Question

【題目】上周六，在我校的科技文化節(jié)的展演中，物理科組織進(jìn)行了的水火箭制作與發(fā)射比賽。比賽用的水火箭通常采用可樂瓶來制作，用一個(gè)中間裝有自行車打氣用的氣門嘴的軟橡膠塞作為瓶塞。發(fā)射前，先在瓶中裝上適量的水，然后倒放在發(fā)射架上，再讓打氣筒的軟管與氣門嘴連接上，裝置如圖所示。通過打氣筒向瓶?jī)?nèi)多次打氣，直到瓶?jī)?nèi)氣體的壓力沖開瓶塞，同時(shí)瓶?jī)?nèi)的水也從瓶口快速噴出，瓶身因反沖獲得向上的速度而射上空中。已知瓶塞的截面積為，瓶中氣體未打氣時(shí)壓強(qiáng)為（大氣壓強(qiáng)），體積為，每次打氣均是把打氣筒中壓強(qiáng)為，體積為（）的一筒氣體全部打入瓶中。忽略打氣過程中氣體溫度的變化，也忽略水及瓶塞重力產(chǎn)生的壓強(qiáng)。假設(shè)共打了次氣后，水恰好沖開瓶塞，水火箭成功發(fā)射。

①在瓶塞被沖開，水快速噴出的時(shí)，瓶中氣體近似經(jīng)歷了一個(gè)______（選填：“等壓”、“等溫”或“絕熱”）膨脹過程，氣體的內(nèi)能將_____，溫度將_____；

②求瓶塞剛被沖開時(shí)瓶?jī)?nèi)氣體的壓強(qiáng)和瓶塞與瓶頸間的最大摩擦力。_____

Answer 1

【答案】絕熱

減小

降低

；

【解析】

①在瓶塞被沖開，水快速噴出的時(shí)，瓶中氣體近似經(jīng)歷了一個(gè)絕熱膨脹過程，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體的內(nèi)能將減小，溫度將降低。

②根據(jù)氣體狀態(tài)方程可得：

解得：

以活塞為研究對(duì)象，根據(jù)平衡條件：

可得：