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4.如图,一上端开口、下端封闭的细长玻璃管,上部有长24cm的水银柱,封有长12cm的空气柱,此时水银面恰好与管口平齐.已知大气压强为p0=76cmHg,如果使玻璃管绕底端在竖直平面内缓慢地转动180°,求在开口向下时管中空气柱的长度.封入的气体可视为理想气体,在转动过程中气体温度保持不变,没有发生漏气.

分析 在玻璃管转动过程中,根据P=P0+hcosθ可知,转动的角度增大,封闭气体压强减小,体积增大,水银溢出,整个过程封闭气体等温变化,根据玻意耳定律列式求解即可.

解答 解:设玻璃管开口向上时,空气柱的压强为
p1=p0+ρgl1                       ①
式中,ρ和g分别表示水银的密度和重力加速度.
玻璃管开口向下时,原来上部的水银有一部分会流出,设此时空气柱长度为x,则
p2=p0-ρg[(l1+l2)-x]②
式中,p2为管内空气柱的压强.由玻意耳定律有
p1l2S=p2xS                 ③
S为玻璃管的横截面积,由①②③式和题干条件得
x=20cm                           
答:在开口向下时管中空气柱的长度为20cm.

点评 本题关键是求出被封闭气体的压强即可正确解答,解答这类问题注意以水银柱为研究对象,根据平衡状态求解.

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题

14.如图所示,边界OA与OC之间分布有垂直纸面向里的匀强磁场,边界OA上有一粒子源S.某一时刻,从S平行于纸面向各个方向发射出大量带正电的同种粒子 (不计粒子的重力及粒子间的相互作用),所有粒子的初速度大小相同,经过一段时间有大量粒子从边界OC射出磁场.已知∠AOC=60°,从边界OC射出的粒子在磁场中运动的最长时间等于$\frac{T}{2}$(T为粒子在磁场中运动的周期),则从边界OC射出的粒子在磁场中运动的时间可能为(  )
A.$\frac{T}{10}$B.$\frac{T}{8}$C.$\frac{T}{6}$D.$\frac{T}{4}$

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科目:高中物理 来源: 题型:选择题

15.如图所示,一单匝矩形金属线圈ABCD在匀强磁场中绕转轴OO′匀速转动.转轴OO′过AD边和BC边的中点.若从图示位置开始计时,穿过线圈的磁通量Φ随时间t的变化关系可以表示为Φ=0.1cos20πt(Wb),时间t的单位为s.已知矩形线圈电阻为2.0Ω.下列说法正确的是(  )
A.线圈中电流的有效值约为3.14A
B.穿过线圈的磁通量的最大值为0.1$\sqrt{2}$Wb
C.在任意1s时间内,线圈克服安培力所做的功约为9.86 J
D.在任意1s时间内,线圈中电流的方向改变10次

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科目:高中物理 来源: 题型:解答题

12.如图所示,是一种折射率n=1.5的棱镜,用于某种光学仪器中,现有一束光线沿MN方向射到棱镜的AB面上,入射角的大小i=arcsin0.75(即:sini=0.75),求:
(i)光在棱镜中传播的速率.
(ii)画出此束光线射出棱镜后的方向,要求写出简要的分析过程.(不考虑返回到AB和BC面上的光线).

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科目:高中物理 来源: 题型:多选题

19.质量分别为M和m的物块形状大小均相同,将它们通过轻绳和光滑定滑轮连接,如图甲所示,绳子在各处均平行于倾角为α的斜面,M恰好能静止在斜面上,不考虑M、m与斜面之间的摩擦.若互换两物块位置,按图乙放置,然后释放M,斜面仍保持静止.则下列说法正确的是(  )
A.轻绳的拉力等于MgB.轻绳的拉力等于mg
C.M运动加速度大小为(1-sinα)gD.M运动加速度大小为$\frac{M-m}{M}$g

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9.飞行员、宇航员的选拔是非常严格的,他们必须通过严格的训练才能适应飞行要求.飞行员从俯冲状态往上拉时,会发生黑视.第一是因血压降低,导致视网膜缺血;第二是因为脑缺血.为了使飞行员适应这种情况,要在如图所示的仪器中对飞行员进行训练.质量为65kg的飞行员坐在一个在竖直平面内做半径为R=20m的匀速圆周运动的舱内,要使飞行员受到的加速度an=6g(g=10m/s2
(1)转速为多少?
(2)在最高点、最低点人对座椅的压力分别为多少?

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16.如图所示,质量为m的小球从倾角为θ的光滑斜面顶端由静止开始自由滑下,经时间t滑到斜面底端.此过程中下列说法正确的是(  )
A.重力的冲量为mgtsinθB.支持力的冲量为0
C.合力的冲量为mgtsinθD.重力的冲量为mgt

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13.如图所示,长为L,倾角为θ的光滑绝缘斜面处于勻强电场中,一带电荷量为+q质蒱为m的小球,以初速度v0由斜面底端的A点开始沿斜面上滑,到达斜面顶端的速度仍为v0.有以下4种说法:
①小球在B点的电势能一定大于小球在A点的电势能.
②A、B两点的电势差是一定的.
③电场方向与AC垂直吋,场强最小.
④电场方向与斜面平行时,场强最小.
你认为正确的说法是(  )
A.①②B.①③C.②③D.②④

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14.听说水果也能做电池,某兴趣小组的同学将一个土豆做成“水果电池”如图1. 同学们通过查阅资料知道这种水果的电动势大约1伏左右,又用量程为0~3V、内阻约50kΩ的伏特表测其两极时读数为0.96V.可是当他们将四个这样的水果电池串起来给标为“3V,0,.5A”的小灯泡供电时,灯泡并不发光.检查灯泡、线路均没有故障,而用伏特表直接测量其电压确实能达到3V多.

(1)据你分析,出现这种现象的原因应当是:水果电池的内阻太大.((不要求写分析、推导过程).
(2)为了能尽可能准确测定“水果电池”的电动势和内阻,若实验室除了导线和开关外,还有以下一些器材可供选择:
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E.滑动变阻器R2(最大阻值约2kΩ)
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①实验中应选择的器材是B、F(填器材前的字母代号).
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