中小学习题试卷教育文档 【解析】
试题分析:以活塞为研究对象,受力分析,利用平衡即可求出此时封闭气体的压强;现使缸内气体温度升高,当气缸恰对地面无压力时,以气缸为研究对象,可求出升温后封闭气体的压强,然后一封闭气体为研究对象,等容变化,利用查理定律就可求出气体温度。 根据已知条件,分别对活塞和气缸作受力分析,列平衡方程,结合查理定律进行计算;当温度
时,
活塞对地面无压力,列平衡方程:代入数据解得:p1=0.9×10Pa
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若温度升高,气体压强增大,气缸恰对地面无压力时, 列平衡方程:代入数据解得:根据查理定律:解得:
,
点睛:本题主要考查了理想气体状态方程,注意将力学知识和热学知识的联系,加强所学知识的综合应用。
20.20.如图,容积均为V的汽缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通,阀门K2位于细管的中部,A、B的顶部各有一阀门K1、K3;B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略).初始时,三个阀门均打开,活塞在B的底部;关闭K2、K3,通过K1给汽缸充气,使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1.已知室温为27 ℃,汽缸导热.
(1)打开K2,求稳定时活塞上方气体的体积和压强; (2)接着打开K3,求稳定时活塞的位置;
(3)再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20 ℃,求此时活塞下方气体的压强. 【答案】(ⅰ 2p0 (ⅱ) p0 (ⅲ) 1.6p0 【解析】
【详解】(ⅰ)设打开K2后,稳定时活塞上方气体的压强为p1,体积为V1.依题意,被活塞分开的两部分气体都经历等温过程.由玻意耳定律得 p0V=p1V1①
(3p0)V=p1(2V-V1)② 联立①②式得
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中小学习题试卷教育文档 V1=③ p1=2p0④
(ⅱ)打开K3后,由④式知,活塞必定上升.设在活塞下方气体与A中气体的体积之和为V2(V2≤2V)时,活塞下气体压强为p2,由玻意耳定律得 (3p0)V=p2V2⑤ 由⑤式得 p2=
p0⑥
由⑥式知,打开K3后活塞上升直到B的顶部为止; 此时p2为p2′=p0
(ⅲ)设加热后活塞下方气体的压强为p3,气体温度从T1=300 K升高到T2=320 K的等容过程中,由查理定律得将有关数据代入⑦式得 p3=1.6p0⑧
【点睛】(i)分析打开K2之前和打开K2后,A、B缸内气体的压强、体积和温度,根据理想气体的状态方程列方程求解;
(ⅱ)打开K2,分析活塞下方气体压强会不会降至p0,确定活塞所处位置; (ⅲ)缓慢加热汽缸内气体使其温度升高,等容升温过程,由的压强.
求解此时活塞下方气体
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