物理20分鐘專題突破(21)固體液體與氣體

1、物理20分鐘專題突破（21）固體、液體與氣體1. 在兩片質(zhì)料不同的均勻的薄片上涂一層很薄的石蠟，然后用燒熱的鋼針分別接觸兩薄片的中心，結(jié)果薄片a上熔化的石蠟呈圓形，薄片b上熔化的石蠟呈橢圓形，由此可以斷定（ ）A. a一定是晶體B. b一定是晶體C. a一定不是晶體D. a一定不是單晶體2. 關(guān)于液晶的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)下列說法正確的是（ ）A. 液晶分子空間排列是穩(wěn)定的B. 向列型液晶是分層呈旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)排列的，膽甾型液晶是無規(guī)律排列的C. 向列型液晶多用于液晶顯示器，膽甾型液晶可以用來測量溫度D. 液晶的化學(xué)性質(zhì)可以隨溫度，所加的電壓變化而變化3. 下列現(xiàn)象中，表面張力起作用的是（ ）A. 小縫衣針漂

2、浮在水面上B. 池塘里的小昆蟲在水面上自由的行走C. 樹葉晶瑩的露珠D. 吹出來的肥皂泡4. 在一端封閉粗細(xì)均勻的豎直放置的U形管內(nèi)，有密度為的液體封閉著兩段氣柱A、B，大氣壓強(qiáng)為p0，各部分尺寸如所示，求A、B氣體的壓強(qiáng)？5. 一根長度為1m，一端封閉的內(nèi)徑均勻的細(xì)直玻璃管，管內(nèi)用20cm長的水銀柱封住一部分空氣. 當(dāng)管口向上豎直放置時，被封住的空氣柱長49cm. 問緩慢將玻璃旋轉(zhuǎn)，當(dāng)管口向下倒置時，被封住的空氣柱長度是多少？假設(shè)p0=76cmHg，氣體溫度不變. 6. 一根內(nèi)徑均勻，一端封閉，另一端開口的直玻璃管，長l=100cm，用一段長h=25cm的水銀柱將一部分空氣封在管內(nèi)，將其開口

3、朝上豎直放置，被封住的氣柱長l0=。這時外部的大氣壓p0=75cmHg,環(huán)境溫度t0=23，見下圖，現(xiàn)在使氣柱溫度緩慢地逐漸升高，外界大氣壓保持不變，試分析為保持管內(nèi)被封氣體具有穩(wěn)定的氣柱長，溫度能升高的最大值，并求出這個溫度下氣柱的長。7. 如圖所示，兩端封閉、粗細(xì)均勻的細(xì)玻璃管，中間用長為h的水銀柱將其分為兩部分，分別充有空氣，現(xiàn)將玻璃管豎直放置，兩段空氣柱長度分別為L1，L2，已知L1L2，如同時對它們均勻加熱，使之升高相同的溫度，這時出現(xiàn)的情況是：（ ）A. 水銀柱上升B. 水銀柱下降C. 水銀柱不動D. 無法確定8. 一定質(zhì)量的理想氣體的三個狀態(tài)在VT圖上用A，B，C三個點(diǎn)表示，如圖

4、所示。試比較氣體在這三個狀態(tài)時的壓強(qiáng)pA，pB，pC的大小關(guān)系有： A. pCpBpAB. pApCpBC. pCpApBD. 無法判斷。參考答案1答案：BD 2 答案：CD 3答案：ABCD 4解法1：取液柱h1為研究對象. 設(shè)管的橫截面積為S，h1受到向下的重力gSh1，A氣體向下的壓力pAS，大氣向上的壓力p0S，因為h1靜止，所以再取液柱h2為研究對象，由帕斯卡定律，h2上端受到A氣體通過液體傳遞過來的向下的壓力pAS，B氣體向上的壓力pBS，液柱自身重力gSh2，由于液柱靜止，則解法2：求pB時，由連通器的知識可知，同種液體在同一水平面上的壓強(qiáng)處處相等，取同一水平面CD，則5解析：解

