气体等容变化的P－T图象_章节学习

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题型：简答题

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简答题

某学校科技兴趣小组，利用废旧物品制作了一个简易气温计：在一个空葡萄酒瓶中插入一根两端开口的玻璃管，玻璃管内有一段长度可忽略的水银柱，接口处用蜡密封，将酒瓶水平放置，如图所示．已知：该装置密封气体的体积为560cm3，玻璃管内部横截面积为0.5cm2，瓶口外的有效长度为48cm．当气温为7℃时，水银柱刚好处在瓶口位置．

（1）求该气温计能测量的最高气温．

（2）假设水银柱从瓶口处缓慢移动到最右端的过程中，密封气体从外界吸收3.2J热量，问在这一过程中该气体的内能如何变化？变化了多少？（已知大气压为1×105Pa）

正确答案

解：（1）当水银柱到达管口时，所测气温最高，设为T2，此时气体体积为V2，

初状态：T1=（273+7）K=280K； V1=560cm3，末状态V2=（560+48×0.5）cm3=584cm3，

气体发生等压变化，由概率萨克定律得：=，即：=，

解得：T2=292K；

（2）水银柱移动过程中，外界对气体做功W=-P0SL=-1×105×0.5×10-4×48×10-2J=-2.4J，

由热力学第一定律知内能变化为：△U=W+Q=-2.4J+3.2J=0.8J，气体内能增加；

答：（1）该气温计能测量的最高气温是292K；

（2）气体内能增加，增加了0.8J．

解析

解：（1）当水银柱到达管口时，所测气温最高，设为T2，此时气体体积为V2，

初状态：T1=（273+7）K=280K； V1=560cm3，末状态V2=（560+48×0.5）cm3=584cm3，

气体发生等压变化，由概率萨克定律得：=，即：=，

解得：T2=292K；

（2）水银柱移动过程中，外界对气体做功W=-P0SL=-1×105×0.5×10-4×48×10-2J=-2.4J，

由热力学第一定律知内能变化为：△U=W+Q=-2.4J+3.2J=0.8J，气体内能增加；

答：（1）该气温计能测量的最高气温是292K；

（2）气体内能增加，增加了0.8J．

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简答题

在“探究气体等温变化的规律”实验中，封闭的空气如图所示，U形管粗细均匀，右端开口，已知外界大气压为75.5cmHg高，图中给出了气体的两个不同的状态．

（1）实验时甲图气体的压强为______ cmHg高，乙图气体压强为______ cmHg高．

（2）实验时某同学认为管子的横截面积S可不用测量，这一观点正确吗？

答：______（选填“正确”或“错误”）．

（3）数据测量完后在用图象法处理数据时，某同学以压强p为纵坐标，以体积V（或空气柱长度）为横坐标来作图，你认为他这样做能方便地看出p与V间的关系吗？

答：______．

正确答案

解：（1）由连通器原理可知，甲图中气体压强为p0=76cmHg，乙图中气体压强为p0+4cmHg=80cmHg．

（2）由玻意耳定律p1V1=p2V2，即p1l1S=p2l2S，即p1l1=p2l2（l1、l2为空气柱长度），所以玻璃管的横截面积可不用测量．

（3）以p为纵坐标，以V为横坐标，作出p-V图是一条曲线，但曲线未必表示反比关系，所以应再作出p-图，看是否是过原点的直线，才能最终确定p与V是否成反比．

故答案为：

（1）75.5；79.5；

（2）正确；

（3）不能．

解析

解：（1）由连通器原理可知，甲图中气体压强为p0=76cmHg，乙图中气体压强为p0+4cmHg=80cmHg．

（2）由玻意耳定律p1V1=p2V2，即p1l1S=p2l2S，即p1l1=p2l2（l1、l2为空气柱长度），所以玻璃管的横截面积可不用测量．

（3）以p为纵坐标，以V为横坐标，作出p-V图是一条曲线，但曲线未必表示反比关系，所以应再作出p-图，看是否是过原点的直线，才能最终确定p与V是否成反比．

故答案为：

（1）75.5；79.5；

（2）正确；

（3）不能．

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简答题

我国西部地区，有一种说法：“早穿棉袄午披纱，围坐火炉吃西瓜”，反映昼夜温差大的自然现象．有一房间内中午温度37°C，晚上温度7°C，假设大气压强不变，求晚上房间增加空气质量与中午房间内空气质量之比．

