题目内容

11.如图为测量粉末状矿物密度的装置,其中A、B、C是一个玻璃容器,D是玻璃管,上端与大气相通,BD间用软管连接,内部灌有水银.测量时操作步骤如下:
①打开阀门K1使管AB及罩C与大气相通,上下移动D使AB管中的水银面在1位置;
②关闭K,缓慢上提D,使水银面到达2位置,记下两管中水银面的高度差h1=12.5cm;
③打开K,使水银面重新回到1位置,将m=400g的某种矿物放入C中,关闭K;
④缓慢上提D,使水银面重新达到2位置,此时两管中水银面的高度差h2=37.5cm.
已知罩C和管AB中2位置以上部分的总体积为v0=1000cm3,不考虑环境温度及大气压强的变化,求该矿物的密度.

分析 通过被封闭气体的等温变化,根据玻意耳定律求出矿石的体积,根据密度公式即可求得矿石的密度.

解答 解:设B的体积为△V,400g矿物质的体积为V′.
根据步骤(1)和(2).由玻意耳定律可得${p}_{0}^{\;}(V+△V)=({p}_{0}^{\;}+{h}_{1}^{\;})V$,
即76×(1000+△V)=(76+12.5)×1000
解得:$△V=164c{m}_{\;}^{3}$
再根据步骤(3)和(4),由玻意耳定律可得${p}_{0}^{\;}(V+△V-V′)=({p}_{0}^{\;}+{h}_{2}^{\;})(V-V′)$
即:76×(1000+164-V′)=(76+37.5)(1000-V′)
解得:$V′=\frac{2000}{3}c{m}_{\;}^{3}$
根据$ρ=\frac{m}{V′}=\frac{400g}{\frac{2000}{3}c{m}_{\;}^{3}}=0.6g/c{m}_{\;}^{3}$=$0.6×1{0}_{\;}^{3}kg/{m}_{\;}^{3}$
答:该矿物的密度为$0.6×1{0}_{\;}^{3}kg/{m}_{\;}^{3}$.

点评 本题考查了求气体压强,认真审题理解题意,确定研究对象,求出气体的状态参量,应用玻意耳定律即可正确解题.

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