题目内容
（2013?商丘二模）一足够高的直立气缸上端开口，用一个厚度不计的活塞封闭了一段高为80cm的气柱，活塞的横截面积为0.01m2，活塞与气缸间的摩擦不计，气缸侧壁通过一个开口与U形管相连，开口离气缸底部的高度为70cm，开口管内及U形管内的气体体积忽略不计．已知如图所示状态时气体的温度为7 0C，U形管内水银面的高度差h1=5cm，大气压强p0=1.0×105 Pa保持不变，水银的密度| m |
| q |
| ||
| g |
①活塞的重力．
②现在活塞上添加沙粒，同时对气缸内的气体加热，始终保持活塞的高度不变，此过程缓慢进行，当气体的温度升高到37℃时，U形管内水银的高度差为多少？
分析：（1）封闭气体的压强可以以活塞为研究对象求出，也可以根据水银柱求出，即封闭气体的压强P=P0+
，又有P=P0+ρgh1，联立解得活塞的重力．
（2）活塞的高度不变，U形管内的气体体积忽略不计，则气缸内气体发生等容变化，根据查理定律求解U形管内水银的高度差．
| G活 |
| S |
（2）活塞的高度不变，U形管内的气体体积忽略不计，则气缸内气体发生等容变化，根据查理定律求解U形管内水银的高度差．
解答：解：①以活塞为研究对象，根据平衡条件：P0S+G活=PS，则P=P0+
，
又有P=P0+ρgh1，
即：p0+
=p0+ρgh1，
得：G活塞=ρgh1S=13.6×103×10×0.05×0.01N=68N．
②气缸内的气体近似做等容变化．
初状态：P=P0+ρgh1；温度为T1，
末状态：P=P0+ρgh2；温度为T2，
由查理定律：
=
可得h2=0.134 m．
答：（1）活塞的重力是68N．
（2）当气体的温度升高到37℃时，U形管内水银的高度差为0.134m．
| G活 |
| S |
又有P=P0+ρgh1，
即：p0+
| G活塞 |
| S |
得：G活塞=ρgh1S=13.6×103×10×0.05×0.01N=68N．
②气缸内的气体近似做等容变化．
初状态：P=P0+ρgh1；温度为T1，
末状态：P=P0+ρgh2；温度为T2，
由查理定律：
| p0+ρgh1 |
| T1 |
| p0+ρgh2 |
| T2 |
可得h2=0.134 m．
答：（1）活塞的重力是68N．
（2）当气体的温度升高到37℃时，U形管内水银的高度差为0.134m．
点评：本题是气体问题，确定气体状态作何种变化是关键，要充分挖掘隐含的条件进行分析．
练习册系列答案
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