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【題目】一足夠高的直立氣缸上端開口,用一個厚度不計的活塞封閉了一段高為80cm的氣柱,活塞的橫截面積為0.01m2 , 活塞與氣缸間的摩擦不計,氣缸側壁通過一個開口與U形管內的氣體體積忽略不計,已知右圖所示狀態(tài)時氣體的溫度為7℃,U形管內水解面的高度差h1=5cm,大氣壓強P0=1.0×105Pa保持不變,水銀的密度ρ=13.6×103kg/m3 , g=10m/s2 . 求:

(1)活塞的重力;
(2)現在活塞上添加沙粒,同時對氣缸內的氣體加熱,始終保持活塞的高度不變,此過程緩慢進行,當氣體的溫度升高到37℃時,U形管內水銀面的高度差為多少?

【答案】
(1)

解答:①對活塞,有:P0S+G活塞P1S=0

由題意,可知:P1=P0+ρgh1

解得:G活塞=ρgh1S=13.6×103×10×0.05×0.01N=68N

答: 活塞的重力為68N;


(2)

因為活塞的位置保持不變,所以氣缸內的氣體近似做等容變化.

由題:T1=280K,T2=310K P2=P0+ρgh2

代入解得 h2=0.134 m

答: U形管內水銀面的高度差為0.134m.


【解析】①活塞受到重力、大氣壓力和封閉氣體的壓力而平衡,由平衡條件求出活塞的重力.②保持活塞的高度不變,缸內的氣體近似做等容變化.根據根據查理定律求解.

練習冊系列答案
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