2019届高考物理总复习第十三章热学第二节固体、液体和气体随堂检测

第二节 固体、液体和气体

[学生用书P249]

1.

(2017·高考全国卷Ⅲ)如图，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程ab到达状态b，再经过等温过程bc到达状态c，最后经等压过程ca回到初态a.下列说法正确的是( )

A．在过程ab中气体的内能增加 B．在过程ca中外界对气体做功 C．在过程ab中气体对外界做功 D．在过程bc中气体从外界吸收热量 E．在过程ca中气体从外界吸收热量

解析：选ABD.ab过程，气体压强增大，体积不变，则温度升高，内能增加，A项正确；

ab过程发生等容变化，气体对外界不做功，C项错误；一定质量的理想气体内能仅由温度决

定，bc过程发生等温变化，内能不变，bc过程，气体体积增大，气体对外界做正功，根据热力学第一定律可知气体从外界吸热，D项正确；ca过程发生等压变化，气体体积减小，外界对气体做正功，B项正确；ca过程，气体温度降低，内能减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知气体向外界放热，E项错误．

2.

如图，竖直放置的U形管内装有水银，左端开口，右端封闭一定量的气体，底部有一阀门．开始时阀门关闭，左管的水银面较高．现打开阀门，流出一些水银后关闭阀门．当重新平衡时( )

A．左管的水银面与右管等高 B．左管的水银面比右管的高

1

C．左管的水银面比右管的低 D．水银面高度关系无法判断

解析：选D.初态时右侧封闭气体的压强p>p0，打开阀门，流出一些水银后关闭阀门，当重新平衡时，因封闭气体的体积变大，由pV＝C知压强p减小，因气体末态压强p有可能大于p0、等于p0或小于p0，故左右两管水银面的高度关系无法判断，选项D正确．

3．(2016·高考全国卷Ⅰ)在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强，两压2σ

强差Δp与气泡半径r之间的关系为Δp＝，其中σ＝0.070 N/m.现让水下10 m处一半

r径为0.50 cm的气泡缓慢上升．已知大气压强p0＝1.0×10 Pa，水的密度ρ＝1.0×10 kg/m，重力加速度大小g＝10 m/s.

(1)求在水下10 m处气泡内外的压强差；

(2)忽略水温随水深的变化，在气泡上升到十分接近水面时，求气泡的半径与其原来半径之比的近似值．

解析：(1)当气泡在水下h＝10 m处时，设其半径为r1，气泡内外压强差为Δp1，则Δ

2

533

p1＝

2σ

r1

① ②

代入题给数据得Δp1＝28 Pa.

(2)设气泡在水下10 m处时，气泡内空气的压强为p1，气泡体积为V1；气泡到达水面附近时，气泡内空气的压强为p2，气泡内外压强差为Δp2，其体积为V2，半径为r2.气泡上升过程中温度不变，根据玻意耳定律有

p1V1＝p2V2

由力学平衡条件有p1＝p0＋ρgh＋Δp1

③ ④ ⑤

p2＝p0＋Δp2

气泡体积V1和V2分别为

V1＝πr31 V2＝πr32

3

4

3

43

⑥ ⑦

p0＋Δp2?r1?联立③④⑤⑥⑦式得??＝ ⑧

?r2?ρgh＋p0＋Δp1

r23

由②式知，Δpi?p0，i＝1、2，故可略去⑧式中的Δpi项．代入题给数据得＝2≈1.3.

r1

答案：(1)28 Pa (2)1.3 4．(2015·高考全国卷Ⅱ)

2

如图，一粗细均匀的U形管竖直放置，A侧上端封闭，B侧上端与大气相通，下端开口处开关K关闭；A侧空气柱的长度l＝10.0 cm，B侧水银面比A侧的高h＝3.0 cm.现将开关K打开，从U形管中放出部分水银，当两侧水银面的高度差为h1＝10.0 cm时将开关K关闭．已知大气压强p0＝75.0 cmHg.

(1)求放出部分水银后A侧空气柱的长度；

(2)此后再向B侧注入水银，使A、B两侧的水银面达到同一高度，求注入的水银在管内的长度．

解析：(1)以cmHg为压强单位．设A侧空气柱长度l＝10.0 cm时的压强为p；当两侧水银面的高度差为h1＝10.0 cm时，空气柱的长度为l1，压强为p1.由玻意耳定律得

pl＝p1l1

由力学平衡条件得

①

p＝p0＋h ②

打开开关K放出水银的过程中，B侧水银面处的压强始终为p0，而A侧水银面处的压强随空气柱长度的增加逐渐减小，B、A两侧水银面的高度差也随之减小，直至B侧水银面低于A侧水银面h1为止．由力学平衡条件有

p1＝p0－h1

联立①②③式，并代入题给数据得

③

l1＝12.0 cm. ④

(2)当A、B两侧的水银面达到同一高度时，设A侧空气柱的长度为l2，压强为p2.由玻意耳定律得

pl＝p2l2

由力学平衡条件有

⑤

p2＝p0

联立②⑤⑥式，并代入题给数据得

⑥

l2＝10.4 cm ⑦

设注入的水银在管内的长度为Δh，依题意得 Δh＝2(l1－l2)＋h1

联立④⑦⑧式，并代入题给数据得 Δh＝13.2 cm.

3

⑧

答案：(1)12.0 cm (2)13.2 cm

4

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