高考物理题《气体实验定律》试题巩固(2017年最新版)(九)

时间:2017-08-09 07:46:39

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1、计算题  某同学将广口瓶开口向上放入77℃热水杯中,待热平衡后,用一个剥去蛋壳的熟鸡蛋(最粗处横截面略大于瓶口横截面)恰好封住瓶口,如图所示。当热水杯中水温缓慢降至42℃时,观察到鸡蛋缓慢落入瓶中。已知大气压强p0=1.0×105Pa,瓶口面积S=1.0×10-3m2,熟鸡蛋质量G=0.50N。求:
(1)温度为42℃时广口瓶内的压强变为多大?
(2)当熟鸡蛋缓慢落入瓶中时与瓶口间的阻力多大?



参考答案:解:(1)广口瓶内的空气状态为:

根据查理定律
×1.0×105Pa=0.9×105 Pa
(2)当熟鸡蛋缓慢时,根据力的平衡,有
G+p0S =p2S+f
即f=G+(p0-p2)S=[0.50+(1.0×105-0.9×105)×1.0×10-3]N=10.5N


本题解析:


本题难度:一般



2、计算题  如图所示,某压缩式喷雾器储液桶的容量是5.7×10-3m3.往桶内倒入4.2×10-3m3的药液后开始打气,打气过程中药液不会向外喷出.如果每次能打进2.5×10-4m3.压强为1atm的空气。
(1) 要使喷雾器内空气的压强达到4atm应打气几次?
(2) 这个压强能否使喷雾器内的药液全部喷完?简单说明为什么。


参考答案:(1)


本题解析:(1)设标准大气压为p0,药桶中空气的体积为V,打气N次后,喷雾器中的空气压强达到4标准大气压,打入的气体在标准大气压下的体积为V0 N。根据玻意耳定律
p0(V+V0 N)=4p0V?
其中:V=5.7×10-3-4.2×10-3=1.5×10-3m3
代人数值后解得N=18?(2)药液可以全部喷出
N=18? ------------7分
(2)当空气完全充满药桶后,如果空气压强仍然大于大气压,则药液可以全部喷出。由玻意耳定律4p0V=p1 V1?, V1=5.7×10-3m3
解得p1=1.053 p0 >? p0
可见,药液可以全部喷出。------------7分


本题难度:简单



3、简答题  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所示.
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(1)实验中应保持不变的参量是______;所研究的对象是______.
(2)下表表格中记录了实验中5组数据,由表中数据可得出的结论是:______.若要作出图线证明此结论,应作______图线.
(3)表中最后一组数据偏差较大,其可能原因是:______.

实验次数压强P(kPa)体积V(cm3)PV(Pa?m3)
1
99.5
20
1.990
2
108.5
18
1.953
3
123.5
16
1.976
4
141.0
14
1.974
5
155.5
12
1.866


参考答案:(1)探究气体的压强和体积的关系,要保持温度一定;研究的气是体针筒封闭一定质量的气体;
(2)由表格数据可得:在误差范围内,一定质量的气体,温度不变时,PV乘积为一定值,即压强与体积成正比,为了图象直观,应做P-1V图象
(3)根据理想气体状态方程PVT=C,有PV=CT,常数C由气体的质量决定,根据温度不变的情况下,出现乘积变小,则可能是气体的质量减小,即实验时注射器的空气向外发生了泄漏.
故答案为;(1)温度、注射器内气体
(2)误差范围内,一定质量的气体,温度不变时,压强与体积成反比;P-1V
(3)实验时注射器的空气向外发生了泄漏


本题解析:


本题难度:一般



4、计算题  如图所示,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)


参考答案:283.3(cm)


本题解析:
【错解分析】错解:此题是属于气体在等温情况下压强和体积的变化的题,可以利用玻意耳定律求解。
初态:p1=(750+100)=850(mmHg)
V1=150S(cm3)
设倒转后左臂空气柱长度增加x,如图所示,

则末态:p2=(750-100-2x)=(650-2x)(mmHg)
V2=(150+x)S(cm3)
由玻意耳定律有:p1V1=p2V2
即:850×150S=(650-2x)(150+x)S
整理得:2x2-350x+30000=0
由数学知识可知,当△=b2-4ac=3502-4×2×3000<0,方程无解。所以,这道题是一道没有解的题。
在解题时,之所以出现这样的情况,是因为解题者的思维是势导致的错误,上述解法是从空气柱仍在左臂的假设出发的,难道空气就不能进到右臂?显然,认为空气柱仍在左臂的假设是需要重新考虑的。
【正解】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)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)。
【点评】对于一道物理习题,应该从每个数值的物理意义去分析问题,而不能只单纯从数学运算的角度去制定。


本题难度:一般



5、计算题  【选修3-3选做题】
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。


参考答案: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


本题解析:


本题难度:一般




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