题目内容
如图所示，这个装置可以作为火灾报警器使用：试管中装入水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出响声．27℃时，空气柱长度L1为20cm，水银上表面距离导线L2为10cm，管内水银柱的高度h为8cm，大气压强75厘米汞柱，则当温度达到多少摄氏度，报警器会报警？如果要使该装置在87摄氏度报警，则应该再往玻璃管内注入多少厘米高的汞柱？如果大气压增大，则报警温度会受到怎样的影响？
【答案】分析：封闭的气体做等压变化，分别找出气体初末状态的状态参量，应用理想气体状态方程便可求解出报警温度．反之已知报警温度同样可以求出封闭气体的压强，根据封闭气体的压强可知应再向下班管中注入多少厘米汞柱．根据理想气体状态方程可知，当大气压强增大时，封闭气体的压强增大，根据气体状态方程可知，当报警器报警时的温度将比原来设计的温度增加．
解答：解：（1）由题意根据示意图可知，温度变化的过程中封闭气体的压强保持不变，气体做等压变化．
封闭气体的初始状态为：T1=300K，V1=20S，报警时温度为T2，体积V2=30S
根据盖?吕萨克定律有：
得
=
即：t2=177℃
（2）若装置在87℃时报警此时需向玻璃管中注入h厘米汞柱，则此时封闭气体的压强为：（83+h）厘米汞柱，温度：T3=360K，封闭气体的体积：（30-h）S
开始时封闭气体的压强为：83厘米汞柱，温度T1=300K，封闭气体的体积为：V1=20S
根据理想气体状态方程有：
代入数据解得h=8.14cm
（3）因为大气压增大后，封闭气体压强将相应增大，根据理想气体状态方程
得使封闭气体膨胀到相应体积则温度将升高，即将使报警温度比原来的设计值偏高．
答：当温度为177℃时报警器会报警，如果要使装置在87℃时报警则需向玻璃管中注入8.14cm高的汞柱，如果大气压强增加，则报警器报警的温度比原先设计的偏高．
点评：气体状态变化可以应用理想气体状态方程求解，本题的关键是找出气体的变化是等压变化．
解答：解：（1）由题意根据示意图可知，温度变化的过程中封闭气体的压强保持不变，气体做等压变化．
封闭气体的初始状态为：T1=300K，V1=20S，报警时温度为T2，体积V2=30S
根据盖?吕萨克定律有：
得
=即：t2=177℃
（2）若装置在87℃时报警此时需向玻璃管中注入h厘米汞柱，则此时封闭气体的压强为：（83+h）厘米汞柱，温度：T3=360K，封闭气体的体积：（30-h）S
开始时封闭气体的压强为：83厘米汞柱，温度T1=300K，封闭气体的体积为：V1=20S
根据理想气体状态方程有：
代入数据解得h=8.14cm
（3）因为大气压增大后，封闭气体压强将相应增大，根据理想气体状态方程
得使封闭气体膨胀到相应体积则温度将升高，即将使报警温度比原来的设计值偏高．答：当温度为177℃时报警器会报警，如果要使装置在87℃时报警则需向玻璃管中注入8.14cm高的汞柱，如果大气压强增加，则报警器报警的温度比原先设计的偏高．
点评：气体状态变化可以应用理想气体状态方程求解，本题的关键是找出气体的变化是等压变化．
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①该小组同学认为，只要测出小车A和B由静止释放到第一次碰撞通过的位移s1、s2，即可得知小车A和B的加速度a1、a2与位移s1、s2的关系。这个关系式可写成（ ）。
②实验时，该小组同学先保持两小车质量相同且不变，改变左、右托盘内的砝码重力，测量并记录对应拉力下小车A和B通过的位移s1和s2。经过多组数据分析得出了小车运动的加速度与所受拉力的关系。然后他们保持两小车所受的拉力相同且不变，研究小车的加速度与小车质量的关系，此时要改变实验变量是（ ），必须测量并记录的物理量是（ ）（要求对表示物理量的字母做出说明），这些测出并记录的物理量之间的关系式可写成（ ）。
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②实验时，该小组同学先保持两小车质量相同且不变，改变左、右托盘内的砝码重力，测量并记录对应拉力下小车A和B通过的位移s1和s2。经过多组数据分析得出了小车运动的加速度与所受拉力的关系。然后他们保持两小车所受的拉力相同且不变，研究小车的加速度与小车质量的关系，此时要改变实验变量是（ ），必须测量并记录的物理量是（ ）（要求对表示物理量的字母做出说明），这些测出并记录的物理量之间的关系式可写成（ ）。
