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题型:简答题
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简答题 · 14 分

如图,一质量不计,可上下移动的活塞将圆筒分为上下两室,两室中分别封有理想气体,筒的侧壁为绝缘体,上底N、下底M及活塞D均为导体并按图连接,活塞面积S=2cm2,在电键K断开时,两室中气体压强均为p0=240Pa,ND间距l1=1μm,DM间距l2=3μm,将变阻器的滑片P滑到左端B,闭合电键后,活塞D与下底M分别带有等量导种电荷,并各自产生匀强电场,在电场力作用下活塞D发生移动,稳定后,ND间距l1′=3μm,DM间距l2′=1μm,活塞D所带电量的绝对值q=ε0SE(式中E为D与M所带电荷产生的合场强,常量ε0=8.85×10﹣12C2/Nm2),求:

(1)两室中气体的压强(设活塞移动前后气体温度保持不变);

(2)活塞受到的电场力大小F;

(3)M所带电荷产生的场强大小EM和电源电压U;

(4)使滑片P缓慢地由B向A滑动,活塞如何运动,并说明理由。

正确答案

见解析

解析

(1)电键未合上时两室中气体压强为p0

设电键合上后,两室中气体压强分别为p1、p2

由玻意耳定律p0l1S=p1l1′S,

p1==80Pa,

p0l2S=p2l2′S,

p2=3p0=720Pa。

两室中压强分别为80Pa和720Pa;

(2)活塞受到的气体压强差为△p=p2﹣p1=640Pa,

活塞在气体压力和电场力作用下处于平衡,电场力F=△pS=0.128N。

电场力为0.128N;

(3)活塞受到的电场力大小F=qEM,其中活塞带电量q=ε0SE,E由D、M所带等量导号电荷共同产生。

根据电场叠加原理,M产生的场强大小EM=,所以F=2e0SEM2

EM=6×106V/m,U=El2′=12V,

M产生的场强为6×106V/m;电源电压为12V;

(4)活塞向上移动;

当滑片P由B向A滑动时,DM间电压减小场强减小,DN间场强变大,活塞受到向下的电场力减小,电场力与气体压力间的平衡被破坏,活塞向上移动。

知识点

共点力平衡的条件及其应用理想气体的状态方程库仑定律
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题型:简答题
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简答题 · 8 分

一太阳能空气集热器,底面及侧面为隔热材料,顶面为透明玻璃板,集热器容积为υ0,开始时内部封闭气体的压强为P0。经过太阳曝晒,气体温度由T0 =300K升至T1 = 350K。

(1)求此时气体的压强。

(2)保持T1 = 350K不变,缓慢抽出部分气体,使气体压强再变回到P0 。求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值。判断在抽气过程中剩余气体是吸热还是放热,并简述原因。

正确答案

(1)P0

(2) 。

抽气过程气体体积变大,对外做功,而温度不变内能不变,由热力学第一定律知气体应吸热。

解析

(1)由查理定律

P1 = = P0

(2)由玻意耳定律P1V0 = P0 V得

V == V0 所以比值为

抽气过程气体体积变大,对外做功,而温度不变内能不变,由热力学第一定律知气体应吸热。

知识点

理想气体的状态方程
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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

某自行车轮胎的容积为V,里面已有压强为P0的空气,现在要使轮胎内的气压增大到P,设充气过程为等温过程,空气可看作理想气体,轮胎容积保持不变,则还要向轮胎充入温度相同,压强也是P0,体积为      的空气。(填选项前的字母)

A

B

C

D

正确答案

C

解析

知识点

理想气体的状态方程
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题型:简答题
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简答题 · 12 分

