如圖8-3-5所示，粗細(xì)均勻的U形玻璃管如圖放置，管的豎直部分長為20 cm，一端封閉，水平部分長40 cm，水平段管內(nèi)長為20 cm的水銀柱封住長35 cm的氣柱.已知所封閉的氣體溫度為7 ℃，大氣壓強(qiáng)為75 cmHg，當(dāng)管內(nèi)溫度升到351 ℃時管內(nèi)空氣柱的總長度是多少？（彎管部分體積忽略不計）

圖8-3-5
65cm.
溫度升高時，氣體體積增加，水銀柱可能進(jìn)入直管也可能溢出，所以要首先分析各臨界狀態(tài)的條件，然后針對具體情況計算.
設(shè)水銀柱剛好與豎直管口平齊而正好不溢出，此時氣柱高度為60 cm，設(shè)溫度為T2.
以封閉氣體為研究對象：
初狀態(tài)：p1=p0="75" cmHg,l1="35" cm,T1="280" K
末狀態(tài)：p2′="95" cmHg,l2="60" cm,T2=?
根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：
=
所以T2=T1=×280 K="608" K
即t2="(608-273)" ℃="335" ℃<351 ℃，所以水銀柱會溢出.
設(shè)溢出后，豎直管內(nèi)仍剩余水銀柱長為h cm，則
初狀態(tài)：p1="75" cmHg,l1="35" cm,T1="280" K
末狀態(tài)：p′2="(75+h)" cmHg,l′2="(80-h)" cm,T′2="(351+273)" K="624" K
根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程得：
=
即=
h="15" cm
故管內(nèi)空氣柱的長度為l2′="(80-15)" cm=65cm.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

一根兩端開口、橫截面積為S=2cm2足夠長的玻璃管豎直插入水銀槽中并固定（插入水銀槽中的部分足夠深）。管中有一個質(zhì)量不計的光滑活塞，活塞下封閉著長L=21cm的氣柱，氣體的溫度T1=280K，外界大氣壓取P0=1.0×105Pa（相當(dāng)于75cm汞柱高的壓強(qiáng)）。

①對氣體加熱，使其溫度升高到T2=320K，求此時氣柱的長度；
②在活塞上施加一個豎直向上的拉力F=4N，保持氣體的溫度T2不變，求平衡后氣柱的長度及此時管內(nèi)外水銀面的高度差。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

【物理-選修3-3】（15分）
（1）對于一定質(zhì)量的理想氣體，若設(shè)法使其溫度升高而壓強(qiáng)減小，則在這一過程中，下列說法正確的是：
A．氣體的體積可能不變
B．氣體必定從外界吸收熱量
C．氣體分子的平均動能必定增大
D．單位時間內(nèi)，氣體分子撞擊器壁單位面積的次數(shù)一定減少
（2）如圖所示，放置在水平地面上一個高為h=40cm的金屬容器內(nèi)有溫度為t1=27℃空氣，容器側(cè)壁正中央有一閥門，閥門細(xì)管直徑不計。活塞質(zhì)量為m=5.0kg，橫截面積為s=20cm2�，F(xiàn)打開閥門，讓活塞下降直至靜止。不計摩擦，外界大氣壓強(qiáng)為p0=1.0×105Pa 。閥門打開時，容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)與大氣壓相等，g取10 m/s2。求：

①若不考慮氣體溫度變化，則活塞靜止時距容器底部的高度h2；
②活塞靜止后關(guān)閉閥門，對氣體加熱使容器內(nèi)氣體溫度升高到327℃，求此時活塞距容器底部的高度h3。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

放在光滑地面上的汽缸如圖8-3-6所示，缸體質(zhì)量為2 kg，活塞質(zhì)量為1 kg.靜止時，活塞距離汽缸底面10 cm，活塞面積為100 cm2，外界大氣壓p0為1×105 Pa.現(xiàn)用水平推力F向左推活塞，活塞和汽缸以共同加速度向左加速運動，這時活塞和汽缸底的距離為8 cm,求水平推力F.（溫度不變，下列因素不考慮：缸體厚度、空氣阻力、活塞與汽缸間的摩擦）

圖8-3-6

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

鋼瓶中裝有一定質(zhì)量的氣體，現(xiàn)在用兩種方法抽鋼瓶中的氣體，第一種方法是用小抽氣機(jī)，每次抽出1 L氣體，共抽取三次，第二種方法是用大抽氣機(jī)，一次抽取3 L氣體，這兩種抽法中，抽取氣體質(zhì)量較大的是(    )
A．第一種抽法B．第二種抽法
C．兩種抽法抽出的氣體質(zhì)量一樣大D．無法判斷

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

圖8-3-7所示，為0.3 mol的某種氣體的壓強(qiáng)和溫度關(guān)系的p-t圖線.p0表示1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，則在狀態(tài)B時氣體的體積為(   )

圖8-3-7
A．5.6 LB．3.2 LC．1.2 LD．8.4 L

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，粗細(xì)均勻一端封閉、一端開口的細(xì)玻璃管總長為100cm，中央折成直角，使它一半水平，一半豎直，外界大氣壓為＝76cmHg不變，管內(nèi)有30cm長的水銀柱將一部分空氣封閉于封閉端，當(dāng)管內(nèi)空氣為－17℃時，空氣柱長40cm．

(1)當(dāng)管內(nèi)氣體溫度上升到30℃時，管內(nèi)空氣柱有多長？
(2)要將管內(nèi)水銀全部排空，管內(nèi)氣溫至少應(yīng)大于多少攝氏度？(假設(shè)溫度上升是緩慢的)

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，有兩個用活塞封閉的固定容器A和B（它們的截面積相同），其中都充有理想氣體，兩容器的活塞之間用連桿連接。當(dāng)A容器內(nèi)的氣體的體積為B容器內(nèi)氣體體積的1.8倍時，處于平衡狀態(tài)。當(dāng)連桿上加力F時，則A、B兩容器內(nèi)氣體體積相等。如將此力F改為相反，則A、B體積之比是多少？（設(shè)溫度保持不變）

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：填空題

如圖16為一定質(zhì)量的某種理想氣體的p--V圖，其中A、B、C三點所對應(yīng)的狀態(tài)的溫度分別用TA、TB、TC來表示，那么TA：TB：TC=           ．

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