文档内容
第 2 讲 固体、液体与气体
时间：60分钟 满分：100分
一、选择题(本题共5小题，每小题8分，共40分。其中1～3题为单选，4～5
题为多选)
1. (2020·北京市西城区模拟)一定质量的理想气体从状态a开始，经历ab、bc、
ca三个过程回到原状态，其pT图像如图所示，下列判断正确的是( )
A．状态a的体积小于状态b的体积
B．状态b的体积小于状态c的体积
C．状态a分子的平均动能最大
D．状态c分子的平均动能最小
答案 B
解析 根据p＝T可知，a、b在同一条等容线上，即状态a的体积等于状态b的
体积，A错误；因b点与原点连线的斜率大于c点与原点连线的斜率，可知状态b
的体积小于状态c的体积，B正确；因为a状态的温度最低，b、c两状态的温度最
高，可知状态a分子的平均动能最小，状态b、c分子的平均动能最大，C、D错误。
2．(2020·天津市南开中学模拟)民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病，方法是
将点燃的纸片放入一个小罐内，当纸片燃烧完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤
上，火罐就会紧紧地被“吸”在皮肤上。其原因是，当火罐内的气体( )
A．温度不变时，体积减小，压强增大
B．体积不变时，温度降低，压强减小
C．压强不变时，温度降低，体积减小
D．质量不变时，压强增大，体积减小
答案 B解析 把罐扣在皮肤上，罐内空气的体积等于火罐的容积，体积不变，气体经
过热传递，温度不断降低，气体发生等容变化，由查理定律可知，气体压强减小，火
罐内气体压强小于外界大气压，大气压就将火罐紧紧地压在皮肤上，故B正确，
A、C、D错误。
3．(2020·北京市东城区校级三模)关于固体、液体，下列说法正确的是( )
A．晶体没有确定的熔点，非晶体有确定的熔点
B．液晶既具有液体的流动性，又像某些晶体那样具有光学各向异性
C．液体的表面张力使液体表面具有扩张趋势，使液体表面积趋于最大
D．发生毛细现象时，细管中的液体只能上升不会下降
答案 B
解析 晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点，A错误。由液晶的性质知，
它既具有液体的流动性，又像某些晶体那样具有光学各向异性，B正确。液体的表
面张力使液体表面具有收缩的趋势，使液体表面积趋于最小，故C错误。毛细管插
入液体中，当液体浸润毛细管时，管内液面上升，高于管外；当液体不浸润毛细管
时，管内液面下降，低于管外，故D错误。
4．(2020·宁夏银川九中、石嘴山三中、平罗中学三校联考改编)下列说法正确
的是( )
A．即使水凝结成冰后，水分子的热运动也不会停止
B．将一块晶体敲碎，得到的小颗粒也是晶体
C．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶
体
D．在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变
答案 ABC
解析 水结成冰后，水分子的热运动也不会停止，A正确；将一块晶体敲碎不
改变其性质，因此得到的小颗粒还是晶体，B正确；由同种元素构成的固体，可能
会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体，如石墨和金刚石，C正确；晶体在
熔化过程中吸热，温度保持不变，则分子热运动的平均动能不变，吸收的热量使分
子势能发生了变化，因此其内能发生了变化，D错误。
5. (2020·山东省泰安市肥城市适应性训练)如图所示，足够长U形管竖直放置，左右两侧分别用水银封有L 、L 两部分气体，则下列陈述中正确的是( )
1 2
A．只对气柱L 加热，则气柱L 长度变大，气柱L 长度不变
1 1 2
B．只对气柱L 加热，则h不变，气柱L 长度减小
2 2
C．若在右管中注入一些水银，气柱L 长度将增大
1
D．对气柱L 、L 同时加热，则气柱L 、L 长度均增大
1 2 1 2
答案 AD
解析 只对气柱L 加热，假设其体积不变，由查理定律知其压强增大，所以假
1
设不成立，L 长度将增大，气柱L 压强和温度保持不变，则其长度不变，故A正确；
1 2
只对L 加热，气柱L 做等压变化，由盖—吕萨克定律知，温度升高，体积增大，故
2 2
气柱L 长度增大，由于气柱L 的压强不变，则h不变，故B错误；若在右管中注入
2 2
一些水银，L 压强增大，假设L 的体积不变，因L 的压强与h长度的水银柱产生的
2 1 1
压强之和随之增大，则L 的压强增大，根据玻意耳定律得L 长度将减小，故假设
1 1
