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一根两端开口、横截面积为S=2cm2足够长的玻璃管竖直插入水银槽中并固定(插入水...

一根两端开口、横截面积为S=2cm2足够长的玻璃管竖直插入水银槽中并固定(插入水银槽中的部分足够深).管中有一个质量不计的光滑活塞,活塞下封闭着长L=21cm的气柱,气体的温度t1=7℃,外界大气压取P=1.0×105Pa(相当于75cm汞柱高的压强).
(1)对气体加热,使其温度升高到t2=47℃,此时气柱为多长?
(2)在活塞上施加一个竖直向上的拉力F=4N,保持气体的温度t2不变,平衡后气柱为多长?此时管内外水银面的高度差为多少?

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(1)对气体加热,活塞可自由移动,活塞质量不计,可知管中气体压强始终等于大气压强,是一个等压变化过程.根据盖•吕萨克定律,就可以求出温度升高后气柱的长度. (2)保持气体的温度t2不变,是一个等温过程,对活塞受力分析,可求出末状态气体的压强,再根据玻意耳定律,求出平衡后气柱的长度. 【解析】 (1)被封闭气体的初状态为 P1=P=1.0×105Pa=75cmHg, V1=LS=21S,T1=280K 末态为P2=P=1.0×105Pa=75cmHg, V2=L2S,T2=320K       根据盖•吕萨克定律, =,得:L2=24cm. 故此时气柱为24cm. (2)在活塞上施加拉力F后,根据活塞受力平衡得: F+P3S=PS   P3=0.8×105Pa 气体的状态变为 V3=L3S,T3=T2=320K 根据玻意耳定律, P2V2=P3V3     得:L3=30cm 而 P3=0.8×105Pa (相当于60cm汞柱高的压强)所以管内外水银面的高度差为 △h=15cm. 故平衡后气柱为30cm,管内外水银面的高度差为15cm.
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考点分析:
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为了测量所采集的某种植物种子的密度,一位同学进行了如下实验:
(1)取适量的种子,用天平测出其质量,然后将几粒种子装入注射器内;
(2)将注射器和压强传感器相连,然后缓慢推动活塞至某一位置,记录活塞所在位置的刻度V,压强传感器自动记录此时气体的压强p;
(3)重复上述步骤,分别记录活塞在其它位置的刻度V和记录相应的气体的压强p(见下表);
(4)根据记录的数据,作l/p-V图线,并推算出种子的密度.
实验次数123456
V(ml)22.020.018.016.014.012.0
p(×105Pa)1.0001.1381.3381.5671.9312.512
manfen5.com 满分网(×10-6 Pa-1108.797.476.385.183.98
(5)根据表中数据,在图中画出该实验的l/p-V关系图线.
(6)根据图线,可求得种子的总体积约为     ml (即cm3).
(7)如果测得这些种子的质量为7.86×10-3 kg,则种子的密度为    kg/m3
(8)如果在上述实验过程中,操作过程中用手握住注射器,使注射器内气体的温度升高,那么,所测种子的密度值    (选填“偏大”、“偏小”或“不变”).
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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