题目内容
14．
某同学在青少年科技创新活动中设计了一个简易火灾报警装置，其原理如图所示，竖直放置的试管中装有水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出报警的响声，27℃时，空气柱长度L1为20cm，水银上表面与导线下端的距离L2为10cm，管内水银柱的高度h为4cm，大气压强为76cmHg．①当温度达到多少摄氏度时，报警器会报警？
②如果要使该装置在90℃时报警，则应该再往玻璃管内注入多高的水银柱？
分析 ①温度升高，封闭气体体积增大，水银柱上升，当电路恰好接通，构成闭合回路时，报警器开始报警，此时封闭空气柱长度为L1+L2，以封闭空气柱为研究对象，根据等压变化规律求出温度．
②加入水银柱后空气柱下降，但是玻璃管的总长度不变，再由理想气体状态变化方程求得加入水银柱的长度．
解答 解：①气体做等压变化，根据盖吕萨克定律可得：$\frac{{V}_{1}}{{T}_{1}}$=$\frac{{V}_{2}}{{T}_{2}}$，
其中：V1=L1S，V2=（L1+L2）S，T1=（27+273）K=300K，
解得：T2=450K，t=450℃-273℃=177℃
②设应该再往玻璃管内注入高为x厘米的水银柱，则：V3=（L1+L2-x）S，
根据理想气体的状态方程可得：$\frac{{p}_{1}{V}_{1}}{{T}_{1}}$=$\frac{{p}_{3}{V}_{3}}{{T}_{3}}$，
其中：T1=300K，T3=（90+273）K=363K，V1=L1S，p1=（76+4）cmHg，
根据平衡有：p3=（76+4+x）cmHg，
联立解得：x=8cm
答：①当温度达到177℃时，报警器会报警；
②如果要使该装置在90℃时报警，则应该再往玻璃管内注入8cm高的水银柱．
点评 本题考查气体定律的综合运用，解题关键是要建立物理模型，分析好封闭气体的压强P、体积V、温度T三个参量的变化情况，选择合适的规律解决．
练习册系列答案
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3．
如图所示，一边长为L的单匝正方形线圈abcd放在具有理想边界的匀强磁场中，其电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线OO′恰好位于匀强磁场的边界线上，外电路电阻阻值为R，磁场的磁感应强度为B，若线圈从图示位置开始以角速度ω绕OO′轴匀速转动，则（ ）
如图所示，一边长为L的单匝正方形线圈abcd放在具有理想边界的匀强磁场中，其电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线OO′恰好位于匀强磁场的边界线上，外电路电阻阻值为R，磁场的磁感应强度为B，若线圈从图示位置开始以角速度ω绕OO′轴匀速转动，则（ ）| A． | 闭合电路中感应电动势的瞬时表达式e=BL2ωsinωt | |
| B． | 转过$\frac{1}{4}$圈的时间内，负载R产生热量Q=$\frac{π{B}^{2}{L}^{4}ω}{64R}$ | |
| C． | 转过$\frac{1}{4}$圈的时间内，通过负载电阻R的电荷量q=$\frac{B{L}^{2}}{2R}$ | |
| D． | 转过$\frac{1}{4}$圈时，穿过线圈的磁通量为零，此时磁通量随时间变化最快 |
4．
学校为创建绿色校园改装了一批太阳能路灯（如图所示），太阳能路灯技术参数如下：太阳能电池组件（太阳能单晶硅光电转换效率为18%，得到的电池功率为100W）；免维护蓄电池（60〜250Ah/12V，充电效率为80%）；照明时间（4〜12h可根据需要任意调节，阴雨天可连续工作5〜7d）；光控时LED照明恒流输出功率（15〜60W）；其他辅助系统组成部分．结合上述数据，下列说法不正确的是（ ）
学校为创建绿色校园改装了一批太阳能路灯（如图所示），太阳能路灯技术参数如下：太阳能电池组件（太阳能单晶硅光电转换效率为18%，得到的电池功率为100W）；免维护蓄电池（60〜250Ah/12V，充电效率为80%）；照明时间（4〜12h可根据需要任意调节，阴雨天可连续工作5〜7d）；光控时LED照明恒流输出功率（15〜60W）；其他辅助系统组成部分．结合上述数据，下列说法不正确的是（ ）| A． | 太阳照射2小时，光电系统可吸收太阳能为4.0×106J | |
| B． | LED照明5小时，照明时恒流最多输出电能为1.08×106J | |
| C． | 利用太阳能电池给蓄电池充电，充满需要的最长时间为30小时 | |
| D． | 利用免维护蓄电池给60W的LED供电，最长时间约为50小时 |
如图所示，在Ⅰ区里有竖直方向的匀强电场E=4×105N/C，在Ⅱ区里有垂直于纸面向外的匀强磁场，电场竖直边界PQ、MN的间距和磁场竖直边界MN、RS的间距相等均为d，d=0.4m．质荷比$\frac{m}{q}$=4×10-10kg/C的带正电粒子，以初速度v0=2×107m/s从PQ边界上的O点垂直PQ射入电场．若电、磁场在竖直方向分布足够广，不计粒子的重力．求；
某种一定质量的理想气体从状态“开始经过三个过程ab、bc、ca回到原状态．如图所示，状态“时体积是1m3，压强是1.0×105Pa，温度是300K，试求：
如图所示，喷洒农药用的某种喷雾器，其药液桶的总容积为14L，装入药液后，封闭在药液上方的空气体积为2L，气压为1atm．打气筒活塞每次可以打进气压为1atm、体积为0.2L的空气．不考虑环境温度的变化．
3．
如图所示，质量分别为M和m0的两滑块用轻弹簧连接，以恒定的速度v沿光滑水平面运动，与位于正对面的质量为m的静止滑块发生碰撞，若碰撞时间极短，则在此过程中，下列情况不可能发生的是（ ）
如图所示，质量分别为M和m0的两滑块用轻弹簧连接，以恒定的速度v沿光滑水平面运动，与位于正对面的质量为m的静止滑块发生碰撞，若碰撞时间极短，则在此过程中，下列情况不可能发生的是（ ）| A． | M、m0、m速度均发生变化，分别为v1、v2、v3，而且满足（M+m0）v=Mv1+mv2+m0v3 | |
| B． | m0的速度不变，M、m的速度变为v1和v2，且满足Mv=Mv1+mv2 | |
| C． | m0的速度不变，M和m的速度都变为v′，且满足Mv=（M+m）v′ | |
| D． | ．M、m0、m速度均发生变化，M和m0速度都变为v1，m速度变为v2，而且满足（M+m0）v=（M+m0）v1+mv2 |
4．某一物体从静止开始做直线运动，其加速度随时间变化的图线如图所示，则该物体（ ）
| A． | 第1 s内加速运动，第2、3 s内减速运动，第3 s末回到出发点 | |
| B． | 第1 s末和第4 s末速度都是8 m/s | |
| C． | 第2 s末物体位移是10m | |
| D． | 第3 s末速度为零，且此时开始改变运动方向 |