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简答题

(选修3-3选做题)

如图,由U形管和细管连接的玻璃泡A、B和C浸泡在温度均为0°C的水槽中,B的容积是A的3倍。阀门S将A和B两部分隔开。A内为真空,B和C内都充有气体。U形管内左边水银柱比右边的低60mm。打开阀门S,整个系统稳定后,U形管内左右水银柱高度相等。假设U形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积。

(1)求玻璃泡C中气体的压强(以mmHg为单位);

(2)将右侧水槽的水从0°C加热到一定温度时,U形管内左右水银柱高度差又为60mm,求加热后右侧水槽的水温。

正确答案

解:(1)在打开阀门S前,两水槽水温均为0=273K。设玻璃泡B中气体的压强为1,体积为,玻璃泡C中气体的压强为,依题意有1=+△

式中△=60mmHg。打开阀门S后,两水槽水温仍为0,设玻璃泡中气体的压强为依题意,有A=  ②

玻璃泡A和B中气体的体积为2=+   ③

根据玻意耳定律得1=2    ④

联立①②③④式,并代入题给数据得  ⑤

(2)当右侧水槽的水温加热至T'时,U形管左右水银柱高度差为△p。玻璃泡C中气体的压强为pc'=pa+△p ⑥

玻璃泡C的气体体积不变,根据查理定理得  ⑦

联立②⑤⑥⑦式,并代入题给数据得T'=364 K ⑧

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如图,一根粗细均匀、内壁光滑、竖直放置的玻璃管下端密封,上端封闭但留有一抽气孔。管内下部被活塞封住一定量的气体(可视为理想气体),气体温度为T1。开始时,活塞上方的气体的压强为p0,活塞上方玻璃管的容积为2.6V1,活塞下方气体的体积为V1,活塞因重力而产生的压强为0.5p0。缓慢将活塞上方抽成真空并密封。整个抽气过程中管内气体温度始终保持不变。然后将密封的气体缓慢加热。求:

(1)活塞刚碰到玻璃管顶部时气体的温度;

(2)当气体温度达到1.8Tl时气体的压强。

正确答案

解:(1)抽气过程为等温过程,活塞上面抽成真空时,下面气体的压强为0.5p0,体积为V

依题意,由玻意耳定律得(p0+0.5p0)V1=0.5p0V

此后,气体等压膨胀,设活塞碰到玻璃管顶部时气体的温度是Tˊ

由盖·吕萨克定律得

由上两式得:Tˊ=1.2T1(2)活塞碰到顶部后的过程是等容升温过程

由查理定律得

式中p2是气体温度达到1.8T1时气体的压强

由上式得:p2=0.75p0

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如图,一根粗细均匀、内壁光滑、竖直放置的玻璃管下端密封,上端封闭但留有一抽气孔。管内下部被活塞封住一定量的气体(可视为理想气体),气体温度为T1。开始时,活塞上方的气体的压强为p0,活塞上方玻璃管的容积为2.6V1,活塞下方气体的体积为V1,活塞因重力而产生的压强为0.5p0。缓慢将活塞上方抽成真空并密封。整个抽气过程中管内气体温度始终保持不变。然后将密封的气体缓慢加热。求:

(1)活塞刚碰到玻璃管顶部时气体的温度;

(2)当气体温度达到1.8T1时气体的压强。

正确答案

解:(1)抽气过程为等温过程,活塞上面抽成真空时,下面气体的压强为0.5p0,体积为V。依题意,由玻意耳定律得(p0+0.5p0)V1=0.5p0V  ①

此后,气体等压膨胀,设活塞碰到玻璃管顶部时气体的温度是Tˊ。由盖·吕萨克定律得 ②

由①②得Tˊ=1.2T1  ③

(2)活塞碰到顶部后的过程是等容升温过程。由查理定律得  ④

式中p2是气体温度达到1.8T1时气体的压强

由③④式得p2=0.75p0

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如图所示,一根粗细均匀、内壁光滑、竖直放置的玻璃管下端密封,上端封闭但留有一抽气孔。管内下部被活塞封住一定量的气体(可视为理想气体),气体温度为T1。开始时,将活塞上方的气体缓慢抽出,当活塞上方的压强达到P0时,活塞下方气体的体积为V1,活塞上方玻璃管的容积为2.6V1。活塞因重力而产生的压强为0.5p0,继续将活塞上方抽成真空并密封。整个抽气过程中管内气体温度始终保持不变。然后将密封的气体缓慢加热。求:

(1)活塞刚碰到玻璃管顶部时气体的温度;

(2)当气体温度达到1.8T1时气体的压强。

正确答案

解:(1)由玻意耳定律得:,式中V是抽成真空后活塞下方气体体积

由盖·吕萨克定律得:

解得:T'=1.2T1

(2)由查理定律得

解得:p2=0.75P0

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用DIS研究一定质量气体在温度不变时,压强与体积关系的实验装置如图1所示,实验步骤如下:

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①把注射器活塞移至注射器中间位置,将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接;

②移动活塞,记录注射器的刻度值V,同时记录对应的由计算机显示的气体压强值P;

③用V - l/p图像处理实验数据,得出如图2所示图线。

(1)为了保持封闭气体的质量不变,实验中采取的主要措施是________。

(2)为了保持封闭气体的温度不变,实验中采取的主要措施是____ 和____;

(3)如果实验操作规范正确,但如图所示的V-1/p图线不过原点,则V0代表________________。

正确答案

(1)在注射器活塞上涂润滑油

(2)移动活塞要缓慢不能用手握住注射器封闭气体部分

(3)注射器与压强传感器连接部位的气体体积

下一知识点 : 气体等容变化的P-T图象
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