(1)(4分)关于空气湿度,下列说法正确的是_______(填入正确选项前的字母。选对1个给2分,选对2个给4分;选错1个扣2分,最低得0分)。

A. 当人们感到潮湿时,空气的绝对湿度一定较大

B. 当人们感到干燥时,空气的相对湿度一定较小

C. 空气的绝对湿度用空气中所含水蒸汽的压强表示

D. 空气的相对湿度定义为水的饱和蒸汽压与相同温度时空气中所含水蒸气的压强之比

(2)(8分)如图,容积为V1的容器内充有压缩空气。容器与水银压强计相连,压强计左右两管下部由软胶管相连。气阀关闭时,两管中水银面等高,左管中水银面上方到气阀之间空气的体积为V2。打开气阀,左管中水银下降;缓慢地向上提右管,使左管中水银面回到原来高度,此时右管与左管中水银面的高度差为h。已知水银的密度为ρ,大气压强为p0,重力加速度为g;空气可视为理想气体,其温度不变。求气阀打开前容器中压缩空气的压强p1

正确答案

(1)BC

(2)

解析

(1)人们感到干燥时,空气中实际水汽含量小,即空气中所含水蒸气的压强小,空气的绝对湿度小,B、C正确;空气的相对湿度定义为水蒸气的实际压强与相同温度时水的饱和蒸汽压之比,人们感到干燥时,相对湿度较小,A、D错误。

(2)由玻马定律得 求出:

知识点

理想气体的状态方程饱和汽、未饱和汽和饱和气压相对湿度
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题型:简答题
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简答题 · 7 分

利用如图装置可测量大气压强和容器的容积。

步骤如下:

①将倒U形玻璃管A的一端通过橡胶软管与直玻璃管B连接,并注入适量的水,另一端插入橡皮塞,然后塞住烧瓶口,并在A上标注此时水面的位置K;再将一活塞置于10ml位置的针筒插入烧瓶,使活塞缓慢推移至0刻度位置;上下移动B,保持A中的水面位于K处,测得此时水面的高度差为17.1cm。

②拔出橡皮塞,将针筒活塞置于0ml位置,使烧瓶与大气相通后再次塞住瓶口;然后将活塞抽拔至10ml位置,上下移动B,使A中的水面仍位于K,测得此时玻璃管中水面的高度差为16.8cm。(玻璃管A内气体体积忽略不计,ρ=1.0×103kg/m3,取g=10m/s2)

(1)若用V0表示烧瓶容积,p0表示大气压强,△V示针筒内气体的体积,△p1、△p2表示上述步骤①、②中烧瓶内外气体压强差大小,则步骤①、②中,气体满足的方程分别为_______________、_______________。

(2)由实验数据得烧瓶容积V0=_____ml,大气压强p0=____Pa。

(3)(单选题)倒U形玻璃管A内气体的存在

A.仅对容积的测量结果有影响

B.仅对压强的测量结果有影响

C.对二者的测量结果均有影响

D.对二者的测量结果均无影响

正确答案

(1)p0(V0+△V)=( p0+△p1) V0;  p0V0=( p0-△p2) (V0+△V);

(2)560    9.58×104

(3)A

解析


知识点

理想气体的状态方程
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题型:简答题
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简答题 · 8 分

(1)下列关于热现象的描述正确的是(      )

a.根据热力学定律,热机的效率可以达到100%

b.做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的

c.温度是描述热运动的物理量,一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同

d.物体由大量分子组成,其单个分子的运动是无规则的,大量分子的运动也是无规律的

(2)我国“蛟龙”号深海探测船载人下潜超七千米,再创载人深潜新纪录。在某次深潜实验中,“蛟龙”号探测到990m深处的海水温度为280K。某同学利用该数据来研究气体状态随海水温度的变化,如图所示,导热性良好的气缸内封闭一定质量的气体,不计活塞的质量和摩擦,气缸所处海平面的温度To=300K,压强P0=1 atm,封闭气体的体积Vo=3m2。如果将该气缸下潜至990m深处,此过程中封闭气体可视为理想气体。

①求990m深处封闭气体的体积(1 atm相当于10m深的海水产生的压强)。

②下潜过程中封闭气体___________(填“吸热”或“放热”),传递的热量__________(填“大于”或“小于”)外界对气体所做的功。

正确答案

见解析。

解析

(1)c

(2)①当气缸下潜至990m时,设封闭气体的压强为p,温度为T,体积为V,由题意知   p=100atm                                

根据理想气体状态方程得               

代入数据得                         

②放热;大于。

知识点

热平衡定律热力学第一定律理想气体的状态方程
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题型:简答题
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简答题 · 12 分

