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如图1所示,竖直放置、粗细均匀的玻璃管开口向上,管里一段高为h=15cm的水银柱...

如图1所示,竖直放置、粗细均匀的玻璃管开口向上,管里一段高为h=15cm的水银柱封闭一段长为L=14cm的气体,水银柱的截面积为S,若将玻璃管按如图2所示倾斜放置,倾角为θ=37°,重力加速度g=10m/s2,大气压强p0=75cmHgsin 37°=0.6cos 37°=0.8,求:

倾斜后气柱的长度;

如果将图2所示的玻璃管以一定的加速度向右加速运动,如果空气柱的长度又变成L,则加速度a为多大?

 

①x=15cm②5m/s2 【解析】 ①玻璃管竖直时,管内气体压强: P1=75+15=90cmHg 当玻璃管倾斜时,管内气体压强:P2=P0+ρghsin37°=84cmHg 气体发生等温变化,则有:P1LS=P2xS 解得:x=15cm ②如果玻璃管向右做加速运动,使管中气体的长度仍为L,则管内气体的压强仍为P1,对水银柱研究,受力如图所示,有: (P1-P0)Scos-Nsin=ma (P1-P0)Ssin+Ncos=mg 其中m=ρSh 解得:a=0.5g=5m/s2  
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如图所示,总容积为3Vo、内壁光滑的气缸水平放置,一面积为S的轻质薄活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内,活塞左侧由跨过光滑定滑轮的细绳与一质量为m的重物相连,气缸右侧封闭且留有抽气孔。活塞右侧气体的压强为p。,活塞左侧气体的体积为Vo,温度为To。将活塞右侧抽成真空并密封,整个抽气过程中缸内气体温度始终保持不变。然后将密封的气体缓慢加热。已知重物的质量满足关系式mg =poS,重力加速为g。求

1)活塞刚碰到气缸右侧时气体的温度;

2)当气体温度达到2To时气体的压强。

 

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如图所示,一个上下都与大气相通的直圆筒,内部横截面积为S=0.01m2,中间用两个活塞AB封住一定质量的气体.AB都可沿圆筒无摩擦地上下滑动,且不漏气.A的质量不计,B的质量为M,并与一劲度系数为k=5×103N/m的较长的弹簧相连.已知大气压p0=1×105Pa,平衡时两活塞之间的距离l0=0.6m,现用力压A,使之缓慢向下移动一段距离后保持平衡.此时用于压A的力F=500N.求活塞A下移的距离.

 

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如图所示,有两个不计厚度的活塞MN将两部分理想气体AB封闭在竖直放置的绝热气缸内,温度均为27℃.M活塞是导热的,N活塞是绝热的,均可沿气缸无摩擦地滑动,气缸底部有加热丝.已知M活塞的质量m1=2kgN活塞的质量不计.MN活塞的横截面积均为s=2cm2,初始时M活塞相对于底部的高度为h1=24cmN活塞相对于底部的高度为h2=12cm.现将一质量为m2=2kg的小物体放在M活塞的上表面上,活塞下降,稳定后B气体压强为P.已知大气压强为P=1.0×105Pa,取g=10m/s2.求:

i)稳定后B气体的压强P2

ii)现通过加热丝对B气体进行缓慢加热,MN活塞发生移动,当B气体的温度为267℃时,停止加热.求此时M活塞距离底部的高度h3

 

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在大气中,空气团运动时经过各气层的时间很短,因此,运动过程中空气团与周围空气热量交换极少,可看做绝热过程.潮湿空气团在山的迎风坡上升时,水汽凝结成云,到山顶后变得干燥,然后沿着背风坡下降时升温,气象上称这股干热的气流为焚风.

①空气团在山的迎风坡上升时温度降低,试说明其原因?

②设空气团的内能U与温度T满足UCT(C为一常数),空气团沿着背风坡下降过程中,外界对空气团做的功为W,求此过程中空气团升高的温度ΔT.

 

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如图所示,一导热性能良好、内壁光滑的汽缸竖直放置,用截面积为S的轻活塞在汽缸内封闭着体积为V0的气体,此时气体密度为.在活塞上加一竖直向下的推力,使活塞缓慢下降到某位置O,此时推力大小F=2P0S.已知封闭气体的摩尔质量为M,大气压强为P0,阿伏伽德罗常数为NA,环境温度不变.求活塞下降到位置O时:

①封闭气体的体积V ;

②封闭气体单位体积内的分子数N.

 

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