- 气体等温变化的P-V图象
- 共285题
一粗细均匀、底端封底的细长玻璃管如图所示,距离底端45cm处通一水平玻璃管与大气相通,水平管长度为30cm,在玻璃管的竖直部分和水平部分有相连的水银柱,长度在图中标出,单位为cm.玻璃管的上端有一活塞,活塞上连轻杆,管内封闭了两段长度为30cm的空气柱A和B,外界大气压强为75cmHg.现用外力使活塞缓慢向下移动但不到达玻璃管的竖直和水平部分相连处,问:
(1)活塞刚开始移动时外力是向上拉活塞还是向下压活塞?
(2)活塞至少下降多少距离,可使A空气柱体积达到最小?
(3)这时A、B两部分空气柱的体积之比为多大?
正确答案
解:(1)因为活塞刚开始移动时A气体压强小于大气压强,外力是向上拉活塞.
(2)当竖直管内水银上端面到达玻璃管的竖直和水平部分相连处开始A空气柱体积达到最小,以后等压变化,体积不变.
对A气体:p1V1=p2V2
L2=24cm
活塞下移:15cm+(30-24)cm=21cm
(3)因在A活塞下移过程中B气体压强始终不变、体积不变;
这时A、B两部分空气柱的体积之比为VA:VB=4:5
答:(1)活塞刚开始移动时外力是向上拉活塞;
(2)活塞至少下降21cm,可使A空气柱体积达到最小;
(3)这时A、B两部分空气柱的体积之比为4:5.
解析
解:(1)因为活塞刚开始移动时A气体压强小于大气压强,外力是向上拉活塞.
(2)当竖直管内水银上端面到达玻璃管的竖直和水平部分相连处开始A空气柱体积达到最小,以后等压变化,体积不变.
对A气体:p1V1=p2V2
L2=24cm
活塞下移:15cm+(30-24)cm=21cm
(3)因在A活塞下移过程中B气体压强始终不变、体积不变;
这时A、B两部分空气柱的体积之比为VA:VB=4:5
答:(1)活塞刚开始移动时外力是向上拉活塞;
(2)活塞至少下降21cm,可使A空气柱体积达到最小;
(3)这时A、B两部分空气柱的体积之比为4:5.
图中竖直圆筒固定不动,粗筒横截面积是细筒的4倍,细筒足够长,粗筒中A、B两轻质活塞间封有空气,气柱长l=20cm,活塞A的上方的水银深H=10cm,两活塞与筒壁间的摩擦不计,用外力向上托住活塞B,使之处于平衡状态,水银面与粗筒上端相平,现使活塞B缓慢上移,直至水银的一半被推入细筒中,求:
①最后水银柱的总高度;
②气柱的长度;
③活塞上移的距离.(设在整个过程中气柱的温度不变,大气压强P0相当于75cm高水银柱产生的压强.)
正确答案
解:(1)设细筒横截面积为s,根据两圆筒的截面积之比4:1,则粗筒横截面积为4s,
由体积相等得:5×4s=hs
解得:h=20cm,即进入细圆筒中水银柱高应为h=20cm,
最后水银柱的总高度
(2)开始时,气体:P1=P0+ph=85cmHg V1=20S
被封气体的末态压强为:P2=P0+h′=75+25cmHg=100cmHg
封闭气体等温变化,终态体积V2=SL2
由玻意耳定律P1V1=P2V2得
(3)由几何关系得活塞B上移距离:△h=5+(20-17)cm=8cm
答:①最后水银柱的总高度为25cm;②气柱的长度为17cm;③活塞上移的距离为8cm.
解析
解:(1)设细筒横截面积为s,根据两圆筒的截面积之比4:1,则粗筒横截面积为4s,
由体积相等得:5×4s=hs
解得:h=20cm,即进入细圆筒中水银柱高应为h=20cm,
最后水银柱的总高度
(2)开始时,气体:P1=P0+ph=85cmHg V1=20S
被封气体的末态压强为:P2=P0+h′=75+25cmHg=100cmHg
封闭气体等温变化,终态体积V2=SL2
由玻意耳定律P1V1=P2V2得
(3)由几何关系得活塞B上移距离:△h=5+(20-17)cm=8cm
答:①最后水银柱的总高度为25cm;②气柱的长度为17cm;③活塞上移的距离为8cm.
