【題目】(10分)粗細(xì)均勻的U形管中裝有水銀,左管上端開(kāi)口與大氣相連,右管上端封閉,如圖所示。開(kāi)始時(shí)兩管內(nèi)水銀柱等高,兩管內(nèi)空氣(可視為理想氣體)柱長(zhǎng)均為l=90cm,此時(shí)兩管內(nèi)空氣柱溫度均為27℃,外界大氣壓為p0=76cmHg,F(xiàn)在左管上端開(kāi)口處緩慢注入水銀壓縮空氣柱,直至右管內(nèi)水銀面上升10cm,在注入水銀過(guò)程中,左管內(nèi)溫度緩慢下降到–23℃,右管內(nèi)溫度保持在27℃。求:

(i)注入水銀柱的長(zhǎng)度;

(ii)左管注入的水銀柱上表面離左管開(kāi)口的距離。

【答案】(i)29.5cm (ii)16.5cm

【解析】(i)設(shè)U形管橫截面積為S,水銀密度為ρ,重力加速度為g,注入水銀柱的長(zhǎng)度為h,注入水銀后左管內(nèi)空氣柱的長(zhǎng)度為L

左管內(nèi)空氣柱:初狀態(tài),p1=76cmHg,V1=90cm×S,T1=273K+27K=300K(1分

末狀態(tài),p2=76cmHg+ρghV2=LS,T2=273K–23K=250 K(1分

右管內(nèi)空氣柱:初狀態(tài),p3=76cmHg,V3=90cm×S,T3=300K

末狀態(tài),p4=p2–20cmHg=56cmHg+ρgh,V4=80cm×S,T4=T3=300K(1分

對(duì)右管內(nèi)空氣柱,由玻意耳定律得:p3V3=p4V42分

代入數(shù)據(jù)得:h=29.5cm(1分

(ii)對(duì)左管內(nèi)空氣柱,由理想氣體狀態(tài)方程得:2分

解得:L=54 cm(1分)

左管注入的水銀柱上表面離左管開(kāi)口的距離(1分)

練習(xí)冊(cè)系列答案
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】下列情況中的物體,能看作質(zhì)點(diǎn)的是

A. 太空中繞地球運(yùn)行的衛(wèi)星

B. 正在沖線的百米賽跑運(yùn)動(dòng)員

C. 勻速行駛著的汽車的車輪

D. 正在躍過(guò)橫桿的跳高運(yùn)動(dòng)員

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖,理想變壓器的原、副線圈電路中接有四只規(guī)格相同的燈泡,原線圈電路接在電壓恒為U0的交變電源上。當(dāng)S斷開(kāi)時(shí),L1、L2、L3三只燈泡均正常發(fā)光;若閉合S,已知燈泡都不會(huì)損壞,且燈絲電阻不隨溫度變化,則

A. 燈泡L1變亮 B. 燈泡L2變亮 C. 燈泡L3亮度不變 D. 燈泡L4正常發(fā)光

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【題目】如圖所示,ab是勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界,質(zhì)子()α粒子()先后從c點(diǎn)射入磁場(chǎng),初速度方向與ab邊界夾角均為45,并都到達(dá)d點(diǎn)。不計(jì)空氣阻力和粒子間的作用。關(guān)于兩粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是( )

A. 質(zhì)子和α粒子運(yùn)動(dòng)軌跡相同

B. 質(zhì)子和α粒子運(yùn)動(dòng)動(dòng)能相同

C. 質(zhì)子和α粒子運(yùn)動(dòng)速率相同

D. 質(zhì)子和α粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】在野外遇到電閃雷鳴時(shí),應(yīng)當(dāng)(

A. 躲在大樹(shù)下

B. 躲進(jìn)小山洞

C. 撐著鋼柄傘

D. 站在避雷針旁邊

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中以豎直和水平方向建立直角坐標(biāo)系,一帶負(fù)電的油滴從坐標(biāo)原點(diǎn)以初速度v0向第一象限某方向拋出,當(dāng)油滴運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)A(圖中未畫出)時(shí)速度為v,試從做功與能量轉(zhuǎn)化角度分析此過(guò)程,下列說(shuō)法正確的是

A. vv0,則重力和電場(chǎng)力都對(duì)油滴做正功引起油滴動(dòng)能增大

B. vv0,則油滴電勢(shì)能的改變量可能小于油滴重力勢(shì)能的改變量

C. v=v0,則A點(diǎn)可能位于第一象限

D. v=v0,則A點(diǎn)一定位于第二象限

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】1798年,英國(guó)物理學(xué)家卡文迪許做了一項(xiàng)偉大的實(shí)驗(yàn),他把這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)說(shuō)成是“稱量地球的質(zhì)量”,在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中首次測(cè)量出了( )

A. 地球表面附近的重力加速度 B. 地球的公轉(zhuǎn)周期

C. 月球到地球的距離 D. 引力常量

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】一定質(zhì)量的理想氣體被一厚度可忽略的活塞封閉在導(dǎo)熱性能良好的汽缸內(nèi),如圖所示水平放置;钊馁|(zhì)量m=20kg,橫截面積S=100cm2,活塞可沿汽缸壁無(wú)摩擦滑動(dòng)但不漏氣,開(kāi)始使汽缸水平放置(如圖甲),活塞與汽缸底的距離L1=12cm,離汽缸口的距離L0=4cm。外界氣溫為27℃,大氣壓強(qiáng)為1.0×l05Pa,將汽缸緩慢地轉(zhuǎn)到開(kāi)口向上的豎直位罝(如圖乙),待穩(wěn)定后對(duì)缸內(nèi)氣體逐漸加熱,使活塞上表面剛好與汽缸口相平(如圖丙)。g取10m/s2

(1)此時(shí)(如圖丙)氣體的溫度為多少;

(2)在對(duì)缸內(nèi)氣體加熱的過(guò)程中,氣體膨脹對(duì)外做功,若氣體增加的內(nèi)能ΔU=318J, 求氣體吸收的熱量

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,一個(gè)理想變壓器原線圈的匝數(shù)為50匝,副線圈的匝數(shù)為100匝,原線圈兩端接在光滑的水平平行導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌間距為0.4m。導(dǎo)軌上垂直于導(dǎo)軌有一長(zhǎng)度略大于導(dǎo)軌間距的導(dǎo)體棒,導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒的電阻忽略不計(jì),副線圈回路中電阻R1=5Ω,R2=15Ω.圖中交流電壓表為理想電壓表。導(dǎo)軌所在空間有垂直于導(dǎo)軌平面、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。導(dǎo)體棒在水平外力的作用下運(yùn)動(dòng),其速度隨時(shí)間變化的關(guān)系式為: ,則下列說(shuō)法中正確的是

A. R1的功率為0.2 W

B. 電壓表的示數(shù)為

C. 水平外力為恒力

D. 變壓器鐵芯中磁通量變化率的最大值為0.04 Wb/s

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