不成立，C错误；对气柱L 、L 同时加热，L 压强不变，由盖—吕萨克定律可知L 长
1 2 2 2
度增大，假设L 体积不变，由查理定律可知，L 的压强增大，故假设不成立，L 长度
1 1 1
增大、h减小，故D正确。
二、非选择题(本题共6小题，共60分)
6．(2021·八省联考广东卷)(6分)某学生在水瓶中装入半瓶热水，盖紧瓶盖，一
段时间后，该同学发现瓶盖变紧。其本质原因是单位时间内瓶盖受到瓶内气体分
子的撞击次数________(选填“增加”“减少”或“不变”)，瓶内气体分子平均
动能________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
答案 减少 减小
解析 由于随着瓶中热水温度降低，瓶内气体温度降低，则瓶内气体分子平均
动能减小，分子平均速率减小，则在其他条件不变的情况下，单位时间内瓶盖受到
瓶内气体分子的撞击次数减少，从而导致瓶内气体的压强变小，瓶盖变紧。
7. (2021·山东省青岛市高三(上)期末教学质量检测)(9分)物理课堂上，老师带领学生演示了“马德堡半球实验”。老师取两个在碗底各焊接了铁环的不锈钢碗，
让两只碗口正对但不接触，点燃一张纸放到碗内，然后迅速把两只碗扣在一起，再
在碗的外面浇水，使其冷却到环境温度。在两碗底的铁环上拴上两根绳子，让两组
同学朝相反的方向水平拉绳，试图把两个碗拉开，结果当两组同学各增加到 5人
时，才把碗拉开。已知碗口的直径为20 cm，环境温度为27 ℃，实验过程中碗不变
形，也不漏气，每个人平均拉力为F＝200 N，大气压强p ＝1×105 Pa。求：
0
(1)两只碗刚扣在一起时，碗内空气的温度为多少摄氏度？
(2)两只碗刚扣在一起后，碗内剩余空气质量与碗内最初空气质量的比值。
答案 (1)167 ℃ (2)0.68
解析 (1)设两只碗刚扣在一起时碗内空气的温度为 T，碗内空气的压强最后
变为p，环境温度为T ＝27 ℃＋273 K＝300 K，对两碗内的密闭气体，
0
由查理定律有＝
两只碗恰被拉开时，对其中一只碗，
有p ·π2＝p·π2＋5F
0
解得T≈440 K，则t＝T－273 K＝167 ℃。
(2)设未加热前两碗内空气体积为V ，质量为m ，升温后这部分空气体积为V，
0 0
碗内剩余空气质量为m，
由盖—吕萨克定律有＝，
又＝
解得≈0.68。
8．(2021·八省联考河北卷) (9分)“天问1号”的发射开启了我国探测火星的
征程。设想将图中所示的粗细均匀、导热良好、右端封闭有一定质量理想气体的
“U”形管带往火星表面。“U”形管分别在地球和火星表面某时某地竖直放置时的
相关参数如表所示。地球 火星
重力加速度 g 0.38g
环境温度 T ＝300 K T ＝280 K
地 火
大气压强 p ＝76.0 cmHg p
地 火
封闭气柱长度 l ＝19.0 cm l ＝56.0 cm
地 火
水银柱高度差 h ＝73.0 cm h
地 火
求：(结果保留2位有效数字)
(1)火星表面高1 m的水银柱产生的压强相当于地球表面多高水柱产生的压强。
已知ρ ＝13.6×103 kg/m3，ρ ＝1.0×103 kg/m3；
水银 水
(2)火星表面的大气压强p 。
火
答案 (1)5.2 m (2)0.57 cmHg
解析 (1)根据液体压强公式p＝ρgh得
ρ ×0.38g×h ＝ρ gh
水银 0 水
代入数据解得h≈5.2 m。
(2)设气柱横截面积为S，地球表面的大气压强相当于h 高水银柱产生的压强
p地
火星表面的大气压强相当于h 高水银柱产生的压强，则封闭气柱在地表时，p ＝
p火 1
ρ g(h －h )，V ＝l S，T ＝300 K
水银 p地 地 1 地 1
封闭气柱在火星表面时p ＝ρ ×0.38g×[h －h ＋2(l －l )]，V ＝l S，
2 水银 p火 地 火 地 2 火
T ＝280 K
2
根据理想气体状态方程＝
联立解得h ＝1.5 cm
p火
即火星表面的大气压强
p ＝ρ ×0.38gh ＝0.57 cmHg。
火 水银 p火
9．(2020·湖南省永州市培优信息卷)(12分)如图所示，将横截面积S＝100 cm2、
容积为V＝5 L、开口向上的导热良好的汽缸，置于t ＝－13 ℃的环境中。用厚度不
1计的轻质活塞将体积为V ＝4 L的理想气体封闭在汽缸中，汽缸底部有一个单向
1
阀门N。外界大气压强p ＝1.0×105 Pa，重力加速度g＝10 m/s2，不计一切摩擦，取
0
T＝t＋273 K。求：
(1)将活塞用卡销Q锁定，用打气筒通过阀门N给汽缸充气，每次可将体积V
0
＝100 mL、压强为p 的理想气体全部打入汽缸中，则打气多少次，才能使其内部压
0
强达到1.2p
0?
