分析 (a)由于U型管的两侧开口,根据液体产生的压强的特点可知,两侧的水银柱对液体要产生相等的压强,则两侧的水银柱的高度始终是相等的,当右侧的水银柱全部进入右侧竖管时,左侧的水银柱的高度与右侧是相等的.此时两侧水银柱的高度都是h1+L3,结合几何关系求出气柱的长度,由理想气体的状态方程即可求出;
(b)水银柱全部进入右管后,产生的压强不再增大,所以左侧的水银柱不动,气体做等压变化,由盖吕萨克定律即可求出.
解答 解:(a)设U型管的横截面积是S,以封闭气体为研究对象,其初状态:P1=P0+h1=76+4=80cmHg,V1=L1S=20S
当右侧的水银全部进入竖管时,水银柱的高度:h=h1+L3=4+10=14cm,此时右侧竖管中的水银柱也是14cm.
气体的状态参量:P2=P0+h=76+14=90cmHg,V2=L1S+2L3S=20S+2×10S=40S
由理想气体的状态方程得:$\frac{{P}_{1}{V}_{1}}{{T}_{1}}=\frac{{P}_{2}{V}_{2}}{{T}_{2}}$
代入数据得:T2=630K
(b)水银柱全部进入右管后,产生的压强不再增大,所以左侧的水银柱不动,右侧水银柱与管口相平时,气体的体积:V3=L1S+L3S+h2S=20S+10S+20S=50S
由盖吕萨克定律:$\frac{{V}_{2}}{{T}_{2}}=\frac{{V}_{3}}{{T}_{3}}$
代入数据得:T3=787.5K
答:(a)气体温度升高到630K时右侧水银柱开始全部进入竖直管;
(b)气体温度升高到787.5K时右侧水银柱与管口相平.
点评 该题考查理想气体的状态方程的应用,在解答的过程中,要注意左右两侧的水银柱的长度是不相等的,而气体的压强只能是一个,所以两侧竖管中的水银柱的长度必须相等!这是解答该题的关键.
科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 如果外力F<2μmg,则铁块与长木板静止在水平面上不动 | |
B. | 如果外力F=$\frac{5}{2}$μmg,则铁块的加速度大小为$\frac{1}{3}$μg | |
C. | 如果外力F>3μmg,则铁块与长木板之间有相对运动 | |
D. | 在逐渐增大外力F的过程中,铁块加速度的最大值为μg |
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 在直线段赛道上自行车运动员处于平衡状态 | |
B. | 在直线段赛道上自行车受到沿赛道平面斜向上的摩擦力 | |
C. | 在圆弧段赛道上的自行车可能不受摩擦力作用 | |
D. | 在圆弧段赛道上自行车运动员的加速度不变 |
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 乙车做匀加速直线运动,a=1m/s2 | B. | 2s末,乙车与甲车速度相同 | ||
C. | 2s末,乙车追上甲车 | D. | 4s末,乙车追上甲车 |
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科目:高中物理 来源: 题型:解答题
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 1.0Wb | B. | 0.5×10-2Wb | C. | 0.5×10-1Wb | D. | 1.0×10-2Wb |
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科目:高中物理 来源: 题型:解答题
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | F | B. | 2F | C. | 4F | D. | $\frac{F}{4}$ |
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