- 气体
- 共2322题
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：
1
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
图中A、B气缸的长度和截面积均为30cm和20cm2，C是可在气缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞，D为阀门。整个装置均由导热材料制成。起初阀门关闭，A内有压强PA=2.0×105帕的氮气。B内有压强PB=1.0×105帕的氧气。阀门打开后，活塞C向右移动，最后达到平衡。求：
（1）活塞C移动的距离及平衡后B中气体的压强；
（2）活塞C移动过程中A中气体是吸热还是放热（简要说明理由）。（假定氧气和氮气均为理想气体，连接气缸的管道体积可忽略）
正确答案
解：（1）由玻意耳定律：
对A部分气体有：
对B部分气体有：
代入相关数据解得：
（2）活塞C向右移动的过程中A中气体对外做功，而气体发生等温变化，内能不变，故A中气体从外界吸热
如图所示，上端封闭、下端开口内径均匀的玻璃管，管长L=100cm，其中有一段长h=15cm的水银柱把一部分空气封闭在管中，当管竖直放置时，封闭气柱A的长度LA=50cm现把开口端向下插入水银槽中，直至A端气柱长L'A=37.5cm时为止，这时系统处于静止状态已知大气压强p0=75cmHg，整个过程温度保持不变，试求槽内的水银进入管内的长度△h。
正确答案
解：对A部分气体，由玻意耳定律：pALAS= p'AL'AS
PA=60cmHg
pB=P0=75cmHg 得：L'B≈27.6 cm
△h=L-L'A -h-L'B=19.9cm。
如图7-11所示，左端封闭，右端开口的均匀U型管中用水银封有一段长150mm的空气柱。左臂总长为250mm，右臂足够长。如果将管的开口变为竖直向下，求空气柱的长度。（设大气压为750mmHg）
正确答案
283.3（cm）
在左臂原有空气柱长150mm的情况下，两管之间的水银柱的高度差与U型管倒转后空气柱是否进入右管有关，高度差越大，水银越重，倒转后，空气柱越有可能进入右管。那么，两臂水银面高度差为多大，才能让空气柱仍留在左臂呢？
设初始左、右两臂水银面高度差为h，倒转后空气柱仍在左臂（如图7-13）则：由玻意耳定律有：
（750+h）×150S=（750－h－2x）（150+x）S
整理得：2x2+（h－450）x+300h=0
当△=b2－4ac≥0时，方程有实数解，即
（h－450）2－4×2×300h≥0
解得：h≤62.5mm
也就是说，只有当两臂水银面高度差小于或等于62.5mm时，倒转后空气柱才可能仍留在左臂。而本文给出开始时水银面高度差为100mm＞62.5mm，因此，U型管倒转后空气柱会进入右臂。
设右臂足够长，倒转后，水银柱已全部进入右臂如图7－14所示，末状态变为：V2=（250+y）S p2=（750－30）=450（mmHg）
根据玻意耳定律：
850×150S=450×（250+y）S
解得：y=33.3mm
则空气柱的长度为：L=（250+33.3）=283.3（cm）
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，上端留有一抽气孔。管内下部被一活塞封住一定量的气体（可视为理想气体）。开始时，封闭气体的温度为1，活塞上、下方气体的体积分别为30、0，活塞上方气体的压强为0，活塞因重力而产生的压强为0.40。先保持气体温度不变，缓慢将活塞上方抽成真空并密封，然后再对气体缓慢加热。求：
（1）刚开始加热时活塞下方密闭气体的体积1；
（2）活塞刚碰到玻璃管顶部时气体的温度2；
（3）当气体温度达到3=1.61时气体的压强3。
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0.40，体积为0由玻意耳定律得(0+0.40)0=0.401
得1=3.5 0（2）气体等压膨胀，设活塞碰到玻璃管顶部时气体的温度是2由盖-吕萨克定律得
得2=
（3）气体温度达到
由查理定律得
得 3=0.560
（选修3-3选做题）
如图所示，可沿气缸壁自由活动的活塞将密封的圆筒形气缸分隔成A、B两部分。活塞与气缸顶部有一弹簧相连。当活塞位于气缸底部时弹簧恰好无形变。开始时B内充有一定量的气体，A内是真空。B部分高度为L1=0.10米、此时活塞受到的弹簧作用力与重力的大小相等。现将整个装置倒置，达到新的平衡后B部分的高度L2等于多少？设温度不变。
正确答案
解：设开始时B中压强为p1，气缸倒置达到平衡后B中压强为p2，分析活塞受力得：
