题目内容

7.小刚做了如下实验:

(1)向容积为50ml的注射器内注入少量酒精,并在注射器小孔内放一小段牙签,用橡皮帽堵住小孔使注射器内封闭一段气体,如图a.推动活塞压缩这段气体,拔掉橡皮帽,看到牙签飞出,同时注射器内出现大量“白气”,如图b.“白气”是酒精蒸气液化形成的,这说明此过程中气体的内能减小(选填“增大”、“减小”或“不变”).牙签飞出这一过程的能量转化情况与四冲程汽油机做功冲程相同.
(2)小刚觉得牙签飞出是因为气体被压缩后压强增大了,由此他猜想气体压强的大小可能与气体的体积有关;他又想起自行车轮胎在夏季烈日暴晒下会爆胎,他猜想气体压强的大小可能还与温度有关.在老师的帮助下,他用图乙的实验装置去探究“一定质量的气体,压强与体积的关系”,实验中保持环境温度不变且注射器管壁导热性能良好,缓慢推动活塞到某一位置,从注射器的刻度上读出体积值,待压强传感器示数稳定后读出压强值.继续缓慢推动活塞,得到多组实验数据如下表:
实验序号12345
气体的体积V(ml)5040343026
气体的压强P(105 Pa)1.011.261.491.681.94
压强与体积的乘积PV
(105 Pa•ml)
50.550.450.6650.450.44
①实验中缓慢推动注射器活塞,主要目的是使注射器内的气体温度保持不变;
②(2分)分析表中实验数据,可以初步得出的结论是一定质量的气体,在温度一定时,压强与体积成反比.

分析 (1)酒精蒸气遇冷液化成“白气”,汽油机的四个冲程中,做功冲程将内能转化为机械能,压缩冲程将机械能转化为内能;
(2)根据自行车轮胎在夏季烈日暴晒下会爆胎,猜想影响气体压强的大小的因素;
①缓慢的推拉活塞,可以使气体的温度保持与外界的温度保持一致,从而可以保持封闭气体的温度不变;
②根据表中气体的体积和压强的实验数据可得出结论.

解答 解:(1)由图甲可知,注射器内出现大量“白气”,“白气”是酒精蒸气遇冷液化形成的;
试管内的酒精加热一定程度时,酒精蒸气会对塞子做功,将酒精蒸气的内能会转化为塞子的机械能,内能减小,温度降低;此过程与汽油机的做功冲程类似,在做功冲程中也是燃气的内能转化为活塞的机械能;
(2)自行车轮胎在夏季烈日暴晒下会爆胎,爆破的原因也是内部压强变大造成的,即是由于温度升高导致的,所以气体压强的大小还与温度有关.
①气体的实验规律的使用的条件是一定质量的气体,研究温度不变时,一定质量的气体压强与体积的关系时气体的温度一定不能变化.因此实验中缓慢推动注射器活塞,主要目的是使注射器内的气体温度保持不变;
②分析表中实验数据,可以初步得出的结论:一定质量的气体,在温度一定时,压强与体积成反比.
故答案为:(1)液化;减小;做功;(2)温度;①使注射器内的气体温度保持不变;
②一定质量的气体,在温度一定时,压强与体积成反比.

点评 该题考查了同学们对上述材料的分析和理解能力,以实验题的情景考查了气体压强大小的影响因素,是一道综合题,还考查学生对一些常用的物理学方法的了解和掌握,平时学习时要注意这些方法的掌握和应用.难度较大.

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