8.1气体的等温变化—2020-2021学年人教版高中物理选修3-3同步一节一练

8.1气体的等温变化 1．如图a所示是常见的饮水机的压水器，他可以简化为图b所示的模型，上面气囊的体积为V1=0.5L，挤压时可以把气囊中的气体全部挤入下方横截面积为S=0.05m2的水桶中，随下方气体压强增大，桶中的液体会从细管中流出，已知在挤压气囊过程中，气体的温度始终不变，略去细管的体积及桶口连接处的体积，已知外部大气压为P0=105Pa，水的密度为ρ=103kg/m3，重力加速度为g=10m/s2，某次使用过程时，桶内气体体积为V2=12.5L，挤压气囊一下后，桶内的水恰好上升到出水口处，认为每次挤压都能使气囊中的气体全部挤入桶中，则 ①桶中液面离出水口多高？ ②至少挤压多少次才能从桶内流出体积为V3=2.5L的水？ 【答案】①0.4m；②7次 【解析】①压缩气囊过程中，温度不变，由于水管体积非常小，水桶中气体体积认为不变，由玻意耳定律可知： 又 代入数据可知 ②设挤压n次后，水桶内水流出，气体压强为，体积为，由玻意耳定律可知： 解得 代入数据得 故至少挤压7次。 2．一U形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞.初始时，管内汞柱及空气柱长度如图所示.用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时为止.求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离.已知玻璃管的横截面积处处相同；在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏；大气压强p0＝75.0 cmHg.环境温度不变.(保留三位有效数字) 【答案】144 cmHg　9.42 cm 【解析】设初始时，右管中空气柱的压强为p1，长度为l1；左管中空气柱的压强为p2＝p0，长度为l2.活塞被下推h后，右管中空气柱的压强为p1′，长度为l1′；左管中空气柱的压强为p2′，长度为l2′.以cmHg为压强单位.由题给条件得 p1＝p0＋(20.0－5.00) cmHg＝90 cmHg　l1＝20.0 cm① l1′＝(20.0－ ) cm＝12.5 cm② 由玻意耳定律得p1l1S＝p1′l1′S③ 联立①②③式和题给条件得：p1′＝144 cmHg④ 依题意p2′＝p1′⑤ l2′＝4.00 cm＋ cm－h＝11.5 cm－h⑥ 由玻意耳定律得p2l2S＝p2′l2′S⑦ 联立④⑤⑥⑦式和题给条件得：h≈9.42 cm 3．如图，一粗细均匀的U形管竖直放置，A侧上端封闭，B侧上侧与大气相通，下端开