(2)当汽缸内气体压强达到1.2p 时，停止打气，关闭阀门N，将质量为m＝20
0
kg的物体放在活塞上，然后拔掉卡销Q，则环境温度为多少摄氏度时，活塞恰好不
脱离汽缸？
答案 (1)8 (2)52 ℃
解析 (1)由玻意耳定律得p (V ＋nV )＝1.2p V
0 1 0 0 1
其中V ＝4 L，V ＝100 mL，n为打气次数，代入数据解得：n＝8。
1 0
(2)初态气体温度为T ＝t ＋273 K＝260 K，最终稳定时，体积为V＝5 L，
1 1
内部气体压强为p ＝p ＋＝1.2×105 Pa＝1.2p
2 0 0
即拔掉卡销后，缸内气体压强不变，由盖—吕萨克定律得：＝，代入数据解得
T ＝325 K
2
则环境温度为t ＝T －273 K＝52 ℃。
2 2
10. (2020·吉林省吉林市高三第三次调研)(12分)如图所示，一带有活塞的汽缸
通过底部的水平细管与一个上端封闭的竖直管相连，汽缸和竖直管均导热，汽缸
与竖直管的横截面积之比为3∶1。初始时，该装置底部盛有水银，左右两边均封闭
有一定质量的理想气体，左边气柱高24 cm，右边气柱高22 cm，两边液面的高度
差为4 cm，竖直管内气体压强为76 cmHg；现使活塞缓慢向下移动，使汽缸和竖直
管内的水银面高度相差8 cm。活塞与汽缸间摩擦不计。求：(1)此时竖直管内气体的压强；
(2)此时左边气柱高度为多少？
答案 (1)88 cmHg (2)20 cm
解析 (1)设右侧竖直管的横截面积为S，则左侧汽缸的横截面积为3S，以右侧
竖直管内气体为研究对象，p ＝76 cmHg，V ＝22 cm·S
1 1
设左侧液面下降h ，右侧液面升高h ，则有
1 2
h ＋h ＝8 cm－4 cm＝4 cm
1 2
且h ·3S＝h S
1 2
解得h ＝1 cm，h ＝3 cm
2 2
V ＝(22 cm－h )S＝19 cm·S
2 2
气体发生等温变化，根据玻意耳定律得p V ＝p V
1 1 2 2
解得p ＝88 cmHg。
2
(2)以左边汽缸内气体为研究对象
p ′＝p ＋ρ gΔh＝76 cmHg＋4 cmHg＝80 cmHg
1 1 水银
V ′＝24 cm×3S
1
p ′＝p ＋ρ gΔh′＝88 cmHg＋8 cmHg＝96 cmHg
2 2 水银
V ′＝x·3S
2
根据玻意耳定律得p ′V ′＝p ′V ′，解得x＝20 cm。
1 1 2 2
11．(2020·山西省太原市模拟)(12分)如图，一端封闭的薄玻璃管开口向下，截
面积S＝1 cm2，重量不计，内部充满空气，现用竖直向下的力将玻璃管缓慢地压入
水中，当玻璃管长度的一半进入水中时，管外、内水面的高度差为Δh＝20 cm。已
知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，大气压强p 相当于高1020 cm的水柱产生的压强，
0
取g＝10 m/s2，求：(不考虑温度变化)(1)玻璃管的长度l ；
0
(2)继续缓慢向下压玻璃管使其浸没在水中，当压力F ＝0.32 N时，玻璃管底
2
面到水面的距离h。
答案 (1)41.6 cm (2)274 cm
解析 (1)设玻璃管长度一半压入水后管内气体的压强为p ，气体长度为l ，则
1 1
p ＝p ＋ρ gΔh，l ＝＋Δh
1 0 水 1
管内气体发生等温变化，
由玻意耳定律有p l S＝p l S
0 0 1 1
代入数据解得l ＝41.6 cm。
0
(2)设管内气柱的长度为l ，压强为p ，由平衡条件可知玻璃管所受压力F 与
2 2 2
所受浮力等大、反向，
则F ＝ρgl S
2 2
解得l ＝32 cm
2
又p ＝p ＋ρ g(l ＋h)
2 0 水 2
由玻意耳定律有p l S＝p l S
0 0 2 2
代入数据解得h＝274 cm。
