黑龍江省大慶市喇中材料——氣體的壓強、體積、溫度間的關(guān)系練習(xí)

1、 氣體的壓強、體積、溫度間的關(guān)系練習(xí)1、如圖所示，豎直放置的U形管，左端封閉右端開口，管內(nèi)水銀將長19cm的空氣柱封在左管內(nèi)，此時兩管內(nèi)水銀面的高度差為4cm，大氣壓強為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓75mmHg。現(xiàn)向右管內(nèi)再注入水銀，使空氣柱長度減少1cm，若溫度保持不變，則需注入水銀柱的長度為多少?2、如圖4所示，在以加速度a做加速運動的小車上，用質(zhì)量為m的活塞將氣體封閉在氣缸內(nèi)，外界大氣壓強為p0，活塞截面積為S，不計活塞與氣缸間的摩擦，則氣缸內(nèi)氣體的壓強是多少？3、 如圖所示，一氣缸豎直放置，用一質(zhì)量為m的活塞在缸內(nèi)封閉了一定量的理想氣體，在氣缸的底部安裝有一根電熱絲，用導(dǎo)線和外界電源相連，已知氣缸壁和活

2、塞都是絕熱的，氣缸壁與活塞間接觸光滑且不漏氣現(xiàn)接通電源，電熱絲對缸內(nèi)氣體緩慢加熱 (1)關(guān)于氣缸內(nèi)氣體，下列說法正確的是_ A單位時間內(nèi)氣缸單位面積上氣體分子撞擊次數(shù)減少 B所有分子的速率都增加 C分子平均動能增大 D對外做功，內(nèi)能減少 (2)設(shè)活塞橫截面積為S，外界大氣壓強為p0，電熱絲熱功率為P，測得通電t時間內(nèi)活塞緩慢向上移動高度h，求： 氣缸內(nèi)氣體壓強的大?。?t時間缸內(nèi)氣體對外所做的功和內(nèi)能的變化量4、管道煤氣是由水煤氣和焦?fàn)t煤氣混合而成的。某住宅四樓（高約10m）居民家廚房發(fā)生管道煤氣泄漏事故，急救人員迅速趕往現(xiàn)場，護送傷員及煤氣中毒者去醫(yī)院搶救。（1）煤氣爆炸時廚房溫度迅速升高到

3、18000C，估算此時產(chǎn)生的氣體壓強約為多少大氣壓？（已知一定質(zhì)量的氣體在體積不變時的壓強與熱力學(xué)溫度成正比）（2）產(chǎn)生的高壓可摧毀門窗及其他室內(nèi)設(shè)施，調(diào)查人員在損壞的窗外草地上發(fā)現(xiàn)飛得最遠(yuǎn)的玻璃片離該樓墻腳的距離為14m，假設(shè)該碎片是被水平推出的，試估算氣體爆炸初期的速度。（經(jīng)驗表明該速度約為玻璃碎片飛出時最大速度的100倍）5、如圖，圓柱形氣缸倒置在水平粗糙的地面上，氣缸內(nèi)部有一定質(zhì)量的空氣，氣缸質(zhì)量為10kg，缸壁厚度不計，活塞質(zhì)量為5kg，其橫截面積為50cm2，與缸壁摩擦力不計，在缸內(nèi)氣體溫度為27時，活塞剛好與地面相接觸但無壓力，現(xiàn)對氣缸傳熱，使氣缸內(nèi)氣體溫度上升，求當(dāng)氣缸壁與地面

4、接觸處無壓力時，缸內(nèi)氣體溫度是多少攝氏度？（g取10m/s2，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強p0取1.0105Pa） 6、一個圓柱形的豎直的井里存有一定量的水，井的側(cè)面和底部是密閉的，在井中固定地插著一根兩端開口的薄壁圓管，管和井共軸，管下端未觸及井底，在圓管內(nèi)有一不漏氣的活塞，它可沿圓管上下滑動，開始時，管內(nèi)外水面相齊，且活塞恰好觸及水面，如圖所示，現(xiàn)用卷揚機通過繩子對活塞施加一個向上的力F，使活塞緩慢向上移動，已知管筒半徑r=0.100m,井的半徑R=2r，水的密度=1.00103Kg/m3，大氣壓強為P0=1.00103Pa，求活塞上升H=9.00m的過程中拉力F所做的功。（井和管在水面以上及水面以下的部

