黑龙江省大庆市喇中材料——气体的压强、体积、温度间的关系练习

1、 气体的压强、体积、温度间的关系练习1、如图所示，竖直放置的U形管，左端封闭右端开口，管内水银将长19cm的空气柱封在左管内，此时两管内水银面的高度差为4cm，大气压强为标准大气压75mmHg。现向右管内再注入水银，使空气柱长度减少1cm，若温度保持不变，则需注入水银柱的长度为多少?2、如图4所示，在以加速度a做加速运动的小车上，用质量为m的活塞将气体封闭在气缸内，外界大气压强为p0，活塞截面积为S，不计活塞与气缸间的摩擦，则气缸内气体的压强是多少？3、 如图所示，一气缸竖直放置，用一质量为m的活塞在缸内封闭了一定量的理想气体，在气缸的底部安装有一根电热丝，用导线和外界电源相连，已知气缸壁和活

2、塞都是绝热的，气缸壁与活塞间接触光滑且不漏气现接通电源，电热丝对缸内气体缓慢加热 (1)关于气缸内气体，下列说法正确的是_ A单位时间内气缸单位面积上气体分子撞击次数减少 B所有分子的速率都增加 C分子平均动能增大 D对外做功，内能减少 (2)设活塞横截面积为S，外界大气压强为p0，电热丝热功率为P，测得通电t时间内活塞缓慢向上移动高度h，求： 气缸内气体压强的大小； t时间缸内气体对外所做的功和内能的变化量4、管道煤气是由水煤气和焦炉煤气混合而成的。某住宅四楼（高约10m）居民家厨房发生管道煤气泄漏事故，急救人员迅速赶往现场，护送伤员及煤气中毒者去医院抢救。（1）煤气爆炸时厨房温度迅速升高到

3、18000C，估算此时产生的气体压强约为多少大气压？（已知一定质量的气体在体积不变时的压强与热力学温度成正比）（2）产生的高压可摧毁门窗及其他室内设施，调查人员在损坏的窗外草地上发现飞得最远的玻璃片离该楼墙脚的距离为14m，假设该碎片是被水平推出的，试估算气体爆炸初期的速度。（经验表明该速度约为玻璃碎片飞出时最大速度的100倍）5、如图，圆柱形气缸倒置在水平粗糙的地面上，气缸内部有一定质量的空气，气缸质量为10kg，缸壁厚度不计，活塞质量为5kg，其横截面积为50cm2，与缸壁摩擦力不计，在缸内气体温度为27时，活塞刚好与地面相接触但无压力，现对气缸传热，使气缸内气体温度上升，求当气缸壁与地面

4、接触处无压力时，缸内气体温度是多少摄氏度？（g取10m/s2，标准大气压强p0取1.0105Pa） 6、一个圆柱形的竖直的井里存有一定量的水，井的侧面和底部是密闭的，在井中固定地插着一根两端开口的薄壁圆管，管和井共轴，管下端未触及井底，在圆管内有一不漏气的活塞，它可沿圆管上下滑动，开始时，管内外水面相齐，且活塞恰好触及水面，如图所示，现用卷扬机通过绳子对活塞施加一个向上的力F，使活塞缓慢向上移动，已知管筒半径r=0.100m,井的半径R=2r，水的密度=1.00103Kg/m3，大气压强为P0=1.00103Pa，求活塞上升H=9.00m的过程中拉力F所做的功。（井和管在水面以上及水面以下的部

5、分足够长，不计活塞质量，不计摩擦，重力加速度g=10m/s2）。7、利用“验证玻意耳一马略特定律”的实验装置来验证查理定律（1）为了完成这个实验，除了图中给出的器材外，还需要气压计、托盘天平、热水、凉水和 （2）必须进行的实验步骤有：1用托盘天平称出活塞和框架的质量M用气压计读出实验室中的大气压强按图安装器材，在框架两侧挂上钩码，使注射器的下半部分位于量杯之中往量杯中加人适量的凉水，使注射器内的空气柱位于水面之下过几分钟后，记下钩码的质量和活塞下表面的位置同时 2在量杯中加些热水，过几分钟后在框架两侧加挂适当质量的钩码，使，记下钩码的质量同时， 3把步骤2重复4次（3）可用作图法来验证查理定律

