如图,一上端开口,下端封闭的细长玻璃管,下部有长L1=66cm的水银柱,中间封有长L2=6.6cm的空气柱,上部有长L3=44cm的水银柱,此时水银面恰好与管口
题型:不详难度:来源:
如图,一上端开口,下端封闭的细长玻璃管,下部有长L1=66cm的水银柱,中间封有长L2=6.6cm的空气柱,上部有长L3=44cm的水银柱,此时水银面恰好与管口平齐.已知大气压强为P0=76cmHg.如果使玻璃管绕底端在竖直平面内缓慢地转动一周,求: (1)在开口向下时管中空气柱的长度. (2)转回到原来位置时管中空气柱的长度.(封入的气体可视为理想气体,在转动过程中没有发生漏气.) |
答案
设玻璃管开口向上时,空气柱压强为:P1=P0+ρgl3…① 式中,ρ和g分别表示水银的密度和重力加速度. 玻璃管开口向下时,原来上部的水银有一部分会流出,封闭端会有部分真空. 设此时开口端剩下的水银柱长度为x,则P2=ρgl1,P2+ρgx=P0 …② (P2管内空气柱的压强.) 由玻意耳定律得P1(sl2)=P2(sh)…③ (③式中,h是此时空气柱的长度,S为玻璃管的横截面积.) 由①②③式和题给条件得:h=12cm…④ 从开始转动一周后,设空气柱的压强为P3,则P3=P0+ρgx…⑤ 由玻意耳定律得P1(sl2)=P3(sh")…⑥ (式中,h"是此时空气柱的长度.) 由①②③⑤⑥h"≈9.2cm 答:在开口向下管中空气柱的长度为12cm,到原来位置时管中空气柱的长度是9.2cm. |
举一反三
有一定质量的理想气体,如果要使它的密度减小,可能的办法是( )A.保持气体体积一定,升高温度 | B.保持气体的压强和温度一定,增大体积 | C.保持气体的温度一定,增大压强 | D.保持气体的压强一定,升高温度 |
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对密闭容器内一定质量的理想气体,下列的说法正确的是( )A.气体压强是由于大量气体分子频繁撞击器壁产生的 | B.气体压强一定时,气体体积增大则气体温度减小 | C.当气体绝热膨胀时,气体的内能增大,温度升高 | D.气体吸收热量发生膨胀的过程,内能可能不变 |
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一定质量的理想气体沿图示状态变化方向从状态a到状态b,到状态c再回到状态a.三个状态的体积分别为va、vb、vc,则它们的关系正确的是( )A.va=vb | B.va=vc | C.vb=vc | D.vc=va |
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页岩气是从页岩层中开采出来的天然气,主要成分为甲烷,被公认是洁净的能源.一定质量的页岩气(可看作理想气体)状态发生了一次循环变化,其压强 p随热力学温度T变化的关系如图所示,O、a、b在同一直线上,bc与横轴平行.则( )A.a到b过程,气体的体积减小 | B.a到b过程,气体的体积增大 | C.b到c过程,气体从外界吸收热量 | D.b到c过程,气体向外界放出热量 |
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一定质量的气体,在温度不变的条件下,以下说法正确的是( )A.体积减小时,压强增大 | B.体积增大时,压强增大 | C.体积减小时,压强减小 | D.体积增大时,压强不变 |
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