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题型:简答题
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简答题

如图所示,一开口气缸内盛有密度为ρ的某种液体;一长为l的粗细均匀的小瓶底朝上漂浮在液体中,平衡时小瓶露出液面的部分和进入小瓶中液柱的长度均为l/4。现用活塞将气缸封闭(图中未画出),使活塞缓慢向下运动各部分气体的温度均保持不变。当小瓶的底部恰好与液面相平时,进入小瓶中的液柱长度为l/2,求此时气缸内气体的压强。大气压强为P0,重力加速度为g。

正确答案

解:设当小瓶内气体的长度为3/4l时,压强为p1;当小瓶的底部恰好与液面相平时,瓶内气体的压强为P2,气缸内气体的压强为p3

依题意  ①

由玻意耳定律 ②

式中S为小瓶的横截面积,联立①②两式,得

  ③

又有  ④

联立③④式,得

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题型:简答题
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简答题

如图所示,长为31cm、内径均匀的细玻璃管开口向上竖直放置,管内水银柱的上端正好与管口齐平,封闭气体的长为10cm,温度为27℃,外界大气压强不变。若把玻璃管在竖直平面内缓慢转至开口竖直向下,这时留在管内的水银柱长为15cm,然后再缓慢转回到开口竖直向上,求:

(1)大气压强的值; 

(2)玻璃管重新回到开口竖直向上时空气柱的长度; 

(3)当管内气体温度升高到多少时,水银柱的上端恰好重新与管口齐平?

正确答案

解:(1)P1=P0+21cmHg,V1=10S,T1=300K,P2=P0-15cmHg,V2=10S,T2=300K

P1V1=P2V2

P0=75cmHg

(2)P3=75+15=90cmHg,V3=LS

P1V1=P3V3

L=10.67cm

(3)P4=P3=90cmHg,V4=(31-15)S=16S,T3=300K

T4=450K

t=177℃

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题型:填空题
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填空题

一定质量的理想气体,当温度不变体积减小时,气体压强将______________(填“增大”“减小”或“不变”),气体分子单位时间对器壁的碰撞次数将______________(填“变多”“变少”或“不变”);热力学温度的零度记为0 K,它等于______________℃。

正确答案

增大,变多,-273.15

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题型:简答题
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简答题

如图,一质量不计,可上下自由移动的活塞将圆筒分为上下两室,两室中分别封闭有理想气体。筒的侧璧为绝缘体,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分别带有等量异种电荷,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l1ˊ=3μm,DM间距l2ˊ=1μm,活塞D所带电量的绝对值q=SE(式中E为D与M所带电荷产生的合场强,常量=8.85×10-12C2/N·m2)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

解:(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,

P0l2S=p2l2'S,p2=3p0=3×240=720Pa

(2)活塞受到的气体压强差为△P=P2-P1=720-80=640Pa

活塞在气体压力和电场力作用下处于平衡,电场力F=△pS=640×2×10-4=1.28×10-1N

(3)活塞受到的电场力大小F=qEM 

其中活塞所带电量q=SE,E由D、M所带等量异号电荷共同产生,

根据电场叠加原理,M产生的场强大小

所以F=qEM=2SEM2

6×106V/m

E=2EM=1.2×107V/m

U=El2'=1.2×107×1×10-6=12v

(4)当滑片P由B向A滑动时,DM间场强减小,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,活塞向上运动。 

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题型:简答题
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简答题

如图所示,两个可导热的气缸竖直放置,它们的底部都由一细管连通(忽略细管的容积)。两气缸各有一个活塞,质量分别为m1和m2,活塞与气缸无摩擦。活塞的下方为理想气体,上方为真空。当气体处于平衡状态时,两活塞位于同一高度h。(已知m1=3m,m2=2m)

(1)在两活塞上同时各放一质量为m的物块,求气体再次达到平衡后两活塞的高度差(假定环境温度始终保持为T0)。

(2)在达到上一问的终态后,环境温度由T0缓慢上升到T,试问在这个过程中,气体对活塞做了多少功?气体是吸收还是放出了热量?(假定在气体状态变化过程中,两物块均不会碰到气缸顶部)。

正确答案

解:(1)设左、右活塞的面积分别为A'和A,由于气体处于平衡状态,故两活塞对气体的压强相等,即:

由此得:

在两个活塞上各加一质量为m的物块后,右活塞降至气缸底部,所有气体都在左气缸中

在初态,气体的压强为,体积为;在末态,气体压强为,体积为(x为左活塞的高度)

由玻意耳-马略特定律得:

解得:,即两活塞的高度差为

(2)当温度由T0上升至T时,气体的压强始终为,设x'是温度达到T时左活塞的高度,由盖·吕萨克定律得:

活塞对气体做的功为:

由热力学第一定律:,W<0,ΔU>0,∴Q>0,在此过程中气体吸收热量

下一知识点 : 气体等温变化的P-V图象
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