、温度为T0300 K的空气(可视为理想气体)，重力加速度取g10 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T1290 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：pSp0Smg，则pp01.01105 Pa Pa1.016 7105 Pa设水面上涨x，根据玻意耳定律：p(hx
10、)Sp0hS代入数据解得x1.32 cm。(2)井盖第一次被顶起后，排出压强为p，温度为T0300 K的气体的体积为V1xS，则排出的空气当压强为p0、温度为T1290 K时体积V2满足：，代入数据解得：V23.85103 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)3.85103 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
11、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p01105 Pa，重力加速度取g10 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pA1105 Pa，VAL1S末态pAp01.2105 Pa根据玻意耳定律pAL1SpAL1S解得L125 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L220 cm，此时弹簧要伸长5 cm对活塞b有pASklpBS解得pBpA1.25105 Pa对于B部分气体，初态pB1105 Pa，VBL2S，TB300 K末态pB1.25105 Pa，VBL2S根据理想气体状态方程解得：TB500 K则此时温度为tB(TB273)227 。答案：(1)25 cm(2)227