20xx人教版高中物理選修3-3第八章氣體學(xué)案練習(xí)-資料下載頁(yè)
2025-11-19 05:43本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】在考慮與氣體接觸的液柱所產(chǎn)生的附加壓強(qiáng)p＝ρgh時(shí)，應(yīng)特別注意h是。表示液面間豎直高度，不一定是液柱長(zhǎng)度．。求由液體封閉的氣體壓強(qiáng)，應(yīng)選擇最低液面列平衡方程．。缸)進(jìn)行受力分析，列合力平衡方程．。塞、汽缸等物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)．解決這類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵是要明確研究。對(duì)象，分析研究對(duì)象的受力情況，再根據(jù)運(yùn)動(dòng)情況，列研究對(duì)象的平衡方程或牛。例1一段長(zhǎng)為L(zhǎng)的汞柱在均勻玻璃管中封住一定質(zhì)量的氣體，若將玻璃管。柱的橫截面積為S，則有pS＋ρgLSsinθ＝p0S，p＝p0－ρgLsin. 小的水平恒定加速度向右運(yùn)動(dòng)，穩(wěn)定時(shí)發(fā)現(xiàn)活塞相對(duì)于汽缸移動(dòng)了距離。氣壓強(qiáng)為p0，不計(jì)汽缸和活塞間的摩擦；且小車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)，大氣對(duì)活塞的壓強(qiáng)仍可。視為p0；整個(gè)過(guò)程溫度保持不變．求小車(chē)加速度的大小．。小車(chē)靜止時(shí)，在平衡情況下，汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)應(yīng)為p0，由玻意耳定律得。3．一定質(zhì)量的理想氣體發(fā)生狀態(tài)變化時(shí)，其狀態(tài)
【正文】 ． (10 分 )如圖 8 所示，長(zhǎng) 31 cm內(nèi)徑均勻的細(xì)玻璃管，開(kāi)口向上豎直放置，齊口水銀柱封住 10 cm長(zhǎng)的空氣柱，若把玻璃管在豎直平面內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng) 180176。后，發(fā)現(xiàn)水 銀柱長(zhǎng)度變?yōu)?15 cm，繼續(xù)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng) 180176。至開(kāi)口端向上．求： 圖 8 (1)大氣壓強(qiáng)的值； (2)末狀態(tài)時(shí)空氣柱的長(zhǎng)度． 答案 (1)75 cm Hg (2) cm 解析 (1)等溫變化 p1V1＝ p2V2 p1＝ p0＋ 21 cmHg p2＝ p0－ 15 cmHg (p0＋ 21) 10 S＝ (p0－ 15) 16 S 解得： p0＝ 75 cmHg. (2)由玻意耳定律得 p1V1＝ p3V3 p3＝ p0＋ 15 cmHg l3＝ p1l1p3＝ ?75＋ 21? 10 cm?75＋ 15? ＝ cm. 15． (10 分 )如圖 9 所示，足夠長(zhǎng)的圓柱形氣缸豎直放置，其橫截面積為 1 10－ 3 m2，氣缸內(nèi)有質(zhì)量 m＝ 2 kg的活塞，活塞與氣缸壁封閉良好，不計(jì)摩擦．開(kāi)始時(shí)活塞被銷(xiāo)子 K銷(xiāo)于如圖位置，離缸底 12 cm，此時(shí)氣缸內(nèi)被封閉氣體的壓強(qiáng) 105 Pa，溫度為 300 K．外界大氣壓為 105 Pa， g＝ 10 m/s2. 圖 9 (1)現(xiàn)對(duì)密閉氣體加熱，當(dāng)溫度升到 400 K 時(shí)，其壓強(qiáng)多大？ (2)若在此時(shí)拔去銷(xiāo)子 K，活塞開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它最后靜止在某一位置時(shí)，氣缸內(nèi)氣體的溫度為 360 K，則這時(shí)活塞離缸底的距離為多少？ 答案 (1)2 105 Pa (2)18 cm 解析 (1)氣體體積不變，由查理定律得 p1T1＝p2T2，即 105300 ＝p400 解得： p＝ 2 105 Pa (2)p3＝ p0＋ mg/S＝ 105 Pa T3＝ 360 K 由理想氣體狀態(tài)方程得 p1V1T1＝ p3V3T3，即 105 12300 ＝ 105 l3360 解得： l3＝ 18 cm. 16． (12 分 )如圖 10，兩個(gè)側(cè)壁絕熱、頂部和底部都導(dǎo)熱的相同汽缸直立放置，汽缸底部和頂部均有細(xì)管連通，頂部的細(xì)管帶有閥門(mén) V0，汽缸中各有一個(gè)絕熱活塞 (質(zhì)量不同，厚度可忽略 )．開(kāi)始時(shí) K 關(guān)閉，兩活塞下方和右活塞上方充有氣體 (可視為理想氣體 )，壓 強(qiáng)分別為 p0和 p03；左活塞在汽缸正中間，其上方為真空；右活塞上方氣體體積為 V04 .現(xiàn)使汽缸底與一恒溫?zé)嵩唇佑|，平衡后左活塞升至汽缸頂部，且與頂部剛好沒(méi)有接觸，然后打開(kāi) K，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，重新達(dá)到平衡．已知外界溫度為 T0，不計(jì)活塞與汽缸壁間的摩擦．求： 圖 10 (1)恒溫?zé)嵩吹臏囟?T； (2)重新達(dá)到平衡后左汽缸中活塞上方氣體的體積 Vx. 答案 (1)75T0 (2)12V0 解析 (1)與恒溫?zé)嵩唇佑|后，在 K 未打開(kāi)時(shí)，右活塞不動(dòng)，兩活塞下方氣體經(jīng)歷等壓過(guò)程，由蓋 — 呂薩克定律得 TT0＝7V045V04① 由此得 T＝ 75T0② (2)由初始狀態(tài)的力學(xué)平衡條件可知，左活塞的質(zhì)量比右 活塞的大，打開(kāi) K后，左活塞下降至某一位置，右活塞必須升至汽缸頂，才能滿足力學(xué)平衡條件．汽缸頂部與外界接觸，底部與恒溫?zé)嵩唇佑|，兩部分氣體各自經(jīng)歷等溫過(guò)程，設(shè)左活塞上方氣體壓強(qiáng)為 p，由玻意耳律得 pVx＝ p03 V04 ③ (p＋ p0)(2V0－ Vx)＝ p07V04 ④ 聯(lián)立 ③④ 式，得 6V2x－ V0Vx－ V20＝ 0，其解為 Vx＝ 12V0 另一個(gè)解 Vx＝－ 13V0，不符合題意，舍去．
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