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题型：实验探究题题类：难易度：普通

山东省泰安市宁阳县第一名校2023-2024学年高二下学期物理4月月考试题

某实验小组利用图甲所示装置进行“探究气体的等温变化规律”实验，通过向竖直放置的U型玻璃管开口端多次注入水银改变气体的状态，每次缓慢注入水银后，均测量U型玻璃管两端液面的高度差h₁（cm）以及封闭的气柱的长度h₂（m）。一次实验中，该小组通过多次测量记录多组h₁和的h₂数据，然后以h₁为纵坐标、以 $\text{[math]}$ 为横坐标作出 $\text{[math]}$ 图像如图乙所示，已知图像的斜率为k ，图像与纵轴的截距为-b。

（1）、实验中，每次注入水银时都需要缓慢注入，其目的是；

（2）、根据上述条件可知，大气压强为cmHg（用所给的字母表示）；

（3）、某次实验中，测得的h₁=h₀ ，则此时封闭的气柱长度为m（用所给的字母表示）；

（4）、该小组先后进行了两次实验，两次实验中封闭的气体质量相同，但在第一次实验中的环境温度要比第二次实验的环境温度高，则第一次实验得到的 $\text{[math]}$ 图像的斜率相比第二次实验得到的 $\text{[math]}$ 图像的斜率（选填“偏大”、“不变”或“偏小”）。

举一反三

某同学设计了如图甲所示的实验装置来“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”。注射器导热性能良好，用橡皮塞和柱塞在注射器内封闭一定质量的理想气体。柱塞下方安装一个钩。实验时，在钩的下端依次挂上质量相同的钩码1，2，3，……，稳定后通过注射器的标度读出对应空气柱的体积V，并依据柱塞（包括钩）和钩码的质量求出对应气体的压强p。已知注射器空气柱横截面积为S，刻度全长为L，大气压为 p₀ ，柱塞（包括钩）的质量为m₀=200g，每个钩码的质量为 m=50g。补充：提供重力加速度g。

圆柱形汽缸用活塞封闭一定质量的理想气体，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动且不漏气，起初将汽缸开口向下悬挂在天花板上，平衡时活塞离汽缸口的距离为L，如图甲所示。现将汽缸转动到开口向上并将细线拴在活塞上，平衡时活塞恰好到达汽缸口（到缸底的距离为4L），如图乙所示。已知活塞的质量 $\text{[math]}$ 、横截面积 $\text{[math]}$ ，大气压强 $\text{[math]}$ ，此过程中封闭气体的温度不变，重力加速度大小 $\text{[math]}$ ，求：

某救生手环主要由高压气罐密闭。气囊内视为理想气体。密闭气囊与人一起上浮的过程中。若气囊内气体温度不变，体积增大，则（）

如图所示，容积为 $\text{[math]}$ 的暖水瓶内倒入 $\text{[math]}$ 温度为97℃的热水，将瓶塞轻放入瓶口，瓶塞与瓶口内侧接触良好且不漏气。已知瓶口的横截面积为 $\text{[math]}$ ，瓶塞圆台侧面母线与轴线间的夹角为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 。瓶塞与瓶口间的动摩擦因数为0.15，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，忽略瓶塞的重力。瓶内气体温度始终与水温相同，瓶内气体可视为理想气体，外界大气压强 $\text{[math]}$ ，热力学温度与摄氏温度的关系为 $\text{[math]}$ 。瓶内温度缓慢降到78.5℃，此时瓶塞恰好不发生滑动。

（1）求瓶内温度为78.5℃时，瓶塞受到的摩擦力大小（结果保留两位有效数字）；

（2）若稍微拔动瓶塞使外部气体进入暖水瓶内，忽略瓶内水温的微小变化，求稳定后进入瓶内的空气质量与原来暖水瓶中空气质量的比值。

如图所示，一下端封闭、上端开口的粗细均匀的玻璃管竖直静置，长度 $\text{[math]}$ 的水银柱封闭了一段空气（视为理想气体）柱，空气柱的长度 $\text{[math]}$ 。外界大气压强恒为 $\text{[math]}$ 。使玻璃管向上做加速度大小 $\text{[math]}$ 的匀加速直线运动时，管内空气温度保持不变，取重力加速度大小 $\text{[math]}$ 。和竖直静置时相比较，下列说法正确的有（　　）

在“探究气体等温变化的规律”实验中，实验装置如图甲所示。用注射器封闭一定质量的空气，连接到气体压强传感器上，用传感器测量封闭气体的压强，用注射器刻度读出气体体积。

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