【选修3-3选做题】某登山运动员在一次攀登珠穆朗玛峰的过程中，在接近山顶时他裸露在手腕上的防水手表的表盘玻璃突然爆裂了，而手表没有受到任何撞击，该手表出厂时给出

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【选修3-3选做题】
某登山运动员在一次攀登珠穆朗玛峰的过程中，在接近山顶时他裸露在手腕上的防水手表的表盘玻璃突然爆裂了，而手表没有受到任何撞击，该手表出厂时给出的参数为：27℃时表内气体压强为l.0×10⁵ Pa（常温下的大气压强值），当内外压强差超过6.0×10⁴ Pa时表盘玻璃将爆裂。当时登山运动员携带的温度计的读数是- 21℃，表内气体体积的变化可忽略不计。
（1）通过计算判断手表的表盘玻璃是向外爆裂还是向内爆裂？
（2）当时外界的大气压强为多少？

答案

解：（1）取表内封闭气体为研究对象
初状态的压强为P₁=1.0×10⁵ Pa，温度为T₁=(273+27)K=300 K
其末状态的压强为P₂，温度为T₂=(273-21) K=252 K
根据气体的状态方程，有

解得：P₂=8.4×10⁴ Pa
如果手表的表盘玻璃是向内爆裂的，则外界的大气压强为P₀=P₂+△p=8.4×10⁴ Pa +6.0×10⁴ Pa=1.44×10⁵ Pa。大于山脚下的大气压强（即常温下的大气压强），这显然是不可能的，所以可判断手表的表盘玻璃是向外爆裂的
（2）当时外界的大气压强为P₀"=P₂-△p=8.4×10⁴ Pa-6.0×10⁴ Pa=2.4×10⁴ Pa

举一反三

如图所示，圆柱形气缸倒置在水平粗糙的地面上，气缸内部封有一定质量的气体。已知气缸质量为10kg，缸壁厚度不计，活塞质量为5kg，其横截面积为50cm²，所有摩擦不计。当缸内气体温度为27℃时，活塞刚好与地面相接触，但对地面无压力。求
（1）此时封闭气体压强？
（2）现使缸内气体温度升高，当气缸恰对地面无压力时，缸内气体温度为多少？（已知大气压强为p₀=1.0×10⁵Pa）

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【选修3-3选做题】
如图为均匀薄壁U形管，左管上端封闭，右管开口且足够长，管的截面积为S，内装有密度为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T₀时，左、右管内液面等高，两管内空气柱长度均为L，压强均等于外界大气压P₀，重力加速度为g，现使左、右两管温度同时缓慢升高，在活塞离开卡口上升前，左、右两管液面保持不动，试求：
(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，两管液面高度差为L。

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【选修3-3选做题】
如图所示，U型管右管内径为左管的两倍，外界大气压强P₀=75 cmHg。左端封闭，封有长为30 cm的气柱，左右两管水银面高度差为37.5 cm，左端封闭端下60 cm处有一小塞子D，若将小塞子D拔去（空气能进入但水银不会流出），会在左管内产生一段新的空气柱。求：
（1）此时左管封闭端的气柱长度变为多少？
（2）新产生的气柱长为多少？

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【选修3-3选做题】
一定质量的某种理想气体由状态A经过图中所示过程缓慢变到状态B，在此过程中

[ ]
A．气体的密度一直变小
B．气体的密度一直变大
C．气体的内能一直增加
D．气体的内能一直减小

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【选修3-3选做题】
一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的p-V图象如图所示。已知该气体在状态A时的温度为27℃。则：
（1）该气体在状态B、C时的温度分别为多少℃？
（2）该气体从状态A到状态C的过程中内能的变化量是多大？
（3）该气体从状态A到状态C的过程中是吸热，还是放热？传递的热量是多少？

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