5、分足夠長，不計活塞質(zhì)量，不計摩擦，重力加速度g=10m/s2）。7、利用“驗證玻意耳一馬略特定律”的實驗裝置來驗證查理定律（1）為了完成這個實驗，除了圖中給出的器材外，還需要氣壓計、托盤天平、熱水、涼水和 （2）必須進行的實驗步驟有：1用托盤天平稱出活塞和框架的質(zhì)量M用氣壓計讀出實驗室中的大氣壓強按圖安裝器材，在框架兩側(cè)掛上鉤碼，使注射器的下半部分位于量杯之中往量杯中加人適量的涼水，使注射器內(nèi)的空氣柱位于水面之下過幾分鐘后，記下鉤碼的質(zhì)量和活塞下表面的位置同時 2在量杯中加些熱水，過幾分鐘后在框架兩側(cè)加掛適當(dāng)質(zhì)量的鉤碼，使，記下鉤碼的質(zhì)量同時， 3把步驟2重復(fù)4次（3）可用作圖法來驗證查理定律

6、是否成立，該圖線的橫坐標(biāo)所代表的物理量及其單位是，縱坐標(biāo)所代表的物理量及其單位是8、如圖是用導(dǎo)熱性能良好的材料制成的實驗氣體裝置，開始時長度為22cm，現(xiàn)用豎直向下的外力F壓縮氣體，使封閉的空氣柱長度變?yōu)?1cm，人對活塞做功100J，大氣壓強為Pa，不計活塞的重力。問： (1)若用足夠長的時間緩慢壓縮，求壓縮后的氣體的壓強為多大。(2)若以適當(dāng)?shù)乃俣葔嚎s氣體，向外散失的熱量為20J，試求大氣壓力對活塞所做的功以及氣體的內(nèi)能增加量(活塞的橫截面積S=10cm2)9、某登山運動員在一次攀登珠穆朗瑪峰的過程中，在接近山頂時他裸露在手腕上的防水手表的表盤玻璃突然爆裂了，而手表沒有受到任何撞擊該手表出

7、廠時給出的參數(shù)為：270C時表內(nèi)氣體壓強為1Ox 105Pa(常溫下的大氣壓強值)，當(dāng)內(nèi)外壓強差超過6.0x104pa時表盤玻璃將爆裂當(dāng)時登山運動員攜帶的溫度計的讀數(shù)是-210C，表內(nèi)氣體體積的變化可忽略不計(1)通過計算判斷手表的表盤玻璃是向外爆裂還是向內(nèi)爆裂? (2)當(dāng)時外界的大氣壓強為多少?10、如圖所示，水平放置的圓筒形氣缸與一裝有水銀的U形管相連，氣缸中封閉一定質(zhì)量的理想氣體開始時U形管兩臂中水銀面齊平，活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時氣體體積為400mL若用力F緩慢向左推動活塞，使活塞向左移動一段距離后，U形管兩臂中的高度差為25cm，已知外界大氣壓強為750毫米汞柱，不計活塞與氣缸內(nèi)壁間的

8、摩擦，試回答下列問題： (1)簡要說明氣缸內(nèi)氣體對活塞的壓力是怎樣產(chǎn)生的；(2)活塞移動過程中，氣體內(nèi)能如何變化?(3)求活塞移動后氣體的體積11、如圖所示是一個右端開口的圓筒形氣缸，活塞可以在氣缸內(nèi)自由滑動活塞將一定量的理想氣體封閉在氣缸內(nèi)，此時氣體的溫度為27若給氣缸加熱，使氣體溫度升高，讓氣體推動活塞從MN緩慢地移到已知大氣壓強P0=1105Pa求：(1)當(dāng)活塞到達后氣體的溫度(2)把活塞鎖定在位置上，讓氣體的溫度緩慢地變回到27，此時氣體的壓強是多少?畫出在此過程中氣體壓強P隨溫度T變化的圖象12、如圖所示，截面均勻的U形玻璃細(xì)管兩端都開口，玻璃管足夠長，管內(nèi)有兩段水銀柱封閉著一段空氣

