把一端封闭的粗细均匀的玻璃管放在倾角为300的斜面上,开始时让玻璃管不动,管中有一段16cm长的水银柱将长为20cm长的空气封入管内,如果让玻璃管在斜面上加速下
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把一端封闭的粗细均匀的玻璃管放在倾角为300的斜面上,开始时让玻璃管不动,管中有一段16cm长的水银柱将长为20cm长的空气封入管内,如果让玻璃管在斜面上加速下
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把一端封闭的粗细均匀的玻璃管放在倾角为30
0
的斜面上,开始时让玻璃管不动,管中有一段16cm长的水银柱将长为20cm长的空气封入管内,如果让玻璃管在斜面上加速下滑,如图所示。已知玻璃管与斜面间的动摩擦因数μ=
,外界大气压强为76cmHg,
求玻璃管沿斜面匀加速下滑时,封闭的气柱长度为
cm,设斜面足够长,能保证玻璃管稳定匀加速下滑。
答案
22cm
解析
设水银柱和玻璃管的质量分别为m和M,以水银柱和玻璃管为研究对象,根据牛顿第二定律得:
(m+M)gsin30
0
―μ(m+M)gcos30
0
=(m+M)a 得:a="g/4"
以水银柱为研究对象,设管的横截面积为S,根据牛顿第二定律得:
P
0
S+mgsin30
0
―PS=ma
因为m="ρl" S ,l=16cm,P
0
=76cmHg
所以管内气体压强为 P=P
0
+ρgl/4="76+16/4=80cmHg"
有气体等温定律 可知 (76+8)*20="80L " L=22cm
点拨:计算气体压强是解决气体问题的一个关键点,基本方法是:以封闭气体的液柱(或活塞、缸体等)为力学研究对象,分析受力,列出牛顿第二定律方程(静止时即a=0)即可求解。对于静止情形,常用到初中物理学到的流体知识:①静止液体压强公式
;②若液面与外界大气压接触时,静止液体深h处压强为
;③帕斯卡定律:加在密闭液体上的压强,能够大小不变地由液体向各个方向传递;④连通器原理:连通的同一种液体中同一水平面上的压强相等。⑤利用“液片”分析压强。
举一反三
开口向下的玻璃管插入水银槽中,管内封闭有长为
H
的水银柱,上端为空气,管内外水银面的高度差为
h
.若缓慢地向上提起玻璃管时,
H
、
h
的变化为( )
A.
h
和
H
都增大
B.
h
和
H
都减少
C.
h
增大,
H
减少
D.
h
减少,
H
增大
题型:不详
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用活塞式抽气机抽气,在温度不变的情况下,从玻璃瓶中抽气,第一次抽气后,瓶内气体的压强减小到原来的4/5,要使容器内剩余气体的压强减为原来的256/625,抽气次数应为
A.2次
B.3次
C.4次
D.5次
题型:不详
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如图,开口向下、粗细均匀的玻璃管中,用长度分别为h
1
=5cm和h
2
=8cm两段水银柱封闭了两段气体A和B,稳定后A、B体积相等。设定外界大气压恒为P
0
=75cmHg,则封闭气体A的压强为________ cmHg.若降低相同的温度(设原来温度相同),则A的体积V
A
_______V
B
.(填“>”, “<”或者“="”" )
题型:不详
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活塞式抽气筒的原理如图所示。待抽容器B容积为3L,内部气压强为P
0
,若将它与容积为1L的抽气筒A相连,(设在工作时温度不变),抽气一次后B中压强变为
;抽气三次后B 中压强变为
.
题型:不详
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如图所示,用一根与绝热活塞棍连的细线将绝热气缸悬挂在某一高度静止不动,气缸开口向上,内封闭”定质量的气体,缸内活塞可以无摩擦移动且不漏气,现将细线剪断,让气缸自由下落,下列说法正确的是
A.气体压强减小,气体对外界做功
B.气体压强增大,外界对气体做功
C.气体体积减小,气体内能增大
D.气体体积增大,气体内能减小
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