第二章 气体、固体和液体 复习与提高

A 组

1．在完全失重的情况下气体对器壁是否还有压强？为什么？请设计实验验证你的猜想。

2．如图2-1，某自动洗衣机洗衣缸的下部与一控水装置的竖直均匀细管相通，细管的上部封闭，并和一压力传感器相接。洗衣缸进水时，细管中的空气被水封闭，随着洗衣缸中水面的升高，细管中的空气被压缩，当细管中空气压强达到一定数值时，压力传感器使进水阀门关闭，达到自动控水的目的。假设刚进水时细管被封闭的空气柱长度为 50 cm，当空气柱被压缩到 48 cm 时压力传感器使洗衣机停止进水，此时洗衣缸内水位有多高？大气压取 10⁵ Pa，g取 10 m/s² 。

3．今有一质量为 m 的汽缸，用活塞封着一定质量的理想气体，当汽缸水平横放时，汽缸内空气柱长为 l₀ （如图 2-2 甲所示），现把活塞按如图乙那样悬挂，汽缸悬在空中保持静止。求此时汽缸内空气柱长度为多少？已知大气压强为 p₀ ，活塞的横截面积为 S，它与汽缸之间无摩擦且不漏气，气体温度保持不变。

4．一定质量的理想气体由状态 A 经状态B 变为状态 C，其中 A → B 过程为等压变化，B → C过程为等容变化。已知状态A 的体积V_A 为0.3 m³ ，状态 A 的温度 T_A 与状态 C 的温度 T_C 相同，都为 300 K，状态 B 的温度T_B 为 400 K。

（1）求气体在状态 B 时的体积。

（2）说明 B → C 过程压强变化的微观原因。

5．有一教室，上午 8 时温度为 17℃，下午2 时的温度为 27℃，假定大气压强无变化，则下午 2 时与上午 8 时教室内的空气质量的比值为多大？

6．在一次科学晚会上，胡老师表演了一个“马德堡半球实验”。他先取出两个在碗底各焊接了铁钩的不锈钢碗，在一个碗里烧了一些纸，然后迅速把另一个碗扣上，再在碗的外面浇水，使其冷却到环境温度。用两段绳子分别钩着铁钩朝相反的方向拉，试图把两个碗拉开（图 2-3）。当两边的人各增加到 5 人时，才把碗拉开。已知碗口的直径为 20 cm，环境温度为 15℃，实验过程中碗不变形，也不漏气，设每人平均用力为 200 N。请你估算一下，两个不锈钢碗刚被扣上时，里面空气的温度是多少？

参考解答：150.5 ℃

提示：不锈钢碗里的气体，发生等容变化。

初态：p₁ = p₀ = 1.0×10⁵ Pa，T₁ = t + 273 K（t 为两个不锈钢碗刚好扣上时里面空气的温度）

末态：碗内压强 p₂，T₂ = 288 K。

对一个碗进行受力分析可知 p₀S = p₂S + 5F，代入数据，解得 p₂ = 0.68×10⁵ Pa。

由查理定律，有 \(\frac{{{p_1}}}{{{T_1}}}\) = \(\frac{{{p_2}}}{{{T_2}}}\)，代入数据，解得 t = 150.5 ℃

7．如图 2-4 所示，一定质量的理想气体从状态 A 开始，经历两个状态变化过程，先后到达状态 B 和 C。已知状态 A 的温度 T_A 为300 K，求状态 C 的温度。

8．菜农在一种蔬菜完全收割之后往往会将地翻松，在适合的时节再种植新的蔬菜。据菜农说，翻松的土层可以防止土壤中的水分散失，这是什么道理？

B 组

1．有人设计了一种测温装置，其结构如图2-5 所示。玻璃泡 A 内封有一定量气体，与 A相连的 B 管插在水银槽中，管内水银面的高度x 即可反映泡内气体的温度，即环境温度，并可由 B 管上的刻度直接读出。设 B 管的体积与A 泡的体积相比可略去不计。

（1）在标准大气压下对 B 管进行温度刻度（标准大气压相当于 76 cm 高的水银柱所产生的压强）。当温度 t₁ 为 27℃时，管内水银面高度为 16 cm，此高度即为 27℃的刻度线。问 t 为－3℃的刻度线在 x 为多少厘米处？

（2）如果对以上 B 管标注 27℃刻度线时，环境真实压强比标准大气压小（例如在高山上实验），但实验者当成了标准大气压来设计。若此温度计显示为“－3℃”，则显示温度比实际温度高还是低？为什么？认为环境大气压没有随温度变化。

2．超市中有一种“强力吸盘挂钩”如图 2-6所示。图 2-7 是它的工作原理示意图。使用时，按住锁扣把吸盘紧压在墙上（图 2-7 甲），吸盘中的空气被挤出一部分。然后要把锁扣扳下（图 2-7 乙），让锁扣以盘盖为依托把吸盘向外拉出。在拉起吸盘的同时，锁扣对盘盖施加压力，致使盘盖以很大的压力压住吸盘。为什么锁扣扳下后，盘盖对吸盘会产生很大的压力？

3．为了测量一些形状不规则而又不便浸入液体的固体体积，可用图 2-8 所示的装置测量。操作步骤和实验数据如下。

a．打开阀门 K，使管 A、容器 C、容器 B和大气相通。上下移动 D，使左侧水银面到达刻度 n 的位置；

b．关闭 K，向上举 D，使左侧水银面达到刻度 m 的位置。这时测得两管水银面高度差为 19.0 cm；

c．打开 K，把被测固体放入 C 中，上下移动 D，使左侧水银面重新到达位置 n，然后关闭 K；

d．向上举 D，使左侧水银面重新到达刻度m 处，这时测得两管水银面高度差为 20.6 cm。已知容器 C 和管 A 的总体积为 1 000 cm³，求被测固体的体积。

4．汽车行驶时轮胎的胎压太高或太低容易造成安全隐患。已知某型号轮胎能在－40~100℃温度下正常工作，为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过 3.535×10⁵ Pa，最低胎压不低于 1.616×10⁵ Pa。设轮胎容积不变，若在温度 t 为 20 ℃时给该轮胎充气，充气后的胎压在什么范围内比较合适？

5．图 2-9 是一定质量的理想气体由状态 A经过状态 B 变为状态 C 的 V-T 图像。已知气体在状态 A 时的压强是 1.5×10⁵ Pa。请你建立一个坐标系，并在该坐标系中，作出气体由状态A 经过 B 变为 C 的 p-T 图像，并标出 A、B、C的坐标值。

6．细长玻璃管用长 l₀ 为 6.8 cm 的水银柱封闭一定质量的空气。当玻璃管开口向下竖直放置时，空气柱长度 l₁ 为 33 cm ；当玻璃管水平放置时，空气柱长度l₂ 为 30 cm。求玻璃管开口向上竖直放置时空气柱的长度。

7．把上端 A 封闭、下端 B 开口的玻璃管插入水中。放掉适当的空气后放手，让玻璃管竖直地浮在水中，A 端露出在水面上，如图 2-10所示。现将玻璃管往下压一点，放手后玻璃管会返回原来的平衡位置，请解释发生这种现象的原因。

发布时间：2021/1/13 下午10:25:25  阅读次数：1651