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5.如圖所示,有人設計了一種測定某種物質與環(huán)境溫度關系的測溫儀,其結構為:在兩端封閉、粗細均勻的豎直玻璃管內,用一段長為L的水銀柱將管內氣體分隔成上、下2部分,上部分氣柱長為L、壓強為p,下部分氣柱長為L4,環(huán)境的溫度為T0,今將管子下部插入待測溫的液體中(上部分仍在原環(huán)境中),這時水銀柱向上移動距離為x.(1)分析為什么水銀柱會向上運動?
(2)求出待測溫液體T與x的關系式.

分析 (1)由理想氣體的狀態(tài)方程方向兩部分氣體的體積變化與壓強變化的關系,即可得出結論;
(2)上部分氣體發(fā)生等溫變化,由玻意耳定律求出此時上部分氣體的壓強;下部分氣體P、V、T三個參量都變化,根據理想氣體狀態(tài)求解溫度,抓住下部分氣體的壓強等于上部分氣體的壓強與水銀柱壓強之和,然后由理想氣體的狀態(tài)方程即可解答.

解答 解:(1)水銀柱向上運動,則上部分的氣體的體積減小,又溫度不變,所以氣體的壓強增大,所以下部分飛氣體的壓強也增大.下面的一部分氣體體積增大,壓強也增大,溫度也一定上升.
通過以上的分析可知,水銀柱向上運動,一定是由于液體的溫度大于環(huán)境的溫度.
(2)上部分氣體作等溫變化,由玻意耳定律得,p1V1=p1′V1
即pLS=p1(L-x)S,
得 p1=P1LLx             
下部氣體插入前,氣體壓強:p2=p1+ρgL
插入后,下部分氣體壓強p2′=p1+ρgL
由理想氣體狀態(tài)方程得:P214LST0=P214L+xST
聯(lián)立解得:T=P0+ρgLP0LLx+ρgLL+4xT0
答:(1)水銀柱向上運動,一定是由于液體的溫度大于環(huán)境的溫度;
(2)待測溫液體T與x的關系式為:T=P0+ρgLP0LLx+ρgLL+4xT0

點評 本題能用靜力學觀點找出兩部分壓強的關系,是解題的關鍵.要注意研究過程中哪些量不變,哪些量變化.能夠用物理規(guī)律把所要研究的物理量表示出來.

練習冊系列答案
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8.下列關于物理學史和物理研究方法的敘述,正確的是( �。�
A.牛頓總結出了萬有引力定律并測出了萬有引力常量
B.物理學家亞里士多德首先正確認識了力和運動的關系,提出“力是維持物體運動的原因”的觀點
C.電場強度E=Upy1bifw,電流I=qt都是比值定義法
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16.假設地球的磁場是地球的帶電引起的,那么地球應該帶何種電荷?(  )
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13.半徑相等的兩個小球甲和乙,在光滑水平面上沿同一直線相向運動.若甲球的質量大于乙球的質量,碰撞前兩球的動能相等,則碰撞后兩球的運動狀態(tài)不可能是( �。�
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20.某同學用伏安法測一節(jié)干電池的電動勢E和內電阻r,所給的其它器材有:
A.電壓表:0~3~15V                 
B.電流表:0~0.6~3A
C.變阻器R1(20Ω,1A)                 
D.變阻器R2(1000Ω,0.1A)
E.電鍵S和導線若干
(1)實驗中變阻器應選用C(標明變阻器代號);
(2)根據實驗要求連接圖1實物電路圖;
(3)實驗測得的6組數據已在U-I圖中標出,如圖2所示.請你根據數據點位置完成U-I圖線,并由圖線求出該電池的電動勢E=1.5V,電阻r=0.5Ω.
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10.甲、乙兩物體,甲的質量為4kg,乙的質量為2kg,甲從20m高處自由落下,1s后乙從10m高處自由落下,不計空氣阻力.在兩物體落地之前,下列說法中正確的是(  )
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B.同一時刻兩物體的速度相同
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(3)該電源的功率是多少?

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A.20.1m/sB.19.2m/sC.18.5m/sD.19.0m/s

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15.一根輕彈簧的勁度系數為400N/m,原長為12cm,一端固定,當它另一端受到一個大小為16N的作用力時,此時彈簧的長度可能為( �。�
A.4cmB.8cmC.12cmD.16cm

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