题目内容

6.如图所示为验证查理定律的实验装置.A为烧瓶,内贮空气.B为U形管,下部与较长的软橡胶管相连.由于组装不慎,U形管左侧10cm水银柱的下方混入一段长为4cm的空气柱,左侧水银柱上表面与标志线E对齐.开始时烧瓶所在水槽内水温为7℃,U形管两边水银面相平.当水温升至63℃时,调整右边开口水银管的高度,使左侧水银柱上表面仍与标志线E对齐.已知大气压p0=76cmHg.此时
(1)烧瓶A中的气体压强为多少?
(2)左侧管内空气柱变为多长?

分析 (1)先求出U形管B中气体的压强PB=P0+ρgh,烧瓶A中的气体压强PA=PB-ρgh′.
(2)由题分析可知,烧瓶内空气发生等容变化,由查理定律求出末态时气体的压强,由压强关系求出B中空气的压强,此空气柱发生等温变化,由玻意耳定律求出左侧管内空气柱的长度.

解答 解:①设烧瓶内空气为A,U形管中混入的空气柱为B,它们初始状态的压强分别为pA和 pB,由图得pB=p0+ρgh=(76+14)cmHg=90cmHg,
烧瓶A中的气体压强为pA=pB-ρgh=(90-10)cmHg=80cmHg       
②烧瓶内空气为等容变化,设其末状态压强为$p_A^'$,$\frac{P_A^'}{P_A}=\frac{T_A^'}{T_A}$,得$p_A^'=96cmHg$
空气柱末状态压强为$p_B^'$,$p_B^'=p_A^'+ρgh=106cmHg$,
空气柱为等温变化,后来长度为$L_B^'$,由${P_B}{L_B}=P_B^'L_B^'$,得$L_B^'=\frac{P_B}{P_B^'}{L_B}=3.4cm$
答:(1)烧瓶A中的气体压强为80cmHg
(2)左侧管内空气柱变为3.4cm

点评 本题是关联气体问题,一要确定两部分的状态变化情况,分析什么参量不变,选择遵守的规律;二是寻找两部分之间相关的条件,比如压强关系、体积(长度)关系.

练习册系列答案
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16.实验小组的同学做“用单摆测重力加速度”的实验.
(1)实验前他们根据单摆周期公式导出了重力加速度的表达式$g=\frac{{4{π^2}L}}{T^2}$,其中L表示摆长,T表示周期.对于此式的理解,四位同学说出了自己的观点:
同学甲:T一定时,g与L成正比
同学乙:L一定时,g与T2成反比
同学丙:L变化时,T2是不变的
同学丁:L变化时,L与T2的比值是定值
其中观点正确的是同学丁(选填“甲”、“乙”、“丙”、“丁”).
(2)实验室有如下器材可供选用:
A.长约1m的细线                 B.长约1m的橡皮绳
C.直径约2cm的均匀铁球          D.直径约5cm的均匀木球
E.秒表                        F.时钟     G.最小刻度为毫米的米尺
实验小组的同学选用了最小刻度为毫米的米尺,他们还需要从上述器材中选择:ACE(填写器材前面的字母).
(3)他们将符合实验要求的单摆悬挂在铁架台上,将其上端固定,下端自由下垂(如图所示).用刻度尺测量悬点到球心之间的距离记为单摆的摆长L.
(4)在小球平稳摆动后,他们记录小球完成n次全振动的总时间t,则单摆的周期T=$\frac{t}{n}$.
(5)如果实验得到的结果是g=10.29m/s2,比当地的重力加速度值大,分析可能是哪些不当的实际操作造成这种结果,并写出其中一种:可能是振动次数n计多了.

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