正确答案

解：设房间体积为V0，晚上房间内的空气在370C时体积应为V1，

故增加空气质量与中午房间内空气质量之比：

答：晚上房间增加空气质量与中午房间内空气质量之比为0.107．

解析

解：设房间体积为V0，晚上房间内的空气在370C时体积应为V1，

故增加空气质量与中午房间内空气质量之比：

答：晚上房间增加空气质量与中午房间内空气质量之比为0.107．

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简答题

一个“┌”型细玻璃管A、B两端开口，水平段内有一段长为5cm的水银柱，初始时长度数据如图所示．现将玻璃管B端封闭，然后将下端A插入大水银槽中，整个过程温度不变，稳定后竖直管内水银面比大水银槽面低5cm，已知大气压强为75cmHg．求：

（1）稳定后玻璃管B端水平段内被封闭气体的压强为多少？

（2）竖直管A端插入水银槽的深度h．

正确答案

解：（1）竖直段部分封闭气体初始状态：P1=75cmHg，L1=70cm

稳定后：P2=75+5=80cmHg，

等温变化，则P1L1S=P2L2S

得L2=62.625cm＞60cm，所以水银柱还是在水平段管内．

稳定后B端水平段内气体压强P′2=P2=80cmHg．

（2）稳定后水平段内气体长度

进入竖直管内的水银长度为△h=60+35-18.75-5-62.625=8.625cm

竖直管插入水银槽的深度h=8.625+5=13.625cm．

答：（1）稳定后玻璃管B端水平段内被封闭气体的压强为80cmHg；

（2）竖直管A端插入水银槽的深度h为13.625cm．

解析

解：（1）竖直段部分封闭气体初始状态：P1=75cmHg，L1=70cm

稳定后：P2=75+5=80cmHg，

等温变化，则P1L1S=P2L2S

得L2=62.625cm＞60cm，所以水银柱还是在水平段管内．

稳定后B端水平段内气体压强P′2=P2=80cmHg．

（2）稳定后水平段内气体长度

进入竖直管内的水银长度为△h=60+35-18.75-5-62.625=8.625cm

竖直管插入水银槽的深度h=8.625+5=13.625cm．

答：（1）稳定后玻璃管B端水平段内被封闭气体的压强为80cmHg；

（2）竖直管A端插入水银槽的深度h为13.625cm．

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简答题

某学校科技兴趣小组，利用废旧物品制作了一个简易气温计：在一个空葡萄酒瓶中插入一根两端开口的玻璃管，玻璃管内有一段长度可忽略的水银柱，接口处用蜡密封，将酒瓶水平放置，如图所示．已知：该装置密封气体的体积为480cm3，玻璃管内部横截面积为0.4cm2，瓶口外的有效长度为48cm．当气温为7℃时，水银柱刚好处在瓶口位置．

（1）求该气温计能测量的最高气温．

（2）假设水银柱从瓶口处缓慢移动到最右端的过程中，密封气体从外界吸收3J热量，问在这一过程中该气体的内能如何变化？变化了多少？（已知大气压为1×l05Pa）

正确答案

解：（1）当水银柱到达管口时，所测气温最高，设为T2，此时气体体积为V2，

初状态：T1=（273+7）k=280k；V1=480cm3，未状态V2=（480+48×0.4）=499.2cm3

由概率萨克定律得：=，即：=，

解得：T2=291.2K；

（2）水银柱移动过程中，外界对气体做功

W=-P0SL═lxl0×0.4×10×48×10=-1.92J，

由热力学第一定律得：内能变化为：

△U=W+Q=-1.92J+3J=1.08J，气体内能增加；

答：（1）该气温计能测量的最高气温是291.2K；

（2）气体内能增加，增加了1.08J．

解析

解：（1）当水银柱到达管口时，所测气温最高，设为T2，此时气体体积为V2，

初状态：T1=（273+7）k=280k；V1=480cm3，未状态V2=（480+48×0.4）=499.2cm3

由概率萨克定律得：=，即：=，

解得：T2=291.2K；

（2）水银柱移动过程中，外界对气体做功

W=-P0SL═lxl0×0.4×10×48×10=-1.92J，

由热力学第一定律得：内能变化为：

△U=W+Q=-1.92J+3J=1.08J，气体内能增加；

答：（1）该气温计能测量的最高气温是291.2K；

（2）气体内能增加，增加了1.08J．

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