第40講　固體、液體和氣體

第40講固體、液體和氣體固體和液體性質(zhì)的理解1.(多選)2020年,“嫦娥五號”探測器成功完成月球采樣任務(wù)并返回地球.探測器上裝有用石英制成的傳感器,其受壓時表面會產(chǎn)生大小相等、符號相反的電荷——“壓電效應(yīng)”.如圖所示,石英晶體沿垂直于x軸晶面上的壓電效應(yīng)最顯著,則該石英晶體(AC)A.具有各向異性的壓電效應(yīng)B.沒有確定的熔點C.有確定的幾何形狀D.是多晶體[解析]由題意可知,石英晶體沿垂直于x軸晶面上的壓電效應(yīng)最顯著,因此石英具有各向異性的壓電效應(yīng),A正確;晶體有確定的熔點,非晶體沒有確定的熔點,該石英晶體具有各向異性,是單晶體,有確定的熔點,有規(guī)則的幾何形狀,B、D錯誤,C正確.2.圖甲是吹肥皂泡游戲的場景,在圖乙玻璃杯內(nèi)注入肥皂水,用鐵絲做成的圓環(huán)放進(jìn)玻璃杯中,沾滿肥皂水后取出,可以吹出肥皂泡,下列說法正確的是 (C)A.肥皂水不浸潤玻璃杯壁B.肥皂泡表面張力方向和表面垂直C.肥皂泡呈球狀與液體的表面張力有關(guān)D.肥皂泡表面層分子間的作用力表現(xiàn)為斥力[解析]一種液體是否浸潤某種固體與這兩種物質(zhì)的性質(zhì)都有關(guān)系,肥皂水不浸潤蜂蜜和石蠟,但可以浸潤玻璃,故A錯誤;肥皂泡表面張力方向和表面平行,故B錯誤;表面張力讓液體收縮,而球體是同體積物體中表面積最小的,所以肥皂泡呈球狀與液體的表面張力有關(guān),故C正確;肥皂泡表面液體分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離,表面層液體分子間的作用力表現(xiàn)為引力,故D錯誤.氣體壓強的計算3．若已知大氣壓強為p0，如圖所示，各裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)，圖中液體密度均為ρ，求下列各圖中被封閉氣體的壓強。[答案]p0＋ρgh1p0＋ρg(h2－h(huán)1－h(huán)3)p0＋ρg(h2－h(huán)1)[解析]在題圖甲中，以液面A為研究對象，由二力平衡得：pAS＝(p0＋ρgh1)S所以：pA＝p0＋ρgh1；在題圖乙中，以b右端液面為研究對象，由平衡可得：pbS＝p0S＋ρg(h2－h(huán)1)S所以：pb＝p0＋ρg(h2－h(huán)1)，以左液柱為研究對象，由二力平衡得：paS＝－ρgh3S＋pbS所以：pa＝p0＋ρg(h2－h(huán)1－h(huán)3)。4．如圖所示，內(nèi)壁光滑的圓柱形汽缸豎直放置，汽缸上、下兩部分的橫截面積分別為2S和S。在汽缸內(nèi)有A、B兩活塞封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，兩活塞用一根細(xì)輕桿連接，已知活塞A的質(zhì)量是m，活塞B的質(zhì)量是0.5m。當(dāng)外界大氣壓強為p0時，兩活塞靜止于如圖所示位置。重力加速度為g[答案]p0＋eq\f(3mg,2S)[解析]取兩活塞整體為研究對象，初始?xì)怏w壓強為p1，由平衡條件有：p1S＋p0·2S＋mg＋0.5mg＝p1·2S＋p0S，解得p1＝p0＋eq\f(3mg,2S)。氣體實驗定律理想氣體狀態(tài)方程5.上端開口、橫截面積為S且導(dǎo)熱性能良好的汽缸放置在水平面上，大氣壓強為p0.汽缸內(nèi)有一卡子，橫截面積為S的輕質(zhì)活塞上面放置一個質(zhì)量為m的重物，活塞下面密封一定質(zhì)量的理想氣體．當(dāng)氣體溫度為T1時，活塞靜止，此位置活塞與卡子距離為活塞與汽缸底部距離的eq\f(1,3).現(xiàn)緩慢降低汽缸溫度，活塞被卡子托住后，繼續(xù)降溫，直到缸內(nèi)氣體壓強為eq\f(1,2)p0.已知重力加速度為g，活塞厚度、汽缸壁厚度及活塞與汽缸壁之間的摩擦均不計．求：(1)活塞剛接觸卡子瞬間，缸內(nèi)氣體的溫度；(2)缸內(nèi)氣體壓強為eq\f(1,2)p0時氣體的溫度．[答案](1)eq\f(2,3)T1(2)eq\f(p0ST1,3p0S＋mg)[解析](1)活塞被卡子托住前，氣體經(jīng)歷等壓變化，設(shè)活塞剛剛接觸卡子時氣體的溫度為T2，根據(jù)蓋—呂薩克定律有eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)式中V1＝SL1，V2＝SL2根據(jù)題意L2＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(1,3)))L1＝eq\f(2,3)L1聯(lián)立解得T2＝eq\f(2,3)T1(2)活塞被卡子托住后，再降低溫度，氣體經(jīng)歷等容變化，根據(jù)查理定律有eq\f(p2,T2)＝eq\f(p3,T3)，式中p3＝eq\f(1,2)p0根據(jù)力的平衡條件有p2＝p1＝p0＋eq\f(mg,S)聯(lián)立可得T3＝eq\f(p0ST1,3p0S＋mg).理想氣體狀態(tài)變化的圖像問題6.如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)B、C、D再回到A,問AB、BC、CD、DA分別是什么過程?已知在狀態(tài)A時氣體體積為1L,請把此圖改畫為p-V圖像.[答案]見解析如圖所示[解析]由題圖可知A→B過程是等容升溫過程;B→C過程是等壓膨脹過程;C→D過程是等溫膨脹過程