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如图所示,粗细不同的两段玻璃管连在一起,粗管上端封闭,细管下端开口,竖直插在大而...

如图所示,粗细不同的两段玻璃管连在一起,粗管上端封闭,细管下端开口,竖直插在大而深的水银槽中,管内封闭有一定质量的空气,两段玻璃管的横截面积之比是2:1.粗管长3cm,细管足够长,管内气柱长2cm,管内外水银面高度差为15cm.现将玻璃管沿竖直方向缓慢上移.(大气压强相当于75cmHg)求:
(1)若要使管内水银面恰在粗细两管交接处,此时管内外水银面的高度差;
(2)若要使管内外水银面高度差为45cm,玻璃管应上移的距离.

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(1)将玻璃管沿竖直方向缓慢上移,使管内水银面恰在粗细两管交接处,此过程为等温变化,找出初末状态参量,利用玻意耳定律列式求解; (2)管内水银面恰在粗细两管交接处开始,气体继续做等温变化,有玻意耳定律列式求解气柱长度,然后利用几何关系求解. 【解析】 (1)设细管横截面积为s,则粗管横截面积为2s 初态:P1=75-15cmHg=60cmHg    V1=l1•2s=4s 末态:V2=l2s=6s 由玻意耳定律得:P1V1=P2V2 解得: 此时管内外水银面的高度差h′=P-P2=75-40cm=35cm (2)管内水银面恰在粗细两管交接处时气体压强P2=40cmHg,V2=6s 管内外水银面高度差为45cm时气体压强  P3=P-h″=75-45cmHg=30cmHg   V3=6s+l3s 由玻意耳定律得:P2V3=P2V2 代入数据求得:l3=2cm 所以玻璃管上移的距离△h=l3+l2+h3-(h1+l1)=2+3+45-(2+15)cm=33cm 答:(1)若要使管内水银面恰在粗细两管交接处,此时管内外水银面的高度差35cm; (2)若要使管内外水银面高度差为45cm,玻璃管应上移的距离33cm.
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考点分析:
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(1)根据纸带数据完成以下表格,其中Vmax为小车橡皮筋拉动的最大速度:
实验序号123
dn(cm)51020
Vmax(m/s)__________________
(2)橡皮筋的弹性势能Ep与橡皮筋拉长量d之间的函数关系式是Ep=______
(3)要减少实验误差,该设计可改进的措施是______
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A.N应选3,O应选4
B.N应选1,O应选2
C.N应选1,O应选4
D.N应选3,O应选2
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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