第二章 气体、液体和固体 章末综合提升-【优化探究】2025-2026学年新教材高中物理选择性必修第三册同步导学案配套PPT课件（粤教版）

章末综合提升 第二章　气体、液体和固体 章末检测 内容索引 一、构建思维导图 气体、液体和固体 气体、液体和固体 气体、液体和固体 二、归纳整合提升 素养1　物理观念——固体和液体 1.晶体与非晶体的区别 物理观念 情境 问题分析 晶体 单晶体 各向异性   单晶体有规则外形,有确定熔点,物理性质表现为各向异性 多晶体 各向同性   多晶体没有规则外形,有确定熔点,物理性质表现为各向同性 物理观念 情境 问题分析 非晶体   非晶体没有规则外形,没有确定的熔点,物理性质表现为各向同性 2.液体问题的分析方法 物理观念 情境 分析方法 液体表 面张力 露珠呈球形   通过分析液体表面层分子结构和分子力,理解液体表面张力 浸润和 不浸润 水不能浸润羽毛   通过分析附着层分子结构和分子力,理解浸润、不浸润现象 毛细 现象   通过分析浸润液体和不浸润液体表面张力的不同,区分毛细现象 角度1　晶体与非晶体 [例1]　(多选)如图所示,ACBD是一厚度均匀的由同一种微粒构成的圆板,AB和CD是互相垂直的两条直径,把圆板从图示位置逆时针转90°后电流表读数发生了变化(两种情况下都接触良好)。关于圆板,下列说法错误的是(　　) A.圆板的导电性能具有各向异性 B.圆板是非晶体 C.圆板是多晶体 D.圆板是单晶体 BC [解析]　电流表读数发生变化,说明圆板沿AB和CD两个方向的导电性能不同,即各向异性,所以圆板是单晶体,A、D正确,B、C错误。 [素养提升] 对于单晶体和多晶体应以是否具有天然规则外形和物理性质是否具有各向异性两方面来区分,而对于晶体和非晶体应以有无确定熔点来区分。 角度2　液体问题 [例2]　(多选)下列说法正确的是(　　 ) A.液体表面层内的分子间表现为引力因而产生表面张力,使液体表面有收缩到最小的趋势 B.水银是浸润液体,水是不浸润液体 C.在内径小的容器里,如果液体能浸润器壁,液面呈凹形 D.植物根部的养分,有些是由于毛细现象升到植物上部枝叶中的 ACD [解析]　由于液体表面层里分子间的距离大于液体内部分子间的距离,所以表面层内分子间表现为引力,这种引力使液面的相邻部分之间产生表面张力,液体表面有收缩到最小的趋势,A选项正确;液体是否浸润固体,是由固体和液体的性质共同决定的,某种液体对有些固体浸润,对另一些固体不浸润,B选项错误;在内径小的容器里,如果液体能浸润器壁,附着层里的液体分子间相排斥,这种排斥使液面有扩展的趋势,因而液面呈凹形,C选项正确;植物根部的养分,有些是由于毛细现象升到植物上部枝叶中的,D选项正确。 素养2　科学思维——气体实验定律与理想气体状态方程的应用 1.玻意耳定律、查理定律、盖-吕萨克定律可看成是理想气体状态方程分别在T恒定、V恒定、p恒定时的特例。 2.正确运用定律的关键在于状态参量的确定,特别是压强的确定。 3.求解压强的方法:气体实验定律的适用对象是理想气体,而确定气体的初、末状态的压强又常以封闭气体的物体(如液柱、活塞、气缸等)作为力学研究对象,分析受力情况,根据研究对象所处的不同状态,运用平衡的条件、牛顿运动定律知识等列式求解。 [例3]　热等静压设备广泛应用于材料加工中。该设备工作时,先在室温下把惰性气体用压缩机压入一个预抽真空的炉腔中,然后炉腔升温,利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理,改善其性能。一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为0.13 m3,炉腔抽真空后,在室温下用压缩机将10瓶氩气压入炉腔中。已知每瓶氩气的容积为3.2×10-2 m3,使用前瓶中气体压强为1.5×107 Pa,使用后瓶中剩余气体压强为2.0×106 Pa;室温温度为27 ℃。氩气可视为理想气体。 (1)求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强。 (2)将压入氩气后的炉腔加热到1 227 ℃,求此时炉腔中气体的压强。 [答案]　(1)3.2×107 Pa　(2)1.6×108 Pa [解析]　(1)设初始时每瓶气体的体积为V0,压强为p0,使用后气瓶中剩余气体的压强为p1。假设体积为V0、压强为p0的气体压强变为p1时,其体积膨胀为V1。 