6、是否成立，该图线的横坐标所代表的物理量及其单位是，纵坐标所代表的物理量及其单位是8、如图是用导热性能良好的材料制成的实验气体装置，开始时长度为22cm，现用竖直向下的外力F压缩气体，使封闭的空气柱长度变为11cm，人对活塞做功100J，大气压强为Pa，不计活塞的重力。问： (1)若用足够长的时间缓慢压缩，求压缩后的气体的压强为多大。(2)若以适当的速度压缩气体，向外散失的热量为20J，试求大气压力对活塞所做的功以及气体的内能增加量(活塞的横截面积S=10cm2)9、某登山运动员在一次攀登珠穆朗玛峰的过程中，在接近山顶时他裸露在手腕上的防水手表的表盘玻璃突然爆裂了，而手表没有受到任何撞击该手表出

7、厂时给出的参数为：270C时表内气体压强为1Ox 105Pa(常温下的大气压强值)，当内外压强差超过6.0x104pa时表盘玻璃将爆裂当时登山运动员携带的温度计的读数是-210C，表内气体体积的变化可忽略不计(1)通过计算判断手表的表盘玻璃是向外爆裂还是向内爆裂? (2)当时外界的大气压强为多少?10、如图所示，水平放置的圆筒形气缸与一装有水银的U形管相连，气缸中封闭一定质量的理想气体开始时U形管两臂中水银面齐平，活塞处于静止状态，此时气体体积为400mL若用力F缓慢向左推动活塞，使活塞向左移动一段距离后，U形管两臂中的高度差为25cm，已知外界大气压强为750毫米汞柱，不计活塞与气缸内壁间的

8、摩擦，试回答下列问题： (1)简要说明气缸内气体对活塞的压力是怎样产生的；(2)活塞移动过程中，气体内能如何变化?(3)求活塞移动后气体的体积11、如图所示是一个右端开口的圆筒形气缸，活塞可以在气缸内自由滑动活塞将一定量的理想气体封闭在气缸内，此时气体的温度为27若给气缸加热，使气体温度升高，让气体推动活塞从MN缓慢地移到已知大气压强P0=1105Pa求：(1)当活塞到达后气体的温度(2)把活塞锁定在位置上，让气体的温度缓慢地变回到27，此时气体的压强是多少?画出在此过程中气体压强P随温度T变化的图象12、如图所示，截面均匀的U形玻璃细管两端都开口，玻璃管足够长，管内有两段水银柱封闭着一段空气

9、柱，若气柱温度是270C时，空气柱在U形管的左侧，A、B两点之间封闭着的空气柱长为15cm，U形管底边长CD=10cm，AC高为5cm。已知此时的大气压强为75cmHg。（1）若保持气体的温度不变，从U形管左侧管口处缓慢地再注入25cm长的水银柱，则管内空气柱长度为多少？某同学是这样解的：对AB部分气体，初态p1=100cmHg，V1=15Scm3，末态p2=125cmHg，V2=LScm3，则由玻意耳定律p1V1=p2V2解得管内空气柱长度L=12cm。以上解法是否正确，请作出判断并说明理由，如不正确则还须求出此时管内空气柱的实际长度为多少？（2）为了使这段空气柱长度恢复到15cm，且回到A

10、、B两点之间，可以向U形管中再注入一些水银，且改变气体的温度。问：应从哪一侧管口注入多长的水银柱？气体的温度变为多少？13、有同学在做“研究温度不变时气体的压强跟体积的关系”实验时，用连接计算机的压强传感器直接测得注射器内气体的压强值。缓慢推动活塞，使注射器内空气柱从初始体积20.0ml变为12.0ml。实验共测了5次，每次体积值直接从注射器的刻度上读出并输入计算机，同时由压强传感器，测得对应体积的压强值。实验完成后，计算机屏幕上立刻显示出如下表中所示的实验结果。序号V （ml）P （105Pa）PV （105Paml）120.01.001020.020218.01.095219.714316

