- 气体等压变化的V-T图象
- 共315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.
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.
我国北方常遭遇严重的沙尘暴天气.所谓沙尘暴可简化为如下情景:快速向上刮起的大风将大量沙尘颗粒扬起后悬浮在空中,可视为这时风对沙尘的作用力与沙尘的重力平衡.已知风对沙尘粒作用力大小的可近似表达为 f=ρπr2 v 2,式中ρ空为空气密度,r为沙尘粒的半径(沙尘粒可近似看成球体,且体积V=
πr3),v为风速.如果沙尘粒的密度ρ沙=3×103kg/m3,沙尘粒的半径r=2.5×10-4m,地面的空气密度ρ空=1.25kg/m3,若空气密度ρ空 随地面高度h的变化关系为每升高1km,空气密度减少0.2kg/m3(g取10m/s2).求:
(1)要形成沙尘暴现象,地面的风速至少为多少?
(2)当地面风速为8m/s时,沙尘暴的最大高度为多少?
正确答案
解析
解:(1)沙尘颗粒受重力G=mg=ρ沙Vg=ρ沙πr3g与空气作用力为f=
πρ空r2v2作用而平衡,
在地面附近空气密度ρ0=1.25kg/m3,由平衡条件得:ρ沙πr3g=
ρ空πr2v2,
则v==
=4m/s;
(2)当风速v=8m/s时,由ρ沙πr3g=
ρ空′πr2v2,得:
其中ρ空′=ρ空-kh
故h=-
=
km-
km=4.7km
答:(1)要形成沙尘暴现象,地面的风速至少为4m/s;
(2)当地面风速为8m/s时,沙尘暴的最大高度为4.7km.
如图所示,竖直放置的气缸内盛有气体,上面被一活塞盖住,活塞通过劲度系数k=600N/m的弹簧与气缸相连接,系统处于平衡状态,已知此时外界大气压强p0=1.00×105N/m2,活塞到缸底的距离l=0.500m,缸内横截面积S=1.00×102m2,今在等温条件下将活塞缓慢上提到距缸底为2l处,此时提力为F=500N,弹簧的原长l0应为多少?若提力为F=700N,弹簧的原长l0又应为多少?不计摩擦及活塞和弹簧的质量,并假定在整个过程中,气缸不漏气,弹簧都遵从胡克定律.
正确答案
解析
解:设弹簧的原长为l0,气体原来压强为p,后来为p′,则由玻意耳定律可得
pl=p′•2l ①
在原来状态下,活塞受力如图1所示,由力学平衡可得
pS=p0S+k(l-l0) ②
在后来状态下,活塞受力如图2所示,由力学平衡可得
p′S+F=p0S+k(2l-l0) ③
由①、②、③联立解得P= ④
由式得l0=l+ ⑤
当F=500N时,由④式得p=0.4p0 再代入⑤式得l0=1.50m,可见在整个过程中弹簧始终处于压缩状态.
当F=700N时,由④式得p=0.8p0 再代入⑤式得l0=0.833m,可见在过程开始时弹簧处于压缩状态,当活塞提高到距缸底距离超过l0=0.833m后,弹簧被拉伸.
一定质量的气体,温度不变时,气体分子的平均动能______(选填“增大”、“减小”或“不变”).体积减小,分子的密集程度______(选填“增大”、“减小”或“不变”)气体压强增大,这就是对玻意耳定律的微观解释.
正确答案
不变
增大
解析
解:温度是分子的平均动能的标志,温度不变时,气体分子的平均动能不变;
一定质量的某种理想气体,则分子个数不变,若保持体积不变时,所以分子的密集程度也不变.体积减小,分子的密集程度增大,导致气体的分子等温时间内与接触面碰撞的次数增大,则气体的压强也增大.
故答案为:不变,增大
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