气体发生等温变化,由玻意耳定律得 p0V0=p1V1 被压入炉腔的气体在室温和p1条件下的体积为 V1'=V1-V0 设10瓶气体压入完成后炉腔中气体的压强为p2,体积为V2,由玻意耳定律得 p2V2=10p1V1' 代入数据解得p2=3.2×107 Pa。 (2)设加热前炉腔的温度为T0,加热后炉腔的温度为T1,气体压强为p3,气体发生等容变化,由查理定律得= 代入数据解得p3=1.6×108 Pa。 [素养提升] 1.气体实验定律适用于理想气体。 2.分析有关气体实验定律和理想气体状态方程问题的物理过程一般要抓住三个要点: (1)阶段性:即弄清一个物理过程分为哪几个阶段; (2)联系性:即找出几个阶段之间是由什么物理量联系起来的; (3)规律性:即明确各阶段遵从的实验定律。 素养3　科学探究——探究气体等温变化的规律 1.实验步骤 (1)按照如图所示连接装置,并仔细检查装置的密封性。 (2)把活塞置于某一刻度处,记下管内空气的体积V和对应的压强p。 (3)缓慢推动活塞,用同样的方法得到多组体积和压强的测量值并填入下表中(或输入计算机)。 实验次数 1 2 3 4 5 6 V/cm3             /cm-3             p/kPa             2.数据处理 建立p-坐标系(如图所示),根据记录数据作出p-图像(或在计算机中直接读取图线)。 实验结论:一定质量的某种气体,在温度保持不变的情况下,压强p与体积V成反比,即pV=常量。此规律又称玻意耳定律。 3.注意事项 (1)橡皮塞要塞紧,防止漏气,保证气体的质量不变。 (2)改变气体体积时,要缓慢进行,等稳定后再读出气体压强,以防止气体体积变化太快,气体的温度发生变化。 (3)实验过程中,不能用手接触注射器的圆筒,以防止圆筒从手上吸收热量,引起内部气体温度变化。 4.误差分析 (1)读压强和体积时存在误差。 (2)实验过程中气体的温度发生变化。 5.创新方案 利用传感器定量探究气体压强与体积的关系。 (1)实验器材 带有刻度的注射器、DIS(压强传感器、数据采集器、计算机)。 (2)实验步骤 ①将压强传感器接入数据采集器,开启电源,点击“研究温度不变时,一定质量的气体压强与体积的关系”。 ②将注射器与压强传感器的测口相连,在数据表格中输入设定的体积,推拉注射器活塞,使其处于各设定体积时,点击“记录数据”自动记录各压强值,点击“数据计算”计算出压强与体积的乘积值及体积的倒数值。 ③点击“图线分析”,出现压强与体积、压强与体积的倒数的关系曲线。 (3)注意事项 ①不能用手握住注射器。 ②活塞涂润滑油防止漏气。 ③注射器与压强传感器连接处有一定的体积。 [例4]　在“探究气体等温变化的规律”的实验中,如图所示,导热性能良好的注射器下端的开口有橡胶塞,它和柱塞一起把一段空气柱封闭在注射器中,以这段空气柱为研究对象,实验过程中它的质量不会变化。空气柱的压强p可以从上方的压力表中读出,空气柱的体积V可以从注射器的标度上读出,用手把柱塞向下或向上拉,读出体积与压强的几组数据。 (1)关于本实验的实际操作及数据处理,以下说法正确的是　　　　。  A.为减小实验误差,应缓慢移动柱塞 B.气体的压强和体积必须用国际单位 C.推、拉柱塞时,为了稳定,手应握住注射器筒上的空气柱部分 D.注射器下端橡胶塞脱落后,应立即重新封上,继续实验并记录数据 (2)以压强p为纵坐标,以体积的倒数为横坐标,把实验得到的各组数据在坐标系中描点。如果图像中的各点位于过原点的同一条倾斜直线上,则说明　　　　　　　　　　　　。若某实验小组对同一被封闭气体在两次不同温度下进行了实验,分别得到了两条过原点的倾斜直线,则其中直线斜率大的,表示被封闭气体的温度　 　(选填“高”或“低”)。  (3)某小组在一次实验过程中,环境温度突然降低,其他操作均规范,则该小组最后得到的p-关系图像可能是　　　 　。  [答案]　(1)A　(2)压强与体积的倒数成正比(或压强与体积成反比)　高　(3)C [解析]　(1)为减小实验误差,应缓慢移动柱塞,以防止柱塞移动过快时气体的温度发生变化,故A正确;气体的压强和体积没必要必须用国际单位,只要单位相同即可,故B错误;推、拉柱塞时,不能用手握住注射器筒上的空气柱部分,以防止气体温度发生变化,故C错误;橡胶塞与注射器脱落后,气体质量变化,需重新做实验,故D错误。 (2)以压强p为纵坐标,以体积的倒数为横坐标,把实验得到的各组数据在坐标系中描点,如果图像中的各点位于过原点的同一条倾斜直线上,则说明压强与体积的倒数成正比,即压强与体积成反比;由=C,可得p=CT,其中p-图像的斜率为k=CT,则质量相同时,温度越大,图像的斜率越大,可知直线斜率大的,表示被封闭气体的温度高。 (3)根据p=CT可知,某小组在一次实验过程中,环境温度突然降低,则p-图像的斜率将减小,则得到的图像如C所示。 [素养提升] 控制变量法 控制变量法是指把多因素的问题变成多个单因素的问题,只改变其中的某一个因素,从而研究这个因素对事物的影响,分别加以研究,最后再综合解决的方法。本实验中控制了气体的温度不变,来探究气体的压强和体积的关系。控制变量法在物理实验中经常用到,如探究物体的加速度、质量和合外力的关系、探究电荷间的作用力、探究影响电容器电容的因素、探究影响电阻的因素等实验中都用到了控制变量法。 章末检测(二)　气体、液体和固体 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。 1.(2024·广州高二期末)下列关于液体和固体性质的说法,正确的是(　　) A.云母片沿各个方向上的导热性能是不相同的,叫作各向同性 B.毛细现象是液体的浸润(或不浸润)与表面张力共同作用的结果 C.两端开口的细玻璃管竖直插入水中,管内水面与管外水面一定是相平的 D.彩色液晶显示器能够显示彩色,是因为液晶的光学性质具有各向同性的特点 B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 解析:云母片沿各个方向上的导热性能是不相同的,叫作各向异性,选项A错误;毛细现象是液体的浸润(或不浸润)与表面张力共同作用的结果,选项B正确;两端开口的细玻璃管竖直插入水中,由于毛细现象,则管内水面比管外水面高,选项C错误;彩色液晶显示器能够显示彩色,是因为液晶的光学性质具有各向异性的特点,选项D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 2.(2024·清远高二期中)一定质量的理想气体,在某一状态下的压强、体积和温度分别为p1、V1、T1,在另一状态下的压强、体积和温度分别为p2、V2、T2,下列关系正确的是(　　) A.p1 =p2,V1 =2V2,T1 =T2 B.p1 =p2,V1 =V2,T1 =2T2 C.p1 =2p2,V1 =2V2,T1 =T2 D.p1 =2p2,V1 =V2,T1 =2T2 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 解析:由理想气体状态方程有 =。当p1 =p2时,体积和热力学温度成反比,则若V1=2V2,有T1=2T2,若V1=V2,有T1=T2,A、B错误;当p1=2p2时,若V1=V2,有T1=2T2,若V1=2V2,有T1=4T2,C错误,D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 3.(2024·广东珠海高二月考)同一种液体,滴在固体A的表面时,出现如图甲所示的情况;当把毛细管B插入这种液体时,液面又出现如图乙所示的情况。若固体A和毛细管B都很干净,则(　　) A.固体A和毛细管B可能是同种材料 B.固体A和毛细管B一定是同种材料 C.液体对毛细管B浸润 D.固体A的分子对液体附着层分子的引力比毛细管B的分子对液体附着层分子的引力大 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 解析:当把毛细管B插入液体时,液体在毛细管B中上升且液面呈现凹形,说明液体对B浸润,液体不能附着在A的表面,说明液体对A不浸润,所以A与B一定不是同种材料,故A、B错误,C正确;根据浸润与不浸润的特点,固体A的分子对液体附着层内分子的引力比毛细管B的分子对液体附着层内分子的引力小,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 4.如图所示,一端封闭的粗细均匀的玻璃管,开口向上竖直放置,管中有两段水银柱封闭了两段空气柱,开始时V1=2V2。现将玻璃管缓慢地均匀加热,则下述说法正确的是(　　) A.加热过程中,始终保持V1'=2V2' B.加热后,V1'>2V2' C.加热后,V1'<2V2' D.