某同学做“验证玻意耳定律”实验时,将注射器竖直放置,测得的数据如下表所示,发现第5组数据中的PV乘积有较大偏差,如果读数和计算无误,那么造成此偏差的原因可能是______、______.
A.温度升高 B.温度降低 C.漏入气体 D.漏出气体
正确答案
解:根据理想气体状态方程,可以得到PV=CT,当温度一定时,PV恒定,PV变大,可能是P变大,即温度升高,也可能是C变大,即气体质量变大,漏入了气体;
故选AC.
解析
解:根据理想气体状态方程,可以得到PV=CT,当温度一定时,PV恒定,PV变大,可能是P变大,即温度升高,也可能是C变大,即气体质量变大,漏入了气体;
故选AC.
(1)以下说法正确的是______
a.水的饱和汽压随温度的升高而增大
b.扩散现象表明,分子在永不停息地运动
c.当分子间距离增大时,分子间引力增大,分子间斥力减小
d.一定质量的理想气体,在等压膨胀过程中,气体分子的平均动能减小
(2)如图所示,粗细均匀、导热良好、装有适量水银的U型管竖直放置,右端与大气相通,左端封闭气柱长l=20cm(可视为理想气体),两管中水银面等高.先将右端与一低压舱(未画出)接通,稳定后右管水银面高出左管水银面h=10cm(环境温度不变,大气压强p0=75cmHg)
①稳定后低压舱内的压强为______cmHg;
②此过程中左管内的气体对外界______(填“做正功”“做负功”“不做功”),气体将______(填“吸热”或放热“).
正确答案
解:(1)a、因温度升高使得汽化的分子个数增加,汽压增大.故a正确
b、扩散现象说明分子在运动,因扩散不会停止,故分子运动不会停止.故b正确
c、当分子间距离增大时,分子引力下斥力均减小.故C错误
d、一定质量的理想气体,在等压膨胀过程中,温度升高,则分子平均动能增加,故错误.
故选:ab
(2)①解:U型管横截面积为S,右端与大气相通时左管中封闭气体压强为p1=p0,v1=ls
右端与一低压舱接通后左管中封闭气体压强为p2,气柱长度为l2,v2=l2s l2=20+5=25cm
稳定后左管中封闭气体发生等温变化,根据玻意耳定律得p1V1=p2V2 得 P0ls=p2l2s 得
设低压舱内的压强为P,则p2=P+10 则P=50cmHg
②因气体膨胀,对外做功温度降低,则吸收热量.
故作案为:(1)ab
(2)①50 ②做正功,吸热
解析
解:(1)a、因温度升高使得汽化的分子个数增加,汽压增大.故a正确
b、扩散现象说明分子在运动,因扩散不会停止,故分子运动不会停止.故b正确
c、当分子间距离增大时,分子引力下斥力均减小.故C错误
d、一定质量的理想气体,在等压膨胀过程中,温度升高,则分子平均动能增加,故错误.
故选:ab
(2)①解:U型管横截面积为S,右端与大气相通时左管中封闭气体压强为p1=p0,v1=ls
右端与一低压舱接通后左管中封闭气体压强为p2,气柱长度为l2,v2=l2s l2=20+5=25cm
稳定后左管中封闭气体发生等温变化,根据玻意耳定律得p1V1=p2V2 得 P0ls=p2l2s 得
设低压舱内的压强为P,则p2=P+10 则P=50cmHg
②因气体膨胀,对外做功温度降低,则吸收热量.
故作案为:(1)ab
(2)①50 ②做正功,吸热
一质量为M的气缸,用质量为m,横截面积为S 的活塞,封有一定质量的气体,活塞与气缸之间无摩擦且不漏气.气缸水平横放时,空气柱长为L0 (如图甲所示),若将气缸按图乙悬挂,静止时求气柱长度为多少.(已知大气压强为P0,且气体温度保持不变.)
正确答案
解:以缸内气体为研究对象:平放为初态:P1=p0 v1=L0s
悬挂为末态:对缸体:Mg+P2S=P0S 则: V2=Ls
由玻意耳定律:P1V1=P2V2
即:
求得:
答:静止时气柱的长度为
解析
解:以缸内气体为研究对象:平放为初态:P1=p0 v1=L0s
悬挂为末态:对缸体:Mg+P2S=P0S 则: V2=Ls
由玻意耳定律:P1V1=P2V2
即:
求得:
答:静止时气柱的长度为
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