Question

【题目】上周六，在我校的科技文化节的展演中，物理科组织进行了的水火箭制作与发射比赛。比赛用的水火箭通常采用可乐瓶来制作，用一个中间装有自行车打气用的气门嘴的软橡胶塞作为瓶塞。发射前，先在瓶中装上适量的水，然后倒放在发射架上，再让打气筒的软管与气门嘴连接上，装置如图所示。通过打气筒向瓶内多次打气，直到瓶内气体的压力冲开瓶塞，同时瓶内的水也从瓶口快速喷出，瓶身因反冲获得向上的速度而射上空中。已知瓶塞的截面积为，瓶中气体未打气时压强为（大气压强），体积为，每次打气均是把打气筒中压强为，体积为（）的一筒气体全部打入瓶中。忽略打气过程中气体温度的变化，也忽略水及瓶塞重力产生的压强。假设共打了次气后，水恰好冲开瓶塞，水火箭成功发射。

①在瓶塞被冲开，水快速喷出的时，瓶中气体近似经历了一个______（选填：“等压”、“等温”或“绝热”）膨胀过程，气体的内能将_____，温度将_____；

②求瓶塞刚被冲开时瓶内气体的压强和瓶塞与瓶颈间的最大摩擦力。_____

Answer 1

【答案】绝热

减小

降低

；

【解析】

①在瓶塞被冲开，水快速喷出的时，瓶中气体近似经历了一个绝热膨胀过程，根据热力学第一定律可知，气体的内能将减小，温度将降低。

②根据气体状态方程可得：

解得：

以活塞为研究对象，根据平衡条件：

可得：