条件不足,无法确定 A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 解析:在整个加热过程中,上段气柱的压强始终保持为p0+ρgh1不变,下段气柱的压强始终为p0+ρgh1+ρgh2不变,所以整个过程为等压变化,根据盖-吕萨克定律得=,=,所以==,即V1'=2V2',故选A。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 5.一定质量的理想气体,在压强不变时,温度每升高1 ℃,它的体积的增加量(　　) A.相同　　　　　　　 B.逐渐增大 C.逐渐减小 D.成正比例地增大 A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 解析:气体做等压变化,根据盖-吕萨克定律=C,有=,则ΔV=ΔT,故温度每升高1 ℃,它的体积的增加量相同。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 6.关于液体、固体的特性,下列说法错误的是(　　) A.叶面上的露珠呈球形是液体的表面张力造成的 B.液体具有流动性是因为液体分子间没有相互作用力 C.石墨和金刚石表现出不同的物理特性是由于它们具有不同的晶体结构 D.固体中的绝大多数粒子只在各自的平衡位置附近做小范围的无规则振动 B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 解析:叶面上的露珠呈球形是由于液体表面张力的作用,故A正确;液体没有确定的形状且有流动性,是因为液体分子作用力较小,分子位置不固定,故B错误;石墨和金刚石表现出不同的物理特性是由于它们具有不同的晶体结构,石墨为复合晶体,金刚石为单晶体,故C正确;由于分子引力和斥力的存在,固体中的绝大多数粒子只在各自的平衡位置附近做小范围的无规则振动,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 7.(2024·肇庆高二期中)如图所示,竖直圆筒是固定不动的,粗 筒横截面积是细筒的3倍,细筒足够长,粗筒中A、B两轻质导 热活塞间封有气体,气柱长L=40 cm。活塞A上方的水银深H =20 cm,两活塞与筒壁间的摩擦不计,用外力向上托住活塞B, 使之处于平衡状态,水银面与粗筒上端相平。现使活塞B缓慢 上移,直至水银的一半被推入细筒中。若大气压强p0相当于75 cm 高的水银柱产生的压强,环境温度不变,则此时气柱的长度约为(　　) A.30 cm B.33 cm C.38 cm D.48 cm B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 解析:活塞B移动前封闭气体压强为p1=p0+ρgH=95 cmHg,体 积为V1=LS=40 cm·S;使活塞B缓慢上移,当水银的一半被推入 细筒中时,粗筒内的水银柱高10 cm,因粗筒横截面积是细筒 的3倍,所以进入细筒内的水银柱高为30 cm,水银柱的总高度 为H'=40 cm,所以此时气体的压强为p2=p0+ρgH'=115 cmHg。 封闭气体做等温变化,根据玻意耳定律得p1V1=p2V2,代入数据 解得V2≈33 cm·S,即气柱长度约为L'=33 cm,故A、C、D错误,B正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。 8.关于固体和液体,下列说法正确的是(　　) A.所有晶体在物理性质上一定是各向异性的 B.有些晶体和非晶体在适当的条件下是可以相互转化的 C.液体表面层分子间只有引力是产生表面张力的原因 D.有些液晶的光学性质随外加电压的变化而变化,因而可用来做显示屏 BD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 解析:晶体分为单晶体和多晶体,单晶体具有各向异性,多晶体具有各向同性,故A错误;在一定条件下,晶体可以转化为非晶体,非晶体也可以转化为晶体,故B正确;液体表面层分子间既有引力也有斥力,只是引力大于斥力,表现为引力,故C错误;当液晶通电时导通,排列变得有秩序,使光线容易通过,不通电时排列混乱,阻止光线通过,所以液晶的光学性质随外加电压的变化而变化,可用来做显示屏,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 9.如图所示,两端开口的弯管,左管插入水银槽中,右管有一段高为h的水银柱,中间封有一段空气,则(　　) A.