(10分)内壁光滑的导热气缸竖直浸放在盛有27℃温水的恒温水槽中,用不计质量的活塞封闭了压强为、体积为的理想气体。现在活塞上方缓缓倒上质量为的沙子,封闭气体的体

(10分)内壁光滑的导热气缸竖直浸放在盛有27℃温水的恒温水槽中,用不计质量的活塞封闭了压强为、体积为的理想气体。现在活塞上方缓缓倒上质量为的沙子,封闭气体的体

题型:不详难度:来源:
(10分)内壁光滑的导热气缸竖直浸放在盛有27℃温水的恒温水槽中,用不计质量的活塞封闭了压强为、体积为的理想气体。现在活塞上方缓缓倒上质量为的沙子,封闭气体的体积变为;然后将气缸移出水槽,经过缓慢降温,气体温度最终变为。已知活塞面积为,大气压强为,g取,求:

(i)气体体积V1
(ii)气缸内气体的最终体积V2(结果保留两位有效数字).
答案
(1)(2)
解析

试题分析:(ⅰ)气缸在水槽中,往活塞上方缓缓倒沙子过程中,气体发生等温变化
Pa        ①
根据玻意耳定律有
                       ②
解得:                           ③
(ⅱ)移除水槽后,气体发生等压变化,根据盖-吕萨克定律得:
                        ④
解得:                           ⑤
评分参考:第(ⅰ)问6分,①②③式各2分;第(ⅱ)问4分,④⑤式各2分。
举一反三
如图所示,由导热气缸和活塞封闭有一定质量的理想气体,活塞和气缸壁之间摩擦不计。已知大气压强,活塞面积,活塞质量m=4kg。环境温度不变,今在活塞上方逐渐加入细砂,使活塞缓慢下降,直到活塞距离底部的高度为初始的2/3。
(g取)

①上述过程中下列说法正确的是
A.缸内气体的内能一定增加
B.缸内气体的压强一定增加
C.单位时间内气体分子对活塞的碰撞次数不变
D.缸内气体将吸收热量
②试计算加入细砂的质量M
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(9分)如图,一上端开口,下端封闭的细长玻璃管,下部有长l1=66cm的水银柱,中间封有长l2=6.6cm的空气柱,上部有长l3=44cm的水银柱,此时水银面恰好与管口平齐。已知大气压强为Po=76cmHg。如果使玻璃管绕低端在竖直平面内缓慢地转动一周,求在开口向下和转回到原来位置时管中空气柱的长度。封入的气体可视为理想气体,在转动过程中没有发生漏气。

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(9分)如图所示,一定质量的理想气体被水银柱封闭在竖直玻璃管内,气柱长度为h.现继续向管内缓慢地添加部分水银,设水银质量为m(m未知)。水银添加完时,气柱长度变为h.再取质量为m的水银缓慢地添加在管内、外界大气压强保持不变.

①求第二次水银添加完时气柱的长度.
②若第二次水银添加完时气体温度为T0,现使气体温度缓慢升高.求气柱长度恢复到原来长度h时气体的温度.(水银未溢出玻璃管)
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1 mol任何气体在标准状况下的体积都是22.4 L.试估算温度为0℃,压强为2个标准大气压时单位体积内气体分子数目为           (结果保留两位有效数字).
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(10分)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。
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