- 玻意耳定律(等温定律)
- 共240题
如图所示,光滑水平地面上放有一质量为m的导热气缸,用活塞封闭了一部分气体。活塞质量为m/2,截面积为S,可无摩擦滑动,气缸静止时与缸底距离为L0。现用水平恒力F向右推气缸,最后气缸与活塞达到相对静止状态。已知大气压强为P0。求
(1)稳定时封闭气体的压强;
(2)稳定时活塞与缸底部的距离?
正确答案
解:(1)对整体,F=(m+m/2)a ①
对活塞,(P-P0)S=ma/2 ②
联①②可得P=P0+F/3S
(2)气体温度不变,P0L0=PL
所以L=L0
麦克劳真空计是一种测量极稀薄气体压强的仪器,其基本部分是一个玻璃连通器,其上端玻璃管A与盛有待测气体的容器连接,其下端D经过橡皮软管与水银容器R相通,如图所示,图中K1、K2是互相平行的竖直毛细管,它们的内直径皆为d,K1顶端封闭,在玻璃泡B与管C相通处刻有标记m,测量时,先降低R使水银面低于m,如图甲所示,然后逐渐提升R,直到K2中水银面与K1顶端等高,这时K1中水银面比顶端低h,如图乙所示,待测容器较大,水银面升降不影响其中的压强,测量过程中温度保持不变,已知B(m以上)的容积为V,K1的容积远小于V,水银密度为ρ。
(1)试导出上述过程中计算待测压强p的表达式。
(2)为了减少实验误差,提高测量的准确性,可采取的措施有
[ ]
A.适当增大B的容积为V
B.适当增大K1、K2的长度L
C.适当减少K1、K2的直径d
D.适当减少R中的水银
(3)本实验中,如果大气压强发生变化___________(填“会”或“不会”)影响极稀薄气体压强的测量值。
正确答案
(1)水银面升到m时,B中气体刚被封住,封闭气体的体积为V,压强为待测压强p,这部分气体末状态体积为πd2h/4,压强为p+ρgh,由玻马定律得
pV=(p+ρgh)πd2h/4
又πd2h/4远小于V
可解得:p=ρgh2πd2/4V
(2)AC
(3)不会
如图,截面均匀,长度足够的U型细玻璃管两端都开口,管内两段水银柱封闭着一段空气柱。开始时,空气柱被封闭在U型管左侧的A、B两点之间,空气柱长为15cm,温度为27℃,A点上方水银柱长为25cm,BC高为5cm,若U型管底边CD长10cm,此时的大气压强为75cmHg。现保持气体的温度不变,从U型管左侧管口处缓慢地再注入25cm长的水银柱,试求稳定时管内的空气柱长度为多少?
正确答案
解:空气柱初始压强:P1=75+25=100(cmHg)
BE水银柱总长为45cm,左侧管口注入水银柱后,左侧管水银柱长为50cm,因而水银柱BE将全部在右侧管
末态压强:P2=75+45=120(cmHg)
由等温变化规律得:100×15S=120×LS
解得:L=12.5cm
(选修3-3选做题)
如图所示,一个上下都与大气相通的直圆筒,内部横截面积为S=0.01m2,中间用两个活塞A和B封住一定质量的气体。A、B都可沿圆筒无摩擦地上下滑动,且不漏气。A的质量不计,B的质量为M,并与一劲度系数为k=5×103 N/m的较长的弹簧相连。已知大气压p0=1×105 Pa,平衡时两活塞之间的距离l0=0.6 m,现用力压A,使之缓慢向下移动一段距离后,保持平衡。此时用于压A的力F=500 N。求活塞A下移的距离。
正确答案
解:设活塞A下移距离为l,活塞B下移的距离为x
对圆柱筒中的气体运用玻-马定律,可得方程:
活塞B移动x后弹簧的弹力有F=kx
将这两个方程联立,去掉x得
将数值代入得l=0.3 m
在利用特制的注射器做“探究气体等温变化的规律”实验中,某小组同学通过压力连杆上拉或下压活塞得到了a、b、c、d四组实验数据。如图是压力表记录b组数据时的状态。通过记录对应的四个封闭气柱的长度值L(L单位:cm)算出体积,已知封闭气柱的截面积S=2 cm2,且v=LS,若测c组数据时,读出空气柱的长度为2.0 cm。
(1)完善下表记录;
(2)根据上表数据作图像并得出结论。
实验结论:质量一定的理想气体_______________________。
正确答案
(1)1.0,4.0,0.25
(2)如图所示;在温度不变的情况下,压强p与体积V成反比
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