题目内容

如图所示装置,密闭容器Q和U型玻璃管a,竖直长玻璃管b通过橡皮管连接,玻璃管内装有水,将容器内的空气和外界隔离开.某同学利用此装置和温度计测量高山顶处的大气压强.实验步骤如下:
(a) 在山底处,调节竖直管b的高低位置,使得a、b管内水面相平,并在a的管上作出水面的标记A;
(b) 记录山底处的大气压强P0×105Pa,并测量出山底处的温度T0; (c) 将装置移到山顶处,调节竖直管b的高低位置,使得a管中的水面再次与标记A相平,测量b管的水面高出标记A处水面的高度h;
(d) 认为高山顶处的大气压P=P0-ρgh,其中g为重力加速度的值ρ为水的密度.试说明上述测量步聚中漏掉或有错误的步聚,并加改正.
分析:由题知,容器内封闭气体体积不变,发生了等容变化,该实验的原理是测量出山脚下和山顶处各气体物理参数,根据查理定律列式求解.
解答:解:本实验是利用查理定律测量高山顶处的大气压强,应增加步聚,测量山顶处的温度T1.
山脚下,山脚下的大气压强p0,所以容器内空气的压强P1=p0 .
山顶处,测量b管的水面高出标记A处水面的高度h,所以此时容器内空气的压强P2=p+ρgh.
根据查理定律得:
 
p1
p2
=
T1
T2

代入得:
p0
p+ρgh
=
T0
T1

解得,山顶处的大气压强p=
T1
T0
p0-ρgh

答:应增加步聚,测量山顶处的温度T1.山顶处的大气压强为
T1
T0
p0-ρgh
.
点评:本题关键是找出初状态和末状态气体的压强,然后气体方程列式求解,难度不大.
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