Question

【题目】中学物理课上一种演示气体定律的有趣仪器——哈勃瓶，它是一个底部开有圆孔，瓶颈很短的、导热性良好的平底大烧瓶。在一次实验中，体积为V=1L的瓶内塞有一气球，气球的吹气口反扣在瓶口上，瓶底的圆孔上配有一个截面积为S=2cm2的轻质橡皮塞，橡皮塞与玻璃瓶间的最大静摩擦fm=60N。瓶内由气球和轻质橡皮塞封闭一定质量的气体，不计实验开始前气球中的少量气体和气球膜厚度，向气球中缓慢打气，假设气球缓慢膨胀过程中球内外气压近似相等。已知：实验室环境温度T=290K恒定，环境空气密度ρ=1.20kg/m3，压强为标准大气压P0=105pa，求：

①橡皮塞被弹出时瓶内气体的压强

②为了使橡皮塞被弹出，需要向气球内打入空气的质量

Answer 1

【答案】① ②3.6×10－3kg

【解析】

①橡皮塞即将弹出时对瓶塞受力分析得： pS=p0S+fm

解得：Pa

②瓶内气体等温变化: p0V=pV1

则 V1= 0.25L

对气球内气体：体积V2=V－V1=0.75L

气球内气体压强也为p

等温变化： p0V0=pV2

可得 V0= 3L

打入空气质量 m=ρV0=3.6×10－3kg