(選修3-3選做題)
如圖所示,在一端封閉的U形管中用水銀柱封一段空氣柱L,當(dāng)空氣柱的溫度為14℃時,左臂水銀柱的長度h1=10 cm,右臂水銀柱長度h2=7 cm,氣柱長度L=15 cm; 將U形管放入100℃水中且狀態(tài)穩(wěn)定時,h1變?yōu)? cm。求末狀態(tài)空氣柱的壓強(qiáng)和當(dāng)時的大氣壓強(qiáng)(單位用cmHg)。
解:
對于封閉的空氣柱(設(shè)大氣壓強(qiáng)為P0
初態(tài):P1=P0+h2-h1=(P0-3)cmHg
V1=LS=15S(cm3)
T1=287 K
末態(tài):p2=(p0+3)cmHg
V2=(L+3)S=18S(cm3)
T2=373 K
由理想氣體狀態(tài)方程得
解得,大氣壓強(qiáng)為P0=75.25 cmHg
在100℃水中時,空氣柱壓強(qiáng)為P2=78.25 cmHg。
練習(xí)冊系列答案
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【選修3-3選做題】
如圖所示,一直立的汽缸用一質(zhì)量為m的活塞封閉一定量的理想氣體,活塞橫截面積為S,汽缸內(nèi)壁光滑且缸壁是導(dǎo)熱的,開始活塞被固定,打開固定螺栓K,活塞下落,經(jīng)過足夠長時間后,活塞停在B點(diǎn),已知AB=h,大氣壓強(qiáng)為p0,重力加速度為g。
(1)求活塞停在B點(diǎn)時缸內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng);
(2)設(shè)周圍環(huán)境溫度保持不變,求整個過程中通過缸壁傳遞的熱量Q(一定量理想氣體的內(nèi)能僅由溫度決定)。

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(1)若在氣溫為27 ℃時,用該氣壓計測得的氣壓讀數(shù)為64 cmHg,則實(shí)際氣壓應(yīng)為多少cmHg;
(2)若在氣溫為7 ℃時,用該氣壓計測得的氣壓讀數(shù)為68 cmHg,則實(shí)際氣壓應(yīng)為多少cmHg。

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(選修3-3選做題)
如圖所示,一圓筒形汽缸靜止于地面上,汽缸的質(zhì)量為M,容積為V活塞(連同手柄)的質(zhì)量不計,汽缸內(nèi)部的橫截面積為S,大氣壓強(qiáng)為P0,平衡時汽缸內(nèi)氣體體積為,F(xiàn)用手握住活塞手柄緩慢向上提,直至缸口,在整個上提過程中氣體的溫度保持不變,不計活塞與汽缸壁間的摩擦,求此時地面對汽缸的支持力。

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(選修3-3選做題)
如圖所示,大氣壓強(qiáng)為p0,氣缸水平固定,開有小孔的薄隔板將其分為AB兩部分,光滑活塞可自由移動。初始時氣缸內(nèi)被封閉氣體溫度TA、B兩部分容積相同。加熱氣體,使A、B兩部分體積之比為1∶2。
(1)氣體應(yīng)加熱到多少溫度?
(2)將活塞向左推動,把B部分氣體全部壓入A中,氣體溫度變?yōu)?T,求此時氣體壓強(qiáng)。

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【選修3-3選做題】
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(1)如果溫度保持不變,能否將活塞從氣缸中拉出?
(2)保持拉力最大值不變,氣缸中氣體溫度至少為多少攝氏度時,才能將活塞從氣缸中拉出?

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