题目内容
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80 cm的气柱，活塞的横截面积为0. 01 m2，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70 cm，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= 5 cm，大气压强p0 =1. 0 ×105 Pa保持不变，水银的密度
=13. 6×103 kg/m3．求：
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形管内水银面的高度差为多少？
③若保持第②问中的沙粒质量不变，让气缸内的气体逐渐冷却，那么当气体的温度至少降为多少时，U形管内的水银面变为一样高？
解：(1)
=13.6×103×10×0.05×0.01 N=68 N.
(2)因为活塞的位置保持不变，所以气缸内的气体近似做等容变化。由
可得h2 =0. 134 m. Ks5u
(3)气体温度下降时，气体的体积会减小，当活塞向下移动到支口下方时，U形管的两臂均与大气相通，两侧液面变为一样高，在此前气体做等压变化．
根据
可得
，
。
练习册系列答案
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（2006?长宁区二模）如图所示，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90cm的气柱，活塞的横截面积为0.01m2，活塞与气缸间的摩擦不计，气缸侧壁通过一个密封接口与U形管相通，密封接口离气缸底部的高度为70cm，气缸与U形管相通处气体体积忽略不计．在图示状态时气体的温度为17℃，U形管两支管水银面的高度差h1为6cm，右支管内水银面到管口的高度为20cm，大气压强p0=1.0×105Pa保持不变，水银的密度ρ=13.6×103kg/m3．求：
（2009?嘉定区二模）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ρ=13.6×103 kg/m3．
（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
一足够高的直立气缸上端开口，用一个厚度不计的光滑活塞封闭了一段高为80cm的气柱，气缸侧壁通过一个小开口与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．已知图示状态时气体的温度为7℃，U形管内水银面的高度差h1=5cm，大气压强为p0=1.0×105 Pa不变，水银的密度ρ=13.6×103 kg/m3，取g=10m/s2．求：
[物理--选修3-3]