9、柱，若氣柱溫度是270C時，空氣柱在U形管的左側(cè)，A、B兩點之間封閉著的空氣柱長為15cm，U形管底邊長CD=10cm，AC高為5cm。已知此時的大氣壓強為75cmHg。（1）若保持氣體的溫度不變，從U形管左側(cè)管口處緩慢地再注入25cm長的水銀柱，則管內(nèi)空氣柱長度為多少？某同學(xué)是這樣解的：對AB部分氣體，初態(tài)p1=100cmHg，V1=15Scm3，末態(tài)p2=125cmHg，V2=LScm3，則由玻意耳定律p1V1=p2V2解得管內(nèi)空氣柱長度L=12cm。以上解法是否正確，請作出判斷并說明理由，如不正確則還須求出此時管內(nèi)空氣柱的實際長度為多少？（2）為了使這段空氣柱長度恢復(fù)到15cm，且回到A

10、、B兩點之間，可以向U形管中再注入一些水銀，且改變氣體的溫度。問：應(yīng)從哪一側(cè)管口注入多長的水銀柱？氣體的溫度變?yōu)槎嗌伲?3、有同學(xué)在做“研究溫度不變時氣體的壓強跟體積的關(guān)系”實驗時，用連接計算機的壓強傳感器直接測得注射器內(nèi)氣體的壓強值。緩慢推動活塞，使注射器內(nèi)空氣柱從初始體積20.0ml變?yōu)?2.0ml。實驗共測了5次，每次體積值直接從注射器的刻度上讀出并輸入計算機，同時由壓強傳感器，測得對應(yīng)體積的壓強值。實驗完成后，計算機屏幕上立刻顯示出如下表中所示的實驗結(jié)果。序號V （ml）P （105Pa）PV （105Paml）120.01.001020.020218.01.095219.714316

11、.01.231319.701414.01.403019.642512.01.635119.621（1）仔細(xì)觀察不難發(fā)現(xiàn)，pV（105Paml）一欄中的數(shù)值越來越小，造成這一現(xiàn)象的可能原因是A實驗時注射器活塞與筒壁間的摩擦力不斷增大。B實驗時環(huán)境溫度增大了。C實驗時外界大氣壓強發(fā)生了變化。D實驗時注射器內(nèi)的空氣向外發(fā)生了泄漏。（2）根據(jù)你在（1）中的選擇，說明為了減小誤差，應(yīng)采取的措施是： 14、如圖所示，豎直放置的氣缸內(nèi)盛有氣體，上面被一活塞蓋住，活塞通過勁度系數(shù)k600N/m的彈簧與氣缸相連接，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，已知此時外界大氣壓強p01.00105N/m2，活塞到缸底的距離l0.500m，

12、缸內(nèi)橫截面積S1.00102m2，今在等溫條件下將活塞緩慢上提到距缸底為2l處，此時提力為F500N，彈簧的原長l0應(yīng)為多少？若提力為F700N，彈簧的原長l0又應(yīng)為多少？不計摩擦及活塞和彈簧的質(zhì)量，并假定在整個過程中，氣缸不漏氣，彈簧都遵從胡克定律。15、如圖是用導(dǎo)熱性能良好的材料制成的實驗氣體裝置，開始時長度為22cm，現(xiàn)用豎直向下的外力F壓縮氣體，使封閉的空氣柱長度變?yōu)?1cm，人對活塞做功100J，大氣壓強為Pa，不計活塞的重力。問：(1)若用足夠長的時間緩慢壓縮，求壓縮后的氣體的壓強為多大。(2)若以適當(dāng)?shù)乃俣葔嚎s氣體，向外散失的熱量為20J，試求大氣壓力對活塞所做的功以及氣體的內(nèi)能