p1S＝kL1+Mg
p2S+Mg＝kL2其中S为气缸横截面积，M为活塞质量，k为弹簧的倔强系数，由题给条件有：
kL1＝Mg
玻意耳定律：p1L1＝p2L2
解得L2＝2L1＝0.2米
如图所示，长为L的封闭气缸中，有一个隔热且厚度不计并能自由滑动的活塞，当活塞位于正中央时，用K卡住，此时A内气体压强是B内气体压强的n倍（n>1），温度不变，若拔去K，活塞将向B方向移动多少？
正确答案
解：设移动了△x，pA=npB，则
对A：npB·
对B：
由①②得
一定质量的理想气体由状态A变为状态C，其有关数据如图所示，若气体在状态A的体积VA＝2×10－3 m3，求气体在状态C时的体积。
正确答案
解：由题图可知，A→B过程为等容过程，即VB＝VA＝2×10－3 m3
B→C过程为等温过程，则有pBVB＝pCVC
解得：状态C的体积VC＝1.5×10－3 m3
喷雾器内有10L水，上部封闭有l atm的空气2L。关闭喷雾阀门，用打气筒向喷雾器内再充入1 atm的空气3L（设外界环境温度一定，空气可看作理想气体）。
（1）当水面上方气体温度与外界温度相等时，求气体压强，并从微观上解释气体压强变化的原因。
（2）打开喷雾阀门，喷雾过程中封闭气体可以看成等温膨胀，此过程气体是吸热还是放热？简要说明理由。
正确答案
解：（1）设气体初态压强为P1，体积为V1；末态压强为P2，体积为V2
由玻意耳定律P1V1=P2V2 ①
代入数据得P2=2.5 atm ②
微观解释：温度不变，分子平均动能不变，单位体积内分子数增加，所以压强增加
（2）吸热。气体对外做功而内能不变，根据热力学第一定律可知气体吸热
用活塞气筒向一个容积为V的容器中打气，每次能把体积为V0、压强为P0的空气打入容器内．若容器内原有空气的压强为P0，打气过程中温度不变，则打了n次后容器内气体的压强为________。
正确答案
如图所示是一定质量的气体从状态A经状态B到状态C的p-T图象，已知气体在状态B时的体积是8L，求VA和VC。
正确答案
解：由题图可以看出
(1)从A→B是一个等温过程，根据玻意耳定律可得：pA·VA=pB·VB所以
(2)B→C是一个等容过程，气体的体积没有发生变化，所以有VC=VB=8L
如图所示，一定质量的理想气体从状态A经B、C、D再回到A，问AB、BC、CD、DA是什么过程？已知在状态A时容积为1L，求该气体在B、C、D三种状态时的体积？并把此图改画为p－V图。
正确答案
解：AB过程是等容升温升压，BC过程是等压升温增容即等压膨胀，CD过程是等温减压增容即等温膨胀，DA过程是等压降温减容即等压压缩。
已知VA＝1L，VB＝1L（等容过程）由
由（等温过程）
所改画的p一V图如图所示。
在“用DIS研究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”实验中：
（1）气体的体积可直接从注射器上读出，气体的压强是用____________传感器通过计算机系统得到的。
（2）下列各项要求中，属于本实验必须要做到的是
[ ]
A．在等温条件下操作
B．注射器的密封性良好
C．弄清所封闭气体的质量
D．气体的压强和体积必须用国际单位
（3）对测得的实验数据进行处理时，发现各组同学计算的气体压强P与体积V的乘积值不完全相等，其主要原因是由于封闭气体的___________不同。
正确答案
（1）压强
（2）AB
（3）质量
【选修3-3选做题】
为适应太空环境，去太空旅行的航天员都要穿航天服。航天服有一套生命系统，为航天员提供合适的温度、氧气和气压，让航天员在太空中如同在地面上一样。假如在地面上航天服内气压为1.0×105Pa，气体体积为2L，到达太空后由于外部气压低，航天服急剧膨胀，内部气体体积变为4L，使航天服达到最大体积。若航天服内气体的温度不变，将航天服视为封闭系统。
（1）求此时航天服内的气体压强；
（2）若开启航天服封闭系统向航天服内充气，使航天服内的气压恢复到9.0×104Pa，则需补充1.0×105Pa的等温气体多少升？
正确答案
解：（1）航天服内气体经历等温过程，1=1.0×105Pa，1=2L，2=4L
由玻意耳定律11=22
得2=5×104Pa
（2）设需要补充的气体体积为，将补充的气体与原航天服内气体视为一个整体，充气后的气压3=9.0×104Pa
由玻意耳定律1（1+）=32
得=1.6L
如图所示为一气压式保温瓶，瓶内密封空气体积为V，瓶内水面与出水口的高度差为h，设水的密度为ρ，大气压强为P0，欲使水从出水口流出，瓶内空气压缩量△V至少应为____。
正确答案
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