一足夠高的直立氣缸上端開口，用一個(gè)厚度不計(jì)的光滑活塞封閉了一段高為80cm的氣柱，氣缸側(cè)壁通過一個(gè)小開口與U形管相連，開口離氣缸底部的高度為70cm，開口管內(nèi)及U形管內(nèi)的氣體體積忽略不計(jì)．已知圖示狀態(tài)時(shí)氣體的溫度為7℃，U形管內(nèi)水銀面的高度差h
1=5cm，大氣壓強(qiáng)為p
0=1.0×10
5 Pa不變，水銀的密度ρ=13.6×10
3 kg/m
3，取g=10m/s
2．求：
（1）現(xiàn)在活塞上添加沙粒，同時(shí)對(duì)氣缸內(nèi)的氣體加熱，始終保持活塞的高度不變，當(dāng)氣體的溫度緩慢升高到37℃時(shí)，U形管內(nèi)水銀的高度差為多少？
（2）停止添加沙粒，讓氣缸內(nèi)的氣體逐漸冷卻，那么當(dāng)氣體的溫度至少降為多少℃時(shí)，U形管內(nèi)兩側(cè)的水銀面變?yōu)橐粯痈撸?/div>
分析：（1）氣體近似做等容變化，由氣體狀態(tài)方程求得后來(lái)的壓強(qiáng)，由液體壓強(qiáng)公式求得U形管內(nèi)水銀的高度差
（2）氣體溫度下降時(shí)，氣體的體積會(huì)減小，當(dāng)活塞向下移動(dòng)到開口下方時(shí)，U形管的兩臂均與大氣相通，兩側(cè)液面變?yōu)橐粯痈�，在此前氣體做等壓變化，由氣體狀態(tài)方程可得氣體溫度下降值
解答：解：（1）因?yàn)榛钊奈恢帽３植蛔�，所以氣缸�?nèi)的氣體近似做等容變化．
由
=可得
h2=+h1=
| 1.0×105×(37-7) |
| 13.6×103×10×(7+273) |
m+×0.05m=0.134m（2）氣體溫度下降時(shí)，氣體的體積會(huì)減小，當(dāng)活塞向下移動(dòng)到開口下方時(shí)，U形管的兩臂均與大氣相通，兩側(cè)液面變?yōu)橐粯痈�，在此前氣體做等壓變化．
由
=可得：
T3=T
2=
×(273+37)K=271.25K故，
t3=T3-273=-1.75 0C答：（1）管內(nèi)水銀的高度差為0.134m（2）當(dāng)氣體的溫度至少降為-1.75℃時(shí)，U形管內(nèi)兩側(cè)的水銀面變?yōu)橐粯痈?/div>
點(diǎn)評(píng)：注意液體壓強(qiáng)公式計(jì)算，初始狀態(tài)封閉氣體壓強(qiáng)由管內(nèi)水銀柱顯示出來(lái)；還要注意涉及的溫度有兩種溫標(biāo)表示，其數(shù)值相差數(shù)值時(shí)273，代入公式的是熱力學(xué)溫標(biāo)；可思考若開口離氣缸底部較近，情況會(huì)怎樣？
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題
科目：高中物理
來(lái)源：
題型：
（2006?長(zhǎng)寧區(qū)二模）如圖所示，一足夠高的直立氣缸上端開口，用一個(gè)厚度不計(jì)的活塞封閉了一段高為90cm的氣柱，活塞的橫截面積為0.01m
2，活塞與氣缸間的摩擦不計(jì)，氣缸側(cè)壁通過一個(gè)密封接口與U形管相通，密封接口離氣缸底部的高度為70cm，氣缸與U形管相通處氣體體積忽略不計(jì)．在圖示狀態(tài)時(shí)氣體的溫度為17℃，U形管兩支管水銀面的高度差h
1為6cm，右支管內(nèi)水銀面到管口的高度為20cm，大氣壓強(qiáng)p
0=1.0×10
5Pa保持不變，水銀的密度ρ=13.6×10
3kg/m
3．求：
（1）活塞的重力；
（2）現(xiàn)在將U形管右支管開口端用橡皮塞（厚度不計(jì)）封住，并在活塞上添加沙粒，同時(shí)對(duì)氣缸內(nèi)的氣體緩緩加熱，讓活塞高度始終不變．當(dāng)氣體溫度升高到57℃時(shí)，不再加沙粒，同時(shí)停止對(duì)氣體加熱，這時(shí)U形管兩支管內(nèi)水銀面的高度差h
2變?yōu)槎嗌�？（氣缸�?nèi)氣體溫度變化不影響U形管）
（3）保持上題中的沙粒質(zhì)量不變，讓氣缸內(nèi)的氣體逐漸冷卻，那么當(dāng)氣體的溫度至少降為多少℃時(shí)，U形管內(nèi)的水銀開始流動(dòng)？