13、增加量(活塞的橫截面積S=10cm2)16、如圖a所示，水平放置的均勻玻璃管內(nèi)，一段長為h=25cm的水銀柱封閉了長為L0=20cm 、溫度為t0=27的理想氣體，大氣壓強P0=75cmHg。將玻璃管緩慢地轉(zhuǎn)過90o角，使它開口向上，并將封閉端浸入熱水中（如圖b），待穩(wěn)定后，測得玻璃管內(nèi)封閉氣柱的長度L1=17.5cm，（1）此時管內(nèi)封閉氣體的溫度t1是多少？（2）若用薄塞將管口封閉，此時水銀上部封閉氣柱的長度為。保持水銀上部封閉氣體的溫度不變，對水銀下面的氣體加熱，當(dāng)上面氣柱長度的減少量時，下面氣體的溫度是多少？17、如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，再由狀態(tài)B變化到狀態(tài)C.

14、已知狀態(tài)A的溫度為300 K.求氣體在狀態(tài)B的溫度；由狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的過程中，氣體是吸熱還是放熱？簡要說明理由18、氣缸長為L=1m（氣缸的厚度可忽略不計），固定在水平面上，氣缸中有橫截面積為S=100cm2的光滑活塞，活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，當(dāng)溫度為t=27，大氣壓為p0=1105Pa時，氣柱長度為L0=0.4m?，F(xiàn)緩慢拉動活塞，拉力最大值為F=500N，求：如果溫度保持不變，能否將活塞從氣缸中拉出？保持拉力最大值不變，氣缸中氣體溫度至少為多少攝氏度時，才能將活塞從氣缸中拉出？ 19、如圖為氣壓式保溫瓶的原理圖，保溫瓶內(nèi)水面與出水口的高度差為h， 瓶內(nèi)密封的空氣體積為V， 設(shè)水的密

15、度為p，大氣壓強為 po，欲使水從出水口流出，(設(shè)瓶內(nèi)曲管的體積不計，壓水前水面以上管內(nèi)無水，溫度保持不變，各物理量的單位均為國際單位)求:瓶內(nèi)空氣壓縮量v至少為多少? 20、一圓柱形氣缸，質(zhì)量M為10 kg，總長度L為40 cm，內(nèi)有一厚度不計的活塞，質(zhì)量m為5 kg，截面積S為50 cm2，活塞與氣缸壁間摩擦不計，但不漏氣，當(dāng)外界大氣壓強p0為1105 Pa，溫度t0為7C時，如果用繩子系住活塞將氣缸懸掛起來，如圖所示，氣缸內(nèi)氣體柱的高L1為35 cm，g取10 m/s2求：此時氣缸內(nèi)氣體的壓強；當(dāng)溫度升高到多少攝氏度時，活塞與氣缸將分離 答案1、14.4cm2、以活塞為研究對象，受力情況

16、如圖5所示，由牛頓第二定律有pS-p0S=ma所以 p=p0+Ma/S3、(1)CD(2)由活塞受力平衡，p0+=p氣體對外做功W=pSh=p0Sh+mgh內(nèi)能的變化量E=Q-W=Pt-mgh- p0Sh4、常溫時，氣體溫度T1=300K，爆炸時氣體溫度T2=2073K，所以煤氣爆炸時廚房內(nèi)氣體產(chǎn)生的壓強約為P2=P1T2/T1=12073/3007atm。（5分）（2）摧毀的門窗玻璃做平拋運動，設(shè)初速度為v0，則有 x=v0t，y=gt2/2得v01000m/s （5分）5、（2分） （2分）（4分） t2=T2273=1276、解：從開始提升到活塞 升至內(nèi)外水面高度差為的過程中，活塞始終與

17、管內(nèi)液體接觸。（再提生活塞時，活塞和水面之間將出現(xiàn)真空，另行討論。）設(shè)活塞上升距離為h1,管外液面下降距離為h2。因液體體積不變，有得題給H=9mh1，由此可知確實有活塞下面是真空的一段過程?；钊苿泳嚯x從零到h1的過程中，對于水和活塞這個整體，其機械能的增量應(yīng)等于除重力以外其它力所作的功，因為始終無動能，所以機械能的增量也就等于重力勢能增量，即其他力有管內(nèi)、外的大氣壓力和拉力F，因為液體不可壓縮，所以管內(nèi)、外大氣壓力做的總功故外力做功就只是拉力F做的功，由功能關(guān)系知即活塞移動距離從h1到H的過程中，液面不變，F(xiàn)是恒力做功所求拉力F做的總功為7、（1）溫度計（2）1用溫度計測出杯中水的濕度。2

