Question

【題目】一足夠高的直立氣缸上端開(kāi)口，用一個(gè)厚度不計(jì)的活塞封閉了一段高為80cm的氣柱，活塞的橫截面積為0.01m2 ， 活塞與氣缸間的摩擦不計(jì)，氣缸側(cè)壁通過(guò)一個(gè)開(kāi)口與U形管相連．開(kāi)口離氣缸底部的高度為70cm，開(kāi)口管內(nèi)及U形管內(nèi)的氣體體積忽略不計(jì)．已知圖所示狀態(tài)時(shí)氣體的溫度為7℃，U形管內(nèi)水銀面的高度差h1=5cm，大氣壓強(qiáng)p0=1.0×105 Pa保持不變，水銀的密度ρ=13.6×103 kg/m3 ， 取g=10m/s2 ． 求

①活塞的質(zhì)量；
②現(xiàn)在活塞上添加鐵砂，同時(shí)對(duì)氣缸內(nèi)的氣體加熱，始終保持活塞的高度不變，此過(guò)程緩慢進(jìn)行，當(dāng)氣體的溫度升高到47℃時(shí)，U形管內(nèi)水銀面的高度差為多少？

Answer 1

【答案】解：①由題意知?dú)怏w狀態(tài)壓強(qiáng)

代入數(shù)據(jù)得活塞質(zhì)量m=6.8kg

②添