如图所示的均匀薄壁U形管,左管上端封闭,横截面积为S,右管开口且足够长,横截面积为2S,内装密度为ρ的液体,右管内有一质量为m的活塞搁在固定卡口上,卡口与左管上
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如图所示的均匀薄壁U形管,左管上端封闭,横截面积为S,右管开口且足够长,横截面积为2S,内装密度为ρ的液体,右管内有一质量为m的活塞搁在固定卡口上,卡口与左管上
题型:上海模拟
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如图所示的均匀薄壁U形管,左管上端封闭,横截面积为S,右管开口且足够长,横截面积为2S,内装密度为ρ的液体,右管内有一质量为m的活塞搁在固定卡口上,卡口与左管上端等高,活塞与管壁间无摩擦且不漏气.温度为T
0
时,左、右管内液面高度相等,两管内空气柱长度均为L,压强均为大气压强p
0
,现使两边温度同时逐渐升高,求:
(1)温度升高到多少时,右管活塞开始离开卡口上升?
(2)温度升高到多少时,左管内液面下降h?
答案
(1)右管中的气体在活塞刚离开卡口时的压强为P,
P=P
0
+
mg
2S
温度升高到活塞刚离开卡口的过程中,右管中气体经历了等容过程,根据查理定律可得:
P
P
0
=
T
T
0
解得,T=
P
T
0
P
0
=(1+
mg
2
P
0
S
)T
0
(2)当左管中液面下降h时,右管中升高0.5h,高度差达到1.5h,设此时左管中气体的压强为P′,温度为T′
P′=P
0
+
mg
2S
+1.5ρgh
根据理想气体状态方程
P
0
LS
T
0
=
P′(L+h)S
T′
则得
P
0
LS
T
0
=
(
P
0
+
mg
2S
+1.5ρgh)(L+h)S
T′
解得 T′=
(
P
0
+
mg
2S
+1.5ρgh)(L+h)
T
0
P
0
L
答:
(1)温度升高到(1+
mg
2
P
0
S
)T
0
时,右管活塞开始离开卡口上升.
(2)温度升高到
(
P
0
+
mg
2S
+1.5ρgh)(L+h)
T
0
P
0
L
时,左管内液面下降h.
举一反三
关于气体压强,下列说法中正确的是( )
A.气体压强是由于气体分子受到重力作用而产生的
B.在一定温度下,气体分子的密集程度越大,压强越大
C.一定质量的气体,温度不变时,若体积变化,则压强可能不变化
D.一定质量的气体,体积不变时,若温度变化,则压强可能不变化
题型:武汉模拟
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如图为竖直放置的粗细均匀的密闭细管,水银柱将气体分隔成A、B两部分,初始温度相同.使A、B升高相同温度达到稳定后,体积变化量为△V
A
、△V
B
,压强变化量为△p
A
、△p
B
,对液面压力的变化量为△F
A
、△F
B
,则( )
A.水银柱向下移动了一段距离
B.△V
A
<△V
B
C.△p
A
<△p
B
D.△F
A
=△F
B
题型:上海模拟
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粗细均匀的光滑长直玻璃管,上端封闭,下端开口,开口端竖直插入水银槽中,管中有三段水银柱,如图所示,上两段水银柱长度分别为L
1
、L
2
,下段水银柱与槽中水银相通,高度差为L
3
,在A、B两空间均有理想气体,系统各部分均平衡.如B中气体透过中间一段水银柱与A中气体混合,再达到稳定后,则正确说法为( )
A.如管顶部分为真空,水银柱L
1
将上升
B.如管顶部分为真空,三段水银柱总长度减小
C.如管顶部分有空气,水银柱L
1
将上升
D.如管顶部分有空气,三段水银柱总长度将减小
题型:上海模拟
难度:
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如图1所示,用手指堵住注射器前端的小孔,这时就在注射器的玻璃管内封住了一定质量的空气.先把活塞压向玻璃管内,使管内空气的体积减小,如图甲所示;然后往外拉活塞时玻璃管内空气的体积增大,如图乙所示.关于这个实验,下列说法正确的是( )
A.把活塞向玻璃管内压入的过程中,玻璃管内气体的体积减小,压强也减小
B.把活塞向玻璃管内压入的过程中,玻璃管内分子对缸壁的平均冲力变小
C.把活塞向玻璃管外拉出的过程中,玻璃管内气体内能减少
D.把活塞向玻璃管外拉出的过程中,玻璃管内每个分子热运动的速率均减小
题型:海淀区二模
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如图所示为两端封闭的U形玻璃管,竖直放置,管内左、右两段封闭空气柱A、B被一段水银柱隔开,设原来温度分别为T
A
和T
B
,当温度分别升高△T
A
和△T
B
时,关于水银柱高度差的变化情况,下列说法中正确的是( )
A.当T
A
=T
B
,且△T
A
=△T
B
时,h一定不变
B.当T
A
=T
B
,且△T
A
=△T
B
时,h一定增大
C.当T
A
<T
B
,且△T
A
<△T
B
时,h一定增大
D.当T
A
>T
B
,且△T
A
=△T
B
时,h一定增大
题型:不详
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