(1)某未密闭房间内的空气温度与室外的相同,现对该室内空气缓慢加热,当室内空气温度高于室外空气温度时

A.室内空气的压强比室外的小

B.室内空气分子的平均动能比室外的大

C.室内空气的密度比室外的大

D.室内空气对室外空气做了负功

(2)汽车未装载货物时,某个轮胎内气体的体积为V0,压强为P0;装载货物后,该轮胎内的压强增加了ΔP。若轮胎内气体视为理想气体,其质量、温度在装载货物前后均不变,求装载货物前后此轮胎内气体体积的变化量。

正确答案

(1)B

(2)

解析

(1)房间没有密闭,对房间内气体加热时,内外压强始终相等,但温度升高时,气体分子的平均动能变大,B项对,A项错,此时室内外空气密度应相等,C项错,室内气体膨胀对外做功,对室外气体做正功,D项错。

(2)对轮胎内气体进行研究:由于等温变化

则有p0V0=(p0+Δp)V′   所以

所以ΔV=V0-V′=

知识点

热力学第一定律理想气体的状态方程
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题型:简答题
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简答题 · 10 分

如图,柱形容器内用不漏气的轻质绝热活塞封闭一定量的理想气体,容器外包裹保温材料。开始时活塞至容器底部的高度为H1,容器内气体温度与外界温度相等。在活塞上逐步加上多个砝码后,活塞下降到距容器底部H2处,气体温度升高了△T;然后取走容器外的保温材料,活塞位置继续下降,最后静止于距容器底部H3处:已知大气压强为p0。求:气体最后的压强与温度。

正确答案

见解析。

解析

由盖吕萨克定律 解得

由玻意耳定律 解得

知识点

理想气体的状态方程
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题型:填空题
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填空题 · 5 分

(1)关于一定量的气体,下列说法正确的是     

a.气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积,而不是该气体所有分子体积之和

b.只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度,气体的温度就可以降低

c.在完全失重的情况下,气体对容器壁的压强为零

d.气体从外界吸收热量,其内能一定增加

e.气体在等压膨胀过程中温度一定升高。

(2)如图,一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置。玻璃管的下部封有长 =25.0cm的空气柱,中间有一段长为=25.0cm的水银柱,上部空气柱的长度=40.0cm。已知大气压强为 =75.0cmHg。现将一活塞(图中未画出)从玻璃管开口处缓缓往下推,使管下部空气柱长度变为 =20.0cm。假设活塞下推过程中没有漏气,求活塞下推的距离。

正确答案

答案:(1)abe

(2)15.0CM

解析


知识点

理想气体的状态方程气体热现象的微观意义
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题型: 多选题
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多选题 · 4 分

一定量的理想气体的状态经历了如图所示的ab、bc、cd、da四个过程,其中bc的延长线通过原点,cd垂直于ab且与水平轴平行,da和bc平行,则气体体积在(  )

Aab过程中不断增加

Bbc过程中保持不变

Ccd过程中不断增加

Dda过程中保持不变

正确答案

A,B

解析

解:A、从P﹣T图象知道ab过程中,温度不变,压强减小,根据气体状态方程=C,所以体积不断增加,故A正确,B、由于bc的延长线通过原点,根据气体状态方程=C,所以从P﹣T图象知道bc过程中,体积保持不变,故B正确,C、从P﹣T图象知道cd过程中,温度减小,压强不变,根据气体状态方程=C,所以体积不断减小,故C错误,D、连接Od,Oa,则Oa、Od都是定质量理想气体的等容线,根据气体状态方程=C得:=

依据p﹣T图中等容线的特点(斜率越大,气体体积越小),比较Od,Oa图线的斜率即可得出Va>Vd,所以da过程中体积增大,故D错误。

故选AB。

知识点

理想气体的状态方程
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