弯管左管内外水银面的高度差为h B.若把弯管向上移动少许,则管内气体体积增大 C.若把弯管向下移动少许,右管内的水银柱沿管壁上升 D.若环境温度升高,右管内的水银柱沿管壁上升 ACD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 解析:封闭气体的压强等于大气压与水银柱产生压强之和,故左管内外水银面高度差也为h,A正确;弯管上下移动,封闭气体温度和压强不变,体积不变,B错误,C正确;环境温度升高,封闭气体体积增大,则右管内的水银柱沿管壁上升,D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 10.如图为一定质量的理想气体两次不同体积下的等容变化图线。下列有关说法正确的是(　　 )   A.a点对应的气体状态其体积大于b点对应的气体体积 B.a点对应的气体状态其体积小于b点对应的气体体积 C.a点对应的气体分子密集程度大于b点对应的分子密集程度 D.a点气体分子的平均动能等于b点对应的分子平均动能 BCD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 解析:根据题意,a、b两点温度相同,但a点对应的压强更大,根据气体等温变化的特点可知,相同气体温度相同时,压强越大体积越小,故a点对应的体积更小,故A错误,B正确;两次质量相同,但a点对应的体积更小,故分子密集程度更大,故C正确;温度是分子平均动能的标志,a、b点对应的温度相同,故气体分子的平均动能相同,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 三、非选择题:本题共5小题,共54分。 11.(7分)图甲是岩盐晶体的平面结构,图中等长线段AA1、BB1上微粒的数目不同,由此可知,晶体具有　　　　(选填“各向同性”或“各向异性”)的性质。图乙中液体表面层内分子间距离大于分子平衡距离r0,因此表面层内分子间作用力表现为　　　　　。  各向异性 引力 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 解析:图甲是岩盐晶体的平面结构,图中等长线段AA1、BB1上微粒的数目不同,由此可知,晶体具有各向异性的性质。图乙中液体表面层内分子间距离大于分子平衡距离r0,因此表面层内分子间作用力表现为引力。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 12.(9分)(2024·中山高二期末)如图,用一个带两根细管的橡皮塞塞紧烧瓶的瓶口,压强传感器通过其中一根不带阀门的细管连通烧瓶中的空气,另一根带阀门的细管连通注射器。开始时阀门处于关闭状态,注射器针筒的最大刻度线到阀门之间充满了水。现利用该装置进行验证玻意耳定律的实验。依图示连接好实验器材,运行DIS软件进入实验界面,点击“开始记录”后: 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 ①打开阀门,推注射器活塞向烧瓶内注入适量的水,关闭阀门; ②记录气体的压强p,并在表格中记录注入的水的体积V; ③保持烧瓶中气体的温度不变,重复实验得到多组实验数据,点击“停止记录”。 (1)实验中通过　　　　　　　　　　测得注入烧瓶中的水的体积。  (2)为验证玻意耳定律,采用图像法处理实验数据时,应选择　　　　。  A.p-V图像 B.p-图像 C.V-图像 D.-图像 (3)根据上述实验数据的图像可以测得　　　　　　;上述实验中存在的可能影响实验精确度的主要因素是__________________________________________ 　  　(写出一条即可)。  注射器针筒上的刻度 C 烧瓶的容积 烧瓶密封不严有漏气(或烧瓶中气体温度 有变化) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 解析:(1)因为注射器上有刻度,所以通过注射器上的刻度测得注入烧瓶中的水的体积。 (2)设烧瓶的体积为V0,由玻意耳定律可得p(V0-V)=C,化简可得V=-C+V0,由此可以看出应该作V-图像。 (3)由V=-C+V0可知,此图像的延长线与V轴的交点就是烧瓶的体积V0,所以由图像可以求出烧瓶的体积。 