11、.01.231319.701414.01.403019.642512.01.635119.621（1）仔细观察不难发现，pV（105Paml）一栏中的数值越来越小，造成这一现象的可能原因是A实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力不断增大。B实验时环境温度增大了。C实验时外界大气压强发生了变化。D实验时注射器内的空气向外发生了泄漏。（2）根据你在（1）中的选择，说明为了减小误差，应采取的措施是： 14、如图所示，竖直放置的气缸内盛有气体，上面被一活塞盖住，活塞通过劲度系数k600N/m的弹簧与气缸相连接，系统处于平衡状态，已知此时外界大气压强p01.00105N/m2，活塞到缸底的距离l0.500m，

12、缸内横截面积S1.00102m2，今在等温条件下将活塞缓慢上提到距缸底为2l处，此时提力为F500N，弹簧的原长l0应为多少？若提力为F700N，弹簧的原长l0又应为多少？不计摩擦及活塞和弹簧的质量，并假定在整个过程中，气缸不漏气，弹簧都遵从胡克定律。15、如图是用导热性能良好的材料制成的实验气体装置，开始时长度为22cm，现用竖直向下的外力F压缩气体，使封闭的空气柱长度变为11cm，人对活塞做功100J，大气压强为Pa，不计活塞的重力。问：(1)若用足够长的时间缓慢压缩，求压缩后的气体的压强为多大。(2)若以适当的速度压缩气体，向外散失的热量为20J，试求大气压力对活塞所做的功以及气体的内能

13、增加量(活塞的横截面积S=10cm2)16、如图a所示，水平放置的均匀玻璃管内，一段长为h=25cm的水银柱封闭了长为L0=20cm 、温度为t0=27的理想气体，大气压强P0=75cmHg。将玻璃管缓慢地转过90o角，使它开口向上，并将封闭端浸入热水中（如图b），待稳定后，测得玻璃管内封闭气柱的长度L1=17.5cm，（1）此时管内封闭气体的温度t1是多少？（2）若用薄塞将管口封闭，此时水银上部封闭气柱的长度为。保持水银上部封闭气体的温度不变，对水银下面的气体加热，当上面气柱长度的减少量时，下面气体的温度是多少？17、如图所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再由状态B变化到状态C.

14、已知状态A的温度为300 K.求气体在状态B的温度；由状态B变化到状态C的过程中，气体是吸热还是放热？简要说明理由18、气缸长为L=1m（气缸的厚度可忽略不计），固定在水平面上，气缸中有横截面积为S=100cm2的光滑活塞，活塞封闭了一定质量的理想气体，当温度为t=27，大气压为p0=1105Pa时，气柱长度为L0=0.4m。现缓慢拉动活塞，拉力最大值为F=500N，求：如果温度保持不变，能否将活塞从气缸中拉出？保持拉力最大值不变，气缸中气体温度至少为多少摄氏度时，才能将活塞从气缸中拉出？ 19、如图为气压式保温瓶的原理图，保温瓶内水面与出水口的高度差为h， 瓶内密封的空气体积为V， 设水的密

15、度为p，大气压强为 po，欲使水从出水口流出，(设瓶内曲管的体积不计，压水前水面以上管内无水，温度保持不变，各物理量的单位均为国际单位)求:瓶内空气压缩量v至少为多少? 20、一圆柱形气缸，质量M为10 kg，总长度L为40 cm，内有一厚度不计的活塞，质量m为5 kg，截面积S为50 cm2，活塞与气缸壁间摩擦不计，但不漏气，当外界大气压强p0为1105 Pa，温度t0为7C时，如果用绳子系住活塞将气缸悬挂起来，如图所示，气缸内气体柱的高L1为35 cm，g取10 m/s2求：此时气缸内气体的压强；当温度升高到多少摄氏度时，活塞与气缸将分离 答案1、14.4cm2、以活塞为研究对象，受力情况

