第二章 气体、固体和液体 复习与提高

A 组

1.在完全失重的情况下气体对器壁是否还有压强?为什么?请设计实验验证你的猜想。

2.如图2-1,某自动洗衣机洗衣缸的下部与一控水装置的竖直均匀细管相通,细管的上部封闭,并和一压力传感器相接。洗衣缸进水时,细管中的空气被水封闭,随着洗衣缸中水面的升高,细管中的空气被压缩,当细管中空气压强达到一定数值时,压力传感器使进水阀门关闭,达到自动控水的目的。假设刚进水时细管被封闭的空气柱长度为 50 cm,当空气柱被压缩到 48 cm 时压力传感器使洗衣机停止进水,此时洗衣缸内水位有多高?大气压取 105 Pa,g取 10 m/s2

图2-1
图 2-1

3.今有一质量为 m 的汽缸,用活塞封着一定质量的理想气体,当汽缸水平横放时,汽缸内空气柱长为 l0 (如图 2-2 甲所示),现把活塞按如图乙那样悬挂,汽缸悬在空中保持静止。求此时汽缸内空气柱长度为多少?已知大气压强为 p0 ,活塞的横截面积为 S,它与汽缸之间无摩擦且不漏气,气体温度保持不变。

图2-2
图 2-2

4.一定质量的理想气体由状态 A 经状态B 变为状态 C,其中 A → B 过程为等压变化,B → C过程为等容变化。已知状态A 的体积VA 为0.3 m3 ,状态 A 的温度 TA 与状态 C 的温度 TC 相同,都为 300 K,状态 B 的温度TB 为 400 K。

(1)求气体在状态 B 时的体积。

(2)说明 B → C 过程压强变化的微观原因。

5.有一教室,上午 8 时温度为 17℃,下午2 时的温度为 27℃,假定大气压强无变化,则下午 2 时与上午 8 时教室内的空气质量的比值为多大?

6.在一次科学晚会上,胡老师表演了一个“马德堡半球实验”。他先取出两个在碗底各焊接了铁钩的不锈钢碗,在一个碗里烧了一些纸,然后迅速把另一个碗扣上,再在碗的外面浇水,使其冷却到环境温度。用两段绳子分别钩着铁钩朝相反的方向拉,试图把两个碗拉开(图 2-3)。当两边的人各增加到 5 人时,才把碗拉开。已知碗口的直径为 20 cm,环境温度为 15℃,实验过程中碗不变形,也不漏气,设每人平均用力为 200 N。请你估算一下,两个不锈钢碗刚被扣上时,里面空气的温度是多少?

图2-3
图 2-3

7.如图 2-4 所示,一定质量的理想气体从状态 A 开始,经历两个状态变化过程,先后到达状态 B 和 C。已知状态 A 的温度 TA 为300 K,求状态 C 的温度。

图2-4
图 2-4

8.菜农在一种蔬菜完全收割之后往往会将地翻松,在适合的时节再种植新的蔬菜。据菜农说,翻松的土层可以防止土壤中的水分散失,这是什么道理?

B 组

1.有人设计了一种测温装置,其结构如图2-5 所示。玻璃泡 A 内封有一定量气体,与 A相连的 B 管插在水银槽中,管内水银面的高度x 即可反映泡内气体的温度,即环境温度,并可由 B 管上的刻度直接读出。设 B 管的体积与A 泡的体积相比可略去不计。

图2-5
图 2-5

(1)在标准大气压下对 B 管进行温度刻度(标准大气压相当于 76 cm 高的水银柱所产生的压强)。当温度 t1 为 27℃时,管内水银面高度为 16 cm,此高度即为 27℃的刻度线。问 t 为-3℃的刻度线在 x 为多少厘米处?

(2)如果对以上 B 管标注 27℃刻度线时,环境真实压强比标准大气压小(例如在高山上实验),但实验者当成了标准大气压来设计。若此温度计显示为“-3℃”,则显示温度比实际温度高还是低?为什么?认为环境大气压没有随温度变化。

2.超市中有一种“强力吸盘挂钩”如图 2-6所示。图 2-7 是它的工作原理示意图。使用时,按住锁扣把吸盘紧压在墙上(图 2-7 甲),吸盘中的空气被挤出一部分。然后要把锁扣扳下(图 2-7 乙),让锁扣以盘盖为依托把吸盘向外拉出。在拉起吸盘的同时,锁扣对盘盖施加压力,致使盘盖以很大的压力压住吸盘。为什么锁扣扳下后,盘盖对吸盘会产生很大的压力?

图2-6
图 2-6
图2-7
图 2-7

3.为了测量一些形状不规则而又不便浸入液体的固体体积,可用图 2-8 所示的装置测量。操作步骤和实验数据如下。

图2-8
图 2-8

a.打开阀门 K,使管 A、容器 C、容器 B和大气相通。上下移动 D,使左侧水银面到达刻度 n 的位置;

b.关闭 K,向上举 D,使左侧水银面达到刻度 m 的位置。这时测得两管水银面高度差为 19.0 cm;

c.打开 K,把被测固体放入 C 中,上下移动 D,使左侧水银面重新到达位置 n,然后关闭 K;

d.向上举 D,使左侧水银面重新到达刻度m 处,这时测得两管水银面高度差为 20.6 cm。已知容器 C 和管 A 的总体积为 1 000 cm3,求被测固体的体积。

4.汽车行驶时轮胎的胎压太高或太低容易造成安全隐患。已知某型号轮胎能在-40~100℃温度下正常工作,为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过 3.535×105 Pa,最低胎压不低于 1.616×105 Pa。设轮胎容积不变,若在温度 t 为 20 ℃时给该轮胎充气,充气后的胎压在什么范围内比较合适?

5.图 2-9 是一定质量的理想气体由状态 A经过状态 B 变为状态 C 的 V-T 图像。已知气体在状态 A 时的压强是 1.5×105 Pa。请你建立一个坐标系,并在该坐标系中,作出气体由状态A 经过 B 变为 C 的 p-T 图像,并标出 A、B、C的坐标值。

图2-9
图 2-9

6.细长玻璃管用长 l0 为 6.8 cm 的水银柱封闭一定质量的空气。当玻璃管开口向下竖直放置时,空气柱长度 l1 为 33 cm ;当玻璃管水平放置时,空气柱长度l2 为 30 cm。求玻璃管开口向上竖直放置时空气柱的长度。

7.把上端 A 封闭、下端 B 开口的玻璃管插入水中。放掉适当的空气后放手,让玻璃管竖直地浮在水中,A 端露出在水面上,如图 2-10所示。现将玻璃管往下压一点,放手后玻璃管会返回原来的平衡位置,请解释发生这种现象的原因。

图2-10
图 2-10
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发布时间:2021-1-13 22:25:25  阅读次数:35

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