影响实验精确度的因素有:烧瓶密封不严有漏气,或烧瓶中气体温度有变化,或压力传感器测量不准确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 13.(11分)(2024·潮州高二期末)负压救护车,其主要装置为车上的负压隔离舱(即舱内气体压强低于外界的大气压强),其内部空间对应的尺寸为2 500 mm×1 500 mm×2 000 mm(长、宽、高),这种负压舱既可以让外界气体流入,也可以将舱内气体过滤后排出。隔离舱初始时温度为27 ℃,压强为p0=1.0×105 Pa;运送到某地区后,外界温度变为12 ℃,大气压强变为p=0.855×105 Pa,已知负压舱导热良好且运输过程中与外界没有气体交换,容积保持不变。 (1)求运送到该地区后负压舱内的压强。 (2)若运送到该地区后需将负压舱内部分气体抽出,使压强与当地大气压强相同,求向外界排出的空气占原空气的百分比。 答案:(1)0.95×105 Pa　(2)10% 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 解析:(1)对负压隔离舱内部气体,根据理想气体状态方程得= 初状态T0=300 K,p0=1.0×105 Pa 末状态T1=285 K 解得p1=0.95×105 Pa。 (2)到当地后对气体,初状态V0=2 500 mm×1 500 mm×2 000 mm=7.5 m3 末状态p=0.855×105 Pa 根据玻意耳定律得p1V0=pV 在末状态排出气体的体积ΔV=V-V0 体积占比η=×100% 代入数据解得η≈10%。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 14.(12分)有一质量为M=10 kg的气缸,用活塞封着一定质量的理想气体,当气缸水平横放时,气缸内空气柱长l0=6 cm(如图甲所示),现把活塞按如图乙那样悬挂,气缸悬在空中保持静止。已知大气压强恒为p0=1.0×105 Pa,重力加速度g取10 m/s2,活塞的横截面积为S=50 cm2,它与气缸之间无摩擦且不漏气,气体温度保持不变。求气缸悬在空中保持静止时: (1)缸内气体的压强p1; (2)气缸内空气柱的长度。 答案:(1)8×104 Pa　(2)7.5 cm 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 解析:(1)对气缸受力分析得p1S+Mg-p0S=0 解得p1=8×104 Pa。 (2)根据玻意耳定律得p0Sl0=p1Sl 解得l=7.5 cm。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 15.(15分)如图,一导热性能良好、内壁光滑的气缸水平放置,横截面积S=1.0×10-3 m2、质量 m=2 kg、厚度不计的活塞与气缸底部之间封闭了一部分理想气体,此时活塞与气缸底部之间的距离l=36 cm,在活塞的右侧距离其d=14 cm处有一对固定于气缸的卡环。气体的温度t=27 ℃,外界大气压强p0=1.0×105 Pa。现将气缸开口向上竖直放置(g取10 m/s2)。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 (1)求此时活塞与气缸底部之间的距离h1。 (2)如果再将缸内气体加热到600 K,求此时活塞与气缸底部之间的距离h2。 答案:(1)0.3 m　(2)0.5 m 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 解析:(1)气缸水平放置时,封闭气体的压强 p1=p0=1.0×105 Pa,温度 T1=300 K,体积V1=lS=0.36 m·S 气缸竖直放置时,封闭气体的压强 p2=p0+=(1.0×105+)Pa=1.2×105 Pa,温度 T2=T1=300 K,体积 V2=h1S 由玻意耳定律得p1V1=p2V2 解得 h1=0.3 m。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 (2)加热时活塞上升过程,气体发生等压变化,当活塞刚到达卡环时有V3=(l+d)S 根据盖-吕萨克定律得= 代入数据解得T3=500 K 所以,将缸内气体加热到600 K时,活塞与气缸底部之间的距离 h2=l+d=(36+14)cm=50 cm=0.5 m。   $$