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科目：高中物理
來(lái)源：
題型：
（2009?嘉定區(qū)二模）一足夠高的直立氣缸上端開口，用一個(gè)厚度不計(jì)的活塞封閉了一段高為80cm的氣柱，活塞的橫截面積為0.01m
2，活塞與氣缸間的摩擦不計(jì)．氣缸側(cè)壁通過一個(gè)開口與U形管相連，開口離氣缸底部的高度為70cm，開口管內(nèi)及U形管內(nèi)的氣體體積忽略不計(jì)．已知圖所示狀態(tài)時(shí)，氣體的溫度為7
0C，U形管內(nèi)水銀面的高度差h
1=5cm．大氣壓強(qiáng)p
0=1.0×10
5 Pa保持不變．水銀的密度ρ=13.6×10
3 kg/m
3．
求：（1）活塞的重力．
（2）現(xiàn)在活塞上添加沙粒，同時(shí)對(duì)氣缸內(nèi)的氣體加熱，始終保持活塞的高度不變，此過程緩慢進(jìn)行，當(dāng)氣體的溫度升高到37℃時(shí)，U形管內(nèi)水銀的高度差為多少？
（3）保持上題中的沙粒質(zhì)量不變，讓氣缸內(nèi)的氣體逐漸冷卻，那么當(dāng)氣體的溫度至少降為多少時(shí)，U形管內(nèi)的水銀面變?yōu)橐粯痈撸?/div>
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科目：高中物理
來(lái)源：
題型：
（2013?商丘二模）一足夠高的直立氣缸上端開口，用一個(gè)厚度不計(jì)的活塞封閉了一段高為80cm的氣柱，活塞的橫截面積為0.01m
2，活塞與氣缸間的摩擦不計(jì)，氣缸側(cè)壁通過一個(gè)開口與U形管相連，開口離氣缸底部的高度為70cm，開口管內(nèi)及U形管內(nèi)的氣體體積忽略不計(jì)．已知如圖所示狀態(tài)時(shí)氣體的溫度為7
0C，U形管內(nèi)水銀面的高度差h
1=5cm，大氣壓強(qiáng)p
0=1.0×10
5 Pa保持不變，水銀的密度
==13.6×10
3 kg/m
3．求：
①活塞的重力．
②現(xiàn)在活塞上添加沙粒，同時(shí)對(duì)氣缸內(nèi)的氣體加熱，始終保持活塞的高度不變，此過程緩慢進(jìn)行，當(dāng)氣體的溫度升高到37℃時(shí)，U形管內(nèi)水銀的高度差為多少？
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科目：高中物理
來(lái)源：
題型：
[物理--選修3-3]
（1）以下說(shuō)法中正確的是
A．熵增加原理說(shuō)明一切自然過程總是向著分子熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性減小的方向進(jìn)行
B．在絕熱條件下壓縮氣體，氣體的內(nèi)能一定增加
C．布朗運(yùn)動(dòng)是在顯微鏡中看到的液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)
D．水可以浸潤(rùn)玻璃，但是不能浸潤(rùn)石蠟，這個(gè)現(xiàn)象表明一種液體是否浸潤(rùn)某種固體與這兩種物質(zhì)的性質(zhì)都有關(guān)系
（2）一足夠高的直立氣缸上端開口，用一個(gè)厚度不計(jì)的活塞封閉了一段高為80cm的氣柱，活塞的橫截面積為0.01m2，活塞與氣缸間的摩擦不計(jì)，氣缸側(cè)壁通過一個(gè)開口與U形管內(nèi)的氣體體積忽略不計(jì)，已知右圖所示狀態(tài)時(shí)氣體的溫度為7℃，U形管內(nèi)水解面的高度差h1=5cm，大氣壓強(qiáng)P0=1.0×105Pa保持不變，水銀的密度
ρ=13.6×10
3kg/m
3，g=10m/s
2．
求：①活塞的重力；
②現(xiàn)在活塞上添加沙粒，同時(shí)對(duì)氣缸內(nèi)的氣體加熱，始終保持活塞的高度不變，此過程緩慢進(jìn)行，當(dāng)氣體的溫度升高到37℃時(shí)，U形管內(nèi)水銀面的高度差為多少？
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