18、使活塞下表面再恢復(fù)到步驟1中的位置。同時用溫度計測量水的溫度。（3）溫度，（或K）；壓強，Pa。（縱、橫坐標(biāo)互換也對）8、(1)封閉空氣柱的初狀態(tài)壓強P1=1105Pa 體積V1=22S封閉空氣柱的末狀態(tài)體積V2=11S由玻馬定律知 P1V1=P2V2 所以P2=2105 Pa (2)大氣壓力對活塞所做的功W1=P0Sh=11 J由熱力學(xué)第一定律W1+W2+Q=U 所以U=11J+100J20J=91 J9、解：(1)以表內(nèi)氣體為研究對象，初狀態(tài)的壓強為置p1=1.0x105pa 溫度為T1=273+27=300K 其末狀態(tài)的壓強為P2，溫度為T2=27321=252K 根據(jù)氣體的狀態(tài)方程，有

19、 解得： 如果手表的表盤玻璃是向內(nèi)爆裂的，則外界的大氣壓強為： ，大于山腳下的大氣壓強(即常溫下的大氣壓強)，這顯然是不可能的 所以可判斷手表的表盤玻璃是向外爆裂 (2)當(dāng)時外界的大氣壓強為：10、解：(1)大量氣體分子不斷碰撞活塞，從而對活塞產(chǎn)生持續(xù)的壓力 (2)氣體做等溫變化，內(nèi)能不變 (3) 氣體做等溫變化，根據(jù)玻意耳定律 11、解：(1)此過程為等壓變化過程 由 得 (2)此過程為等容變化過程，由查理定律得： 解得 =0.5 如圖：12、解：（1）不正確。 因為ACE段水銀柱總長只有45cm，所以在左側(cè)緩慢加入25cm長水銀柱后，左側(cè)豎直管中只可能保留45cm長的水銀柱。故末狀態(tài)的壓強

20、不為125cmHg。已知 p1=100cmHg，V1=15S，T1=300K； p2=（75+45）cmHg=120 cmHg，V2=l2S p1 V1= p2 V2 得 L2=12.5cm （2）由水銀柱的平衡條件可知向右側(cè)注入25cm長的水銀柱才能使空氣柱回到A、B之間。 這時空氣柱的壓強為 p3=（75+50）cmHg=125 cmHg 由查理定律 得 T3=375K 13、（1）D （2）在注射器活塞上涂上潤滑油增加密封性14、解答一：設(shè)彈簧的原長為，氣體原來壓強為p，后來為p，則由玻意耳定律可得plp2 在原來狀態(tài)下，活塞受力如圖1所示，由力學(xué)平衡可得pSp0Sk(-) 在后來狀態(tài)下

21、,活塞受力如圖2所示,由力學(xué)平衡可得pSFp0Sk(2) 由、聯(lián)立解得： 由式得： 當(dāng)F500N時，由式得p0.4p0 再代入式得1.50m，可見在整個過程中彈簧始終處于壓縮狀態(tài)。當(dāng)F700N時，由式得p0.8p0 再代入式得0.833m，可見在過程開始時彈簧處于壓縮狀態(tài)，當(dāng)活塞提高到距缸底距離超過0.833m后，彈簧被拉伸。解答二：設(shè)開始時彈簧的壓縮量為(當(dāng)?shù)贸鰹樨?fù)值則表示開始時彈簧被拉長)，原長為。依題意得方程：p0SpSkx p0SpSk(2x)F pS2(l0x) pS(x) lx 由、式聯(lián)立，解得： 當(dāng)F500 N時，代入式，得x1.00 m，1.50 m。當(dāng)F700 N時，代入式，