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如图所示,粗细均匀,两端开口的U形玻璃管竖直放置。左右竖直部分和水平部分长度均为...

如图所示,粗细均匀,两端开口的U形玻璃管竖直放置。左右竖直部分和水平部分长度均为H=14cm。水平部分一段空气柱将管内水银分隔成左右两段。当温度为t=0℃时,被封闭的空气柱的长度为L=8cm,水平部分左侧水银柱长A=2cm,左 侧竖直管内水银柱长也是A=2cm。大气压强P。相当于高为76cm水银柱的压强。

①当被封闭的空气柱温度缓慢升高到多少摄氏度时,水平部分某一侧的水银恰好能全部进入竖直管?

②当被封闭的空气柱温度缓慢升高到多少摄氏度时,恰好能一让某一侧竖直管内水银柱上方的空气全部被排出?

 

①147℃ ②497℃ 【解析】 ①U形管两端均开口,所以两竖直管内水银柱高度应相同,即右边竖直管内水银柱高度也为h=2cm.所以被封闭的空气柱右侧的水银柱的水平长度为H-L-h=4cm 设玻璃管的横截面积为S,以被封闭的空气为研究对象,初状态,Hg=78cm Hg,=LS=8S. 设当被封闭的空气柱温度缓慢升高到时,因为两竖直管内水银柱高度应相同,所以只能是封闭空气柱左侧水银恰好能全部进人竖直管A中,此时右侧管水银柱高度也为4cm. 以封闭的空气为研究对象,该状态温度为, Hg柱=80cm Hg柱,=12S. 由气态方程得: 解得:=420K 所以此时被封闭的空气柱温度升高到=147℃ ②设当被封闭的空气柱温度缓慢升高到时,因为两竖直管内水银柱高度应相同,所以只能是左侧竖直管内的空气恰好能全部被排出,即左侧竖直管水银柱上表面和管口相平,此时右侧竖直管水银柱高度仍为4cm, 以被封闭的空气为研究对象,该状态温度为, Hg柱=80cm Hg柱, 由气态方程得 解得:=770K 所以此时被封闭的空气柱温度升高到=497℃  
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一定质量的理想气体从状态A可以经历过程1、过程2到达状态也可以经历过程3到达状态C,还可以经历过程4到达状态D,其P-V图像如图所示,且BCD在一条平行于纵轴的直线上。已知在这四个过程中的某一过程中,气体始终与外界无热量交换;在过程3中,AC的曲线是双曲线的一部分。对于这四个过程,下列说法正确的是           

A. 在过程1中,外界先对气体做正功,然后气体再对外做功

B. 在过程2中,气体温度先逐渐降低然后逐渐升高

C. 在过程3中,气体温度始终不变

D. 在过程4中,气体始终与外界无热量交换

E. ABCD四个状态中,B状态气体温度最高

 

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如图所示,质量为4m的钢板A放在水平地面上,质量为3m的钢板B与一劲度系数为k的竖直轻弹簧上端连接,弹簧下端固定在钢板A上,整体都处于静止状态。一质量为2m的物块C从钢板B正上方高为A的位置自由落下,打在钢板B上并立刻与钢板B—起向下运动,且二者粘在一起不再分开。它们到达最低点后又开始向上运动的过程中,刚好能使钢板A离开地面但不继续上升。若物块C换成质量为m的物块D、并从钢板B正上方高为4A的位置自由落下,打在钢板B上并也立刻与钢板B一起向下运动,且二者也粘在一起不再分开。求钢板A离开地面时,物块D和钢板B的速度大小。已知重力加速度大小为g,弹簧在弹性限度内。

 

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如图所示,电阻不计的刚性17型金属导轨放在光滑水平面上,导轨的两条轨道之间的间距为L。一轻弹簧的左端与导轨的右边中点相连,轻弹簧的右端固定在水平面某一位置处,弹簧和导轨的右边垂直。质量为长度为L、电阻为r的金属杆必可始终在导轨上滑动,滑动时保持与导轨的两条轨道垂直(不计金属杆必和导轨之间的摩擦)。整个空间存在一个匀强磁场(图中未画出),磁场方向垂直于水平面,磁感应强度的大小为B。开始时,轻弹簧处于原长状态,导轨和金属杆必都处于静止状态。在t=0时刻,有一位于导轨平面内且与轨道平行的向右方向的拉力作用于金属杆必的中点上,使之从静止开始在轨道上向右做加速度为a的匀加速直线运动。在时刻,撤去外力,此时轻弹簧的弹性势能为最大值。已知从t=0的过程中,金属杆ab上产生的电热为Q。试求:

(1)时刻回路中的电流大小;

(2)t=0的过程中,作用在金属杆ab上的拉力所做的功;

(3)外力撤去后的很长时间内,金属杆ab上最多还能产生的电热。

 

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班上兴趣小组在实验室用如图甲所示的电路探究某两种型号电池的路端电压U与总电流I的关系。图中为已知定值保护电阻,R为滑动变阻器,电压表和电流表都是理想电表。

在甲图中接入型号I电池,开关S闭合后,调节滑动变阻器,同学们测得该闭合电路的UI数据如下列表格一所示。

表格一:

U/V

0.2

0.5

1.0

1.5

1.8

2.2

2.6

I/mA

295

288

265

215

165

90

10

 

断开开关S,去掉型号I电池,接入型号电池,开关S闭合后,调节滑动变阻器,同学们测得该闭合电路的数据如下列表格二所示。

表格二:

U/V

0.2

0.5

1.0

1.5

2.0

2.4

I/mA

100

98

90

75

50

10

 

(1)请你利用型号I电池所测得的实验数据(表格一)和型号Ⅱ电池所测得的实验数据(表格二),在如图乙所示的同一U-I坐标系上描点,并用平滑的曲线再把你所描的点连接起来。

(2)对于型号I电池,利用表格一的实验数据,根据你在U-I坐标系中得到该闭合电路的曲线可知,该型号I电池的电动势为_________

(3)对于型号Ⅱ电池,利用表格二的实验数据,根据你在U-I坐标系中得到该闭合电路的另一条U-I曲线可知,该型号Ⅱ电池的电动势为______V。在这种情况下,当滑动变阻器的电阻为某值时,该同学测得的路端电压为2.2V,则与该路端电压对应的型号Ⅱ电池的内阻为__________

 

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如图所示为研究平抛运动的实验装置示意图。小球每次都从斜槽的同一位置无初速度释放,并从斜槽末端水平飞出。将挡板竖直放在小球飞出方向的不同位置,就可以改变小球在挡板上落点的位置,从而可以直接从小球在挡板上落点的位置来研究小球在竖直方向上的运动情况。某同学设想小球先后三次做平抛,将挡板依次竖直放在图中123的位置,且12的间距等于23的间距,挡板的顶端与斜槽末端在同一 水平面上。若三次实验中,从左到右,小球三个落点在挡板上的位置ABC的竖直位移之差分别是,运动时间之差分别是,忽略空气阻力的影响。则________________。(均选填大于等于小于

 

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