4．如圖，一上端開口、下端封閉的細長玻璃管，上部有長24cm的水銀柱，封有長12cm的空氣柱，此時水銀面恰好與管口平齊．已知大氣壓強為p0=76cmHg，如果使玻璃管繞底端在豎直平面內(nèi)緩慢地轉(zhuǎn)動180°，求在開口向下時管中空氣柱的長度．封入的氣體可視為理想氣體，在轉(zhuǎn)動過程中氣體溫度保持不變，沒有發(fā)生漏氣．

分析 在玻璃管轉(zhuǎn)動過程中，根據(jù)P=P0+hcosθ可知，轉(zhuǎn)動的角度增大，封閉氣體壓強減小，體積增大，水銀溢出，整個過程封閉氣體等溫變化，根據(jù)玻意耳定律列式求解即可．

解答 解：設玻璃管開口向上時，空氣柱的壓強為
p1=p0+ρgl1                       ①
式中，ρ和g分別表示水銀的密度和重力加速度．
玻璃管開口向下時，原來上部的水銀有一部分會流出，設此時空氣柱長度為x，則
p2=p0-ρg[（l1+l2）-x]②
式中，p2為管內(nèi)空氣柱的壓強．由玻意耳定律有
p1l2S=p2xS                 ③
S為玻璃管的橫截面積，由①②③式和題干條件得
x=20cm                           
答：在開口向下時管中空氣柱的長度為20cm．

點評 本題關鍵是求出被封閉氣體的壓強即可正確解答，解答這類問題注意以水銀柱為研究對象，根據(jù)平衡狀態(tài)求解．

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：多選題

14．如圖所示，邊界OA與OC之間分布有垂直紙面向里的勻強磁場，邊界OA上有一粒子源S．某一時刻，從S平行于紙面向各個方向發(fā)射出大量帶正電的同種粒子 （不計粒子的重力及粒子間的相互作用），所有粒子的初速度大小相同，經(jīng)過一段時間有大量粒子從邊界OC射出磁場．已知∠AOC=60°，從邊界OC射出的粒子在磁場中運動的最長時間等于$\frac{T}{2}$（T為粒子在磁場中運動的周期），則從邊界OC射出的粒子在磁場中運動的時間可能為（　　）
A．$\frac{T}{10}$B．$\frac{T}{8}$C．$\frac{T}{6}$D．$\frac{T}{4}$

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

15．如圖所示，一單匝矩形金屬線圈ABCD在勻強磁場中繞轉(zhuǎn)軸OO′勻速轉(zhuǎn)動．轉(zhuǎn)軸OO′過AD邊和BC邊的中點．若從圖示位置開始計時，穿過線圈的磁通量Φ隨時間t的變化關系可以表示為Φ=0.1cos20πt（Wb），時間t的單位為s．已知矩形線圈電阻為2.0Ω．下列說法正確的是（　　）
A．線圈中電流的有效值約為3.14A
B．穿過線圈的磁通量的最大值為0.1$\sqrt{2}$Wb
C．在任意1s時間內(nèi)，線圈克服安培力所做的功約為9.86 J
D．在任意1s時間內(nèi)，線圈中電流的方向改變10次

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科目：高中物理 來源： 題型：解答題

12．如圖所示，是一種折射率n=1.5的棱鏡，用于某種光學儀器中，現(xiàn)有一束光線沿MN方向射到棱鏡的AB面上，入射角的大小i=arcsin0.75（即：sini=0.75），求：
（i）光在棱鏡中傳播的速率．
（ii）畫出此束光線射出棱鏡后的方向，要求寫出簡要的分析過程．（不考慮返回到AB和BC面上的光線）．

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

19．質(zhì)量分別為M和m的物塊形狀大小均相同，將它們通過輕繩和光滑定滑輪連接，如圖甲所示，繩子在各處均平行于傾角為α的斜面，M恰好能靜止在斜面上，不考慮M、m與斜面之間的摩擦．若互換兩物塊位置，按圖乙放置，然后釋放M，斜面仍保持靜止．則下列說法正確的是（　　）
A．輕繩的拉力等于MgB．輕繩的拉力等于mg
C．M運動加速度大小為（1-sinα）gD．M運動加速度大小為$\frac{M-m}{M}$g

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科目：高中物理 來源： 題型：解答題

9．飛行員、宇航員的選拔是非常嚴格的，他們必須通過嚴格的訓練才能適應飛行要求．飛行員從俯沖狀態(tài)往上拉時，會發(fā)生黑視．第一是因血壓降低，導致視網(wǎng)膜缺血；第二是因為腦缺血．為了使飛行員適應這種情況，要在如圖所示的儀器中對飛行員進行訓練．質(zhì)量為65kg的飛行員坐在一個在豎直平面內(nèi)做半徑為R=20m的勻速圓周運動的艙內(nèi)，要使飛行員受到的加速度an=6g（g=10m/s2）
（1）轉(zhuǎn)速為多少？
（2）在最高點、最低點人對座椅的壓力分別為多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

16．如圖所示，質(zhì)量為m的小球從傾角為θ的光滑斜面頂端由靜止開始自由滑下，經(jīng)時間t滑到斜面底端．此過程中下列說法正確的是（　�。�
A．重力的沖量為mgtsinθB．支持力的沖量為0
C．合力的沖量為mgtsinθD．重力的沖量為mgt

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

13．如圖所示，長為L，傾角為θ的光滑絕緣斜面處于勻強電場中，一帶電荷量為+q質(zhì)蒱為m的小球，以初速度v0由斜面底端的A點開始沿斜面上滑，到達斜面頂端的速度仍為v0．有以下4種說法：
①小球在B點的電勢能一定大于小球在A點的電勢能．
②A、B兩點的電勢差是一定的．
③電場方向與AC垂直吋，場強最�。�
④電場方向與斜面平行時，場強最�。�
你認為正確的說法是（　�。�
A．①②B．①③C．②③D．②④

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科目：高中物理 來源： 題型：解答題

14．聽說水果也能做電池，某興趣小組的同學將一個土豆做成“水果電池”如圖1． 同學們通過查閱資料知道這種水果的電動勢大約1伏左右，又用量程為0～3V、內(nèi)阻約50kΩ的伏特表測其兩極時讀數(shù)為0.96V．可是當他們將四個這樣的水果電池串起來給標為“3V，0，.5A”的小燈泡供電時，燈泡并不發(fā)光．檢查燈泡、線路均沒有故障，而用伏特表直接測量其電壓確實能達到3V多．

（1）據(jù)你分析，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因應當是：水果電池的內(nèi)阻太大．（（不要求寫分析、推導過程）．
（2）為了能盡可能準確測定“水果電池”的電動勢和內(nèi)阻，若實驗室除了導線和開關外，還有以下一些器材可供選擇：
A．電流表A1（量程為0～0.6A，內(nèi)阻為1Ω）
B． 靈敏電流表A2（量程為0～0.6mA，內(nèi)阻為800Ω）
C．靈敏電流表A3（量程為0～300μA，內(nèi)阻未知）
D．滑動變阻器R1 （最大阻值約10Ω）
E．滑動變阻器R2（最大阻值約2kΩ）
F．變阻箱（0～9999Ω）
①實驗中應選擇的器材是B、F（填器材前的字母代號）．
②在答題卷的方框如圖2中畫出應采用的電路．

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