5、答到此，有部分同學(xué)意識到此時空氣柱加水銀柱的長度H+h=84+20=104（cm）已大于玻璃管的長度1m了，說明水銀早已經(jīng)溢出！所以，管倒置后，p2=p0hV2=HS，H+h=L所以（cm），（cm）6解析：這是一個關(guān)于氣體在狀態(tài)變化過程中，狀態(tài)參量存在極值的問題，首先，對過程進(jìn)行分析，當(dāng)管內(nèi)氣體溫度逐漸升高時，管內(nèi)氣體體積要逐漸增大，氣體壓強(qiáng)不變，pV值在增大。當(dāng)上水銀面升到管口時，水銀開始從管內(nèi)排出，因為=C，當(dāng)管內(nèi)水銀開始排出后，空氣柱體積增大，而壓強(qiáng)減小，若pV值增大，則溫度T繼續(xù)升高，當(dāng)pV值最大時溫度最高。如果溫度再升高不再滿足=C，管內(nèi)氣體將不能保持穩(wěn)定長度。選取封閉氣體為研究對

6、象，在溫度升高過程中，可分成兩個過程研究。第一過程：從氣體開始升溫到水銀升到管口，此時氣體溫度為T，管的橫截面積為S，此過程為等壓過程，根據(jù)蓋·呂薩克定律有：=所以T=T0其中：T0=t0+273=250K l=75cm l0=。代入數(shù)據(jù)解得T=300（K）第二過程，溫度達(dá)到300K時，若繼續(xù)升溫，水銀開始溢出，設(shè)當(dāng)溫度升高到T時，因水銀溢出使水銀減短了x，此過程氣體的三個狀態(tài)參量p、V、T均發(fā)生了變化。p1=p0+h=75+25=100（cmHg） V1T1=300Kp2=（p0+hx）=（100x）cmHg V2=（75+x）ST2=?根據(jù)狀態(tài)方程=則有=所以T2=（100x）（

7、75+x）= x2+x+300根據(jù)數(shù)學(xué)知識得 當(dāng)x=時 T2取得最大值，且最大值T2max即當(dāng)管內(nèi)氣體溫度升高到T2max=時，管內(nèi)氣柱長為。7解析：假定兩段空氣柱的體積不變，即V1，V2不變，初始溫度為T，當(dāng)溫度升高T時，空氣柱1的壓強(qiáng)由p1增至p'1，p1=p'1p1，空氣柱2的壓強(qiáng)由p2增至p'2，p2= p'2p2。由查理定律得：因為p2=p1+hp1，所以p1p2，即水銀柱應(yīng)向上移動。所以正確答案應(yīng)選A。小結(jié)：（1）這類題目只能按等容過程求解。因為水銀柱的移動是由于受力不平衡而引起的，而它的受力改變又是兩段空氣柱壓強(qiáng)增量的不同造成的，所以必須從壓強(qiáng)變化

8、入手。壓強(qiáng)的變化由壓強(qiáng)基數(shù)（即原來氣體的壓強(qiáng)）決定，壓強(qiáng)基數(shù)大，升高相同的溫度，壓強(qiáng)增量就大。同理，若兩段空氣柱同時降低相同的溫度，則壓強(qiáng)基數(shù)大的，壓強(qiáng)減少量大。就本題而言，水銀柱將向下移動。8解答：因為所給的是VT圖，A，B，C三點(diǎn)的溫度體積都不一樣，要想比較三個狀態(tài)的壓強(qiáng)，可以利用VT圖上的等壓線輔助分析。在VT圖上，等壓線是一條延長線過原點(diǎn)的直線，可以通過A，B，C三點(diǎn)做三條等壓線分別表示三個等壓過程，如下圖所示。一定質(zhì)量的理想氣體在等壓過程中壓強(qiáng)保持不變，體積與溫度成正比，為了比較三個等壓線所代表的壓強(qiáng)的大小，可以做一條等溫線（亦可作一條等容線，方法大同小異，以下略），使一個等溫過程與三個等壓過程聯(lián)系起來，等溫線（溫度為T'）與等壓線分別交于A'，B'，C'，在等溫過程中，壓強(qiáng)與體積成反比（玻意耳定律），從圖上可以看出：VA'VB'VC&#