第52期 固体液体-【数理报】新教材2023-2024学年高二物理选择性必修第三册同步学案（人教版2019）

书 第５１期２版参考答案 素养专练１．温度和温标 １．Ｄ　２．ＡＤ　３．ＢＣ　４．ＡＢ　５．ＡＤ 素养专练２．气体的等温变化 １．Ｄ　２．Ｃ　３．Ｃ　４．Ｂ　５．８ｃｍ ６．（１）水银柱有一部分在右管中，有一部分在水平 管中． （２）７４．４２ｃｍ． 素养专练３．体的等容变化和等压变化 １．Ｄ　２．Ａ　３．Ａ　４．Ｂ　５．Ａ　６．Ｄ ７．（１）设轻杆对活塞有支持力ＦＮ，封闭气体的压强 为ｐ１，由于活塞Ａ、Ｂ均处于平衡状态：对活塞Ａ受力分析 得：ｐ０ＳＡ＋ｍＡｇ＝ｐ１ＳＡ＋ＦＮ，对活塞Ｂ受力分析得：ｐ０ＳＢ ＝ｐ１ＳＢ＋ｍＢｇ＋ＦＮ，代入数据得：ｐ１ ＝８×１０ ４Ｐａ． （２）当气缸内气体的温度刚开始缓慢下降时，活塞 仍处于平衡状态，缸内气体压强不变，气体等压降温，活 塞Ａ、Ｂ一起向上运动，最多可至活塞Ｂ移动到两筒的连 接处，设活塞 Ａ、Ｂ向上移动的距离为 ｘ；降温前：Ｖ１ ＝ （１０×１０＋２０×１０）ｃｍ３＝３００ｃｍ３，温度Ｔ１＝６００Ｋ；降 温后：Ｖ２＝［１０×（１０＋ｘ）＋２０×（１０－ｘ）］ｃｍ ３＝（３００ －１０ｘ）ｃｍ３，温度Ｔ２ ＝５６０Ｋ；根据盖 －吕萨克定律得： Ｖ１ Ｔ１ ＝ Ｖ２ Ｔ２ ，代入数据得：ｘ＝２ｃｍ，ｘ＜１０ｃｍ，符合题意． 即当气缸内气体的温度缓慢降至５６０Ｋ，活塞 Ａ、Ｂ向上 移动活塞Ａ、Ｂ向上移动２ｃｍ． 第５１期３版参考答案 Ａ组 一、选择题 １．Ｃ　２．Ｄ　３．Ｃ　４．Ｄ　５．Ｂ 二、填空题 ６．（１）实验时注射器内的空气向外泄漏或实验时 环境温度降低了 （２）Ａ （３）不可能 解析：（１）图线与玻意耳定律不够吻合，ｐＶ乘积减 小，说明实验时注射器内的空气向外泄漏，或“实验时环 境温度降低了”． （２）由ｐＶ＝Ｃ可得ｐ＝ＣＶ，实验时注射器内的空气 向外泄漏，Ｃ减小，所以画出的ｐ－１Ｖ图像应当是Ａ． （３）若另一组同学操作时用手握住了注射器，气体 温度升高，Ｃ增大，作出的ｐ－Ｖ图像不可能与题干的图 像相同． 三、计算题 ７．解析：（１）缸内气体温度降低，压强不变，体积减 小，故活塞下移，重物上升； （２）分析可知缸内气体做等压变化，设活塞截面积 为Ｓｃｍ２，气体初态体积Ｖ１＝１０Ｓｃｍ ３，温度Ｔ１＝３７３Ｋ， 末态温度Ｔ２＝２７３Ｋ，体积设为Ｖ２＝ｈＳｃｍ ３（ｈ为活塞到 缸底的距离），据 Ｖ１ Ｖ２ ＝ Ｔ１ Ｔ２ 可得ｈ＝７．