16、如图5所示，由牛顿第二定律有pS-p0S=ma所以 p=p0+Ma/S3、(1)CD(2)由活塞受力平衡，p0+=p气体对外做功W=pSh=p0Sh+mgh内能的变化量E=Q-W=Pt-mgh- p0Sh4、常温时，气体温度T1=300K，爆炸时气体温度T2=2073K，所以煤气爆炸时厨房内气体产生的压强约为P2=P1T2/T1=12073/3007atm。（5分）（2）摧毁的门窗玻璃做平抛运动，设初速度为v0，则有 x=v0t，y=gt2/2得v01000m/s （5分）5、（2分） （2分）（4分） t2=T2273=1276、解：从开始提升到活塞 升至内外水面高度差为的过程中，活塞始终与

17、管内液体接触。（再提生活塞时，活塞和水面之间将出现真空，另行讨论。）设活塞上升距离为h1,管外液面下降距离为h2。因液体体积不变，有得题给H=9mh1，由此可知确实有活塞下面是真空的一段过程。活塞移动距离从零到h1的过程中，对于水和活塞这个整体，其机械能的增量应等于除重力以外其它力所作的功，因为始终无动能，所以机械能的增量也就等于重力势能增量，即其他力有管内、外的大气压力和拉力F，因为液体不可压缩，所以管内、外大气压力做的总功故外力做功就只是拉力F做的功，由功能关系知即活塞移动距离从h1到H的过程中，液面不变，F是恒力做功所求拉力F做的总功为7、（1）温度计（2）1用温度计测出杯中水的湿度。2

18、使活塞下表面再恢复到步骤1中的位置。同时用温度计测量水的温度。（3）温度，（或K）；压强，Pa。（纵、横坐标互换也对）8、(1)封闭空气柱的初状态压强P1=1105Pa 体积V1=22S封闭空气柱的末状态体积V2=11S由玻马定律知 P1V1=P2V2 所以P2=2105 Pa (2)大气压力对活塞所做的功W1=P0Sh=11 J由热力学第一定律W1+W2+Q=U 所以U=11J+100J20J=91 J9、解：(1)以表内气体为研究对象，初状态的压强为置p1=1.0x105pa 温度为T1=273+27=300K 其末状态的压强为P2，温度为T2=27321=252K 根据气体的状态方程，有

19、 解得： 如果手表的表盘玻璃是向内爆裂的，则外界的大气压强为： ，大于山脚下的大气压强(即常温下的大气压强)，这显然是不可能的 所以可判断手表的表盘玻璃是向外爆裂 (2)当时外界的大气压强为：10、解：(1)大量气体分子不断碰撞活塞，从而对活塞产生持续的压力 (2)气体做等温变化，内能不变 (3) 气体做等温变化，根据玻意耳定律 11、解：(1)此过程为等压变化过程 由 得 (2)此过程为等容变化过程，由查理定律得： 解得 =0.5 如图：12、解：（1）不正确。 因为ACE段水银柱总长只有45cm，所以在左侧缓慢加入25cm长水银柱后，左侧竖直管中只可能保留45cm长的水银柱。故末状态的压强

20、不为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）由水银柱的平衡条件可知向右侧注入25cm长的水银柱才能使空气柱回到A、B之间。 这时空气柱的压强为 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润滑油增加密封性14、解答一：设弹簧的原长为，气体原来压强为p，后来为p，则由玻意耳定律可得plp2 在原来状态下，活塞受力如图1所示，由力学平衡可得pSp0Sk(-) 在后来状态下

21、,活塞受力如图2所示,由力学平衡可得pSFp0Sk(2) 由、联立解得： 由式得： 当F500N时，由式得p0.4p0 再代入式得1.50m，可见在整个过程中弹簧始终处于压缩状态。当F700N时，由式得p0.8p0 再代入式得0.833m，可见在过程开始时弹簧处于压缩状态，当活塞提高到距缸底距离超过0.833m后，弹簧被拉伸。解答二：设开始时弹簧的压缩量为(当得出为负值则表示开始时弹簧被拉长)，原长为。依题意得方程：p0SpSkx p0SpSk(2x)F pS2(l0x) pS(x) lx 由、式联立，解得： 当F500 N时，代入式，得x1.00 m，1.50 m。当F700 N时，代入式，