20xx粵教版高中物理選修3-329習(xí)題課：理想氣體狀態(tài)方程與氣體實(shí)驗(yàn)定律的應(yīng)用(參考版)
2024-12-13 13:26本頁(yè)面
【正文】 ST2 解得： T2＝ 351K，則 t2＝ (351－ 273) ℃ ＝ 78℃ . 答案 78℃ 例 4 如圖 4 甲所示 ， 一導(dǎo)熱性能良好 、 內(nèi)壁光滑的氣缸水平放置 ， 橫截面積為 S＝ 2 10－ 3m 質(zhì)量為 m＝ 4kg、 厚度不計(jì)的活塞與氣缸底部之間封閉了一部分理想氣體 ， 此時(shí)活塞與氣缸底部之間的距離為 24cm， 在活塞的右側(cè) 12cm 處有一對(duì)與氣缸固定連接的卡環(huán) ， 氣體的溫度為 300K， 大氣壓強(qiáng) p0＝ ， 如圖乙所示 ， 取 g＝ 10m/s2.求 ： 圖 4 (1)活塞與氣缸底部之間的距離 ； (2)加熱到 675K 時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng) ． 解析 (1)p1＝ p0＝ 1 105Pa T1＝ 300K， V1＝ 24cm S p2＝ p0＋ mgS ＝ 105Pa T1＝ T2， V2＝ HS 由 p1V1＝ p2V2 解得 H＝ 20cm. (2)假設(shè)活塞能到達(dá)卡環(huán)處，則 T3＝ 675K， V3＝ 36cm S 由 p2V2T2＝ p3V3T3 得 p3＝ 105 Pap2＝ 105 Pa 所以活塞到達(dá)卡環(huán)處，氣體壓強(qiáng)為 105Pa. 答案 (1)20cm (2) 105Pa 1． (變質(zhì)量問(wèn)題 )某種噴霧器的貯液筒的總?cè)莘e為 ， 如圖 5所示 ， 裝入 6L 的藥液后再用密封蓋將貯液筒密封 ， 與貯液筒相連的活塞式打氣筒每次能壓入 300cm 1atm 的空氣 ， 設(shè)整個(gè)過(guò)程溫度保持不變 ， 求 ： (1)要使貯液筒中空氣的壓強(qiáng)達(dá)到 4atm， 打氣筒應(yīng)打壓幾次 ？ 圖 5 (2)在貯液筒中空氣的壓強(qiáng)達(dá)到 4atm 時(shí) ， 打開(kāi)噴嘴使其噴霧 ， 直到內(nèi)外氣體壓強(qiáng)相等 ， 這時(shí)筒內(nèi)還剩多少藥液 ？ 答案 (1)15 (2) 解析 (1)設(shè)每打一次氣，貯液筒內(nèi)增加的壓強(qiáng)為 p 由玻意耳定律得： 1atm 300cm3＝ 103cm3 p， p＝ 需打氣次數(shù) n＝ 4－ ＝ 15 (2)設(shè)停止噴霧時(shí)貯液筒內(nèi)氣體體積為 V 由玻意耳定律得： 4atm ＝ 1atm V V＝ 6L 故還剩藥液 － 6L＝ . 2． (液柱移動(dòng)問(wèn)題 )如圖 6所示 ， 兩端封閉 、 粗細(xì)均勻 、 豎直放置的玻璃管內(nèi) ， 有一長(zhǎng)為 h的水銀柱 ， 將管內(nèi)氣體分為兩部分 ． 已知 l2＝ 同的溫度 ， 管內(nèi)水銀柱將如何移動(dòng) ？ (原來(lái)溫度相同 ) 答案 向上移動(dòng) 圖6 解析 (1)假設(shè)法 假設(shè)升溫后水銀柱不動(dòng)，兩部分氣體都做等容變化，分別對(duì)兩部分氣體應(yīng)用查理定律： 上段： p2T2＝ p2′T2′，所以 p2′ ＝ T2′T2p2. Δp2＝ p2′ － p2＝ ?? ??T2′T2－ 1 p2＝ ΔT2T2p2. 同理，下段： Δp1＝ ΔT1T1p1. 又因?yàn)?ΔT2＝ ΔT1， T1＝ T2， p1＝ p2＋ hcmHg＞ p2， 所以 Δp1＞ Δp2，即水銀柱向上移動(dòng) ． (2)圖象法 在同一 p－ T 圖象上畫出兩段氣柱的等容線，如圖所示 ． 因在溫度相同時(shí)， p1＞ p2，得氣柱 l1等容線的斜率較大 ． 當(dāng)兩氣柱升高相同的溫度 ΔT時(shí)，其壓強(qiáng)的增量 Δp1＞ Δp2，所以水銀柱向上移動(dòng) ． 3． (理想氣體狀態(tài)方程 )鋼筒內(nèi)裝有 3kg 氣體 ， 溫度是 － 23℃ ， 壓強(qiáng)為 4atm， 如果用掉 1kg后溫度升高到 27℃ ， 求筒內(nèi)氣體壓強(qiáng) ． 答案 解析 將筒內(nèi)氣體看作理想氣體，以 2kg氣體為研究對(duì)象，設(shè)鋼筒的容積為 V， 初狀態(tài)： p1＝ 4atm， V1＝ 2V3 ， T1＝ 250K， 末狀態(tài)： V2＝ V， T2＝ 300K， 由理想氣體狀態(tài)方程得： p1V1T1＝ p2V2T2， 筒內(nèi)壓強(qiáng)： p2＝ p1V1T2V2T1＝4 23 300250 atm＝ . 4． (理想氣體狀態(tài)方程的綜合應(yīng)用 )如圖 7 所示 ，
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