３ｃｍ；则重物上升 高度Δｈ＝１０－７．３＝２．７ｃｍ． ８．解析：（１）Ａ中气体发生等温变化． 初态：压强ｐＡ ＝ｐ０，体积ＶＡ ＝（Ｌ１－ｈ）Ｓ 末态：压强ｐ′Ａ，体积Ｖ′Ａ ＝Ｌ１Ｓ 对Ａ中气体根据玻意耳定律可得：ｐＡＶＡ ＝ｐ′ＡＶ′Ａ 解得：ｐ′Ａ ＝３０ｃｍＨｇ． （２）Ｂ中气体发生等温变化，根据几何关系可得末 状态粗圆柱形容器中水银的高度：ｈ′＝ ｈ３ ＝５ｃｍ，初 态：压强ｐＢ ＝ｐ０－ｈ＝６０ｃｍＨｇ，体积ＶＢ ＝Ｌ２Ｓ，末态：压 强ｐ′Ｂ ＝ｐＡ－ｈ′＝２５ｃｍＨｇ，体积Ｖ′Ｂ ＝Ｌ′２Ｓ，根据玻意 耳定律可得：ｐＢＶＢ ＝ｐ′ＢＶ′Ｂ，解得：Ｌ′２ ＝２４ｃｍ，则Δｈ＝ Ｌ′２＋ｈ′－Ｌ２ ＝１９ｃｍ． Ｂ组 一、选择题 １．ＣＤ　２．ＢＣＤ　３．ＡＤ 二、填空题 ４． ４ＦＶ２ πｄ２（Ｖ２－Ｖ１） ，（２） 解析：开始时气体的压强为 ｐ０，向右水平缓慢拉动 活塞到一定位置，弹簧测力计读数为 Ｆ时气体的压强 ｐ１：ｐ１＝ｐ０－ Ｆ Ｓ＝ｐ０－ Ｆ π（ｄ２） ２ ＝ｐ０－ ４Ｆ πｄ２ ，该过程中温 度不变，则：ｐ０Ｖ１ ＝ｐ１Ｖ２，整理得：ｐ０ ＝ ４ＦＶ２ πｄ２（Ｖ２－Ｖ１） ，由 上面的式子可知，结果与活塞及固定在其上的支架的总 质量无关，所以步骤（２）是多余的． 三、计算题 ５．解析：（１）选择封闭气体作为研究对象，设末态 粗管内的水银刚被全部挤出时总长度为ｈ′，根据水银的 总体积保持不变可得：ｈ１Ｓ１＋ｈ２Ｓ２ ＝ｈ′Ｓ２，可得：ｈ′＝ ６ｃｍ， 初态：压强ｐ１＝ｐ０－ｈ１－ｈ２＝７２ｃｍＨｇ，体积Ｖ１＝ ＬＳ１ ＝２０ｃｍ ３，温度Ｔ１ ＝３００Ｋ， 末态：压强ｐ２＝ｐ０－ｈ′＝７０ｃｍＨｇ，体积Ｖ２＝（Ｌ＋ ｈ１）Ｓ１＝２４ｃｍ ３，温度Ｔ２，根据理想气体的状态方程可得 ｐ１Ｖ１ Ｔ１ ＝ ｐ２Ｖ２ Ｔ２ ，解得粗管内的水银刚被全部挤出时气体的 温度：Ｔ２ ＝３５０Ｋ． （２）设温度为５２５Ｋ时水银柱上端距离玻璃管底部 的距离为Ｈ， 初态：压强ｐ２ ＝７０ｃｍＨｇ，体积Ｖ２ ＝（Ｌ＋ｈ１）Ｓ１ ＝ ２４ｃｍ３，温度Ｔ２ ＝３５０Ｋ 末态：压强Ｐ３ ＝７０ｃｍＨｇ，体积Ｖ３ ＝（Ｌ＋ｈ１）Ｓ１＋ （Ｈ－Ｌ－ｈ１）Ｓ２，温度Ｔ３＝５２５Ｋ，等压变化，根据盖 －吕 萨克定律可得： Ｖ２ Ｔ２ ＝ Ｖ３ Ｔ３ ，解得气