精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
4.如图所示,左端封闭,右端开口的粗细均匀的U形管竖直放置,左端用水银封闭着长L=15cm的理想气体,当初始温度为57℃时两端液面相平.设外界大气压为75cmHg.
(i)若让封闭气体缓慢降温,当左管液面高出右管△h=2cm时,气体温度为多少摄氏度?
(ii)若温度保持57℃不变,要想使两管液面高度差为△h=2cm,需从右管取走或注入水银柱长度H多少?

分析 (1)分别求出封闭气体初态和末态的压强,由气态方程求解封闭气体温度.
(2)保持57°C不变,为了使左、右两管中的水银面高度差为△h=2cm,需从右管的开口端再缓慢注入(取走)的水银,封闭气体发生等温变化,水银面相平时,封闭气体的压强等于大气压,由玻意耳定律和几何关系求出水银柱高度H.

解答 解:(1)气体的初状态:P1=P0=75cmHg,V1=LS=15Scm3,T1=273+57=330K
当左管液面高出右管△h=2cm时,说明左侧管中的水银面上升1cm,右侧管中的水银面向下下降1cm,此时气体的状态:
P2=P0-△h=75-2=73cmHg;V2=(L-1)S=14Scm3,T2=??
由理想气体的状态方程得:$\frac{{P}_{1}{V}_{1}}{{T}_{1}}=\frac{{P}_{2}{V}_{2}}{{T}_{2}}$
代入数据整理得:T2≈300K=27℃
(2)Ⅰ:若从右侧管中取走水银,则右侧的水银面降低,则左侧的水银面高,左侧管中的压强:
P3=P0-△h=75-2=73cmHg,
设左侧气体的长度为L3,气体做等温变化,则:
P1V1=P3L3S
将相关的数据代入公式得:L3=15.41cm
所以需要取走的水银柱的长度:△L1=△h+2×(L3-L)=2+(15.41-15)×2=2.82cm
Ⅱ:若在右侧管中注入水银,则右侧的水银面升高,则右侧的水银面高,左侧管中的压强:
P4=P0+△h=75+2=77cmHg
设此时左侧气体的长度为L4,气体做等温变化,则:
P1V1=P4L4S
代入数据整理得:L4=14.61cm
所以需要注入的水银柱的长度:△L2=2+2(L-L4)=2+2×(15-15.61)=2.78cm
答:(i)若让封闭气体缓慢降温,当左管液面高出右管△h=2cm时,气体温度为27摄氏度;
(ii)若温度保持57℃不变,要想使两管液面高度差为△h=2cm,需从右管取走2.82cm,注入水银柱长度2.78cm.

点评 本题考查能用静力学观点确解决各处压强的关系.同时注意研究过程中哪些量不变,哪些量变化,选择合适的气体实验定律解决问题;另外,要注意当两管液面高度差为△h=2cm时,向右侧注入水银与从右侧取走水银时,气体的压强与体积均不同,需要分别计算,不能由遗漏.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源: 题型:解答题

14.楼道中的电灯被细绳拉成如图所示的状态,其中0B水平,AO与水平方向的夹角θ=45°,电灯的重力为G,OA绳拉力为F1,OB绳拉力为F2.求F1、F2的大小.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:多选题

15.如图甲所示是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图,其核心部分是两个D形金属盒.在加速带电粒子时,两金属盒置于匀强磁场中,两盒分别与高频电源相连.带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示,忽略带电粒子在电场中的加速时间,则下列判断正确的是(  )
A.在Ek-t图中应有t4-t3>t3-t2>t2-t1
B.粒子只在电场中获得动能
C.粒子只在磁场中获得动能
D.要想粒子获得的最大动能增大,可增加D形盒的半径

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:选择题

12.2010年10月1日,我国成功发射了“嫦娥二号”探月卫星.“嫦娥二号”原本是“嫦娥一号”的备份卫星,因此两颗星在外形和重量上并没有太大差别.不过它的绕月飞行轨道将由“嫦娥一号”时的200公里高度降低到100公里,这样就能把月球看得更清楚.它们绕月球运动的示意图如图所示(轨道视为圆周),则下列有关探月卫星的说法正确的是(  )
A.“嫦娥二号”卫星所在位置的重力加速度比“嫦娥一号”所在位置的重力加速度大
B.“嫦娥二号”卫星在图示轨道上运行时的加速度大于月球表面的重力加速度
C.“嫦娥二号”卫星绕月球运行的动能小于“嫦娥一号”卫星绕月球的动能
D.“嫦娥一号”卫星在绕月轨道上经过加速变轨可达到“嫦娥二号”的绕月轨道

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:多选题

19.如图所示是火警报警系统的部分电路,其中RT为热敏电阻,当温度升高时其电阻减小,电流表为值班室的显示器,a、b之间接报警器,当热敏电阻RT所在处出现火情时,电流表的电流I、报警两端的电压U的变化情况是(  )
A.I变大B.I变小C.U变大D.U变小

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:选择题

9.物体的运动情况或所受合外力的情况如图所示,四幅图的图线都是直线,从图中可以判断这四个质量一定的物体的某些运动特征.下列说法正确的是(  )
A.甲物体的速度均匀增大B.乙物体受到的合外力一定不为零
C.丙物体受到的合外力可能为零D.丁物体的加速度与速度方向相同

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:解答题

16.阻值为24Ω的用电器额定功率为6W,要使它接在20V的电源两端能正常工作,电路中通过的电流是多大?在电路中应串联一只阻值为多大的电阻?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:解答题

13.两位同学在实验室利用如图(a)所示的电路测定定值电阻R0、电源的电动势E和内电阻r.调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时,一个同学记录了电流表A和电压表V1的测量数据,另一同学记录的是电流表A和电压表V2的测量数据.并根据数据描绘了如图(b)所示的两条U-I直线.回答下列问题:

(1)根据甲乙两同学描绘的直线,可知正确的是AD
A.甲同学是根据电压表 V1和电流表A的数据
B.甲同学是根据电压表 V2和电流表A的数据
C.乙同学是根据电压表 V1和电流表A的数据
D.乙同学是根据电压表 V2和电流表A的数据
(2)根据图(b),求出定值电阻R0﹦2.0Ω,电源内电阻的阻值r﹦1.0Ω.
(3)仅从实验设计原理上分析,用上述方法得到的R0测量值与真实值相比偏小;电源内电阻r测量值与真实值相比偏小(选填“偏大”“偏小”或“相等”)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:多选题

14.如图所示,一根通有电流I的直铜棒MN,用导线挂在磁感应强度为B的匀强磁场中,此时两根悬线处于紧张状态,下列哪些措施可能使悬线中张力为零(  )
A.适当增大电流B.使磁场反向
C.保持电流I不变,适当增大BD.使电流I反向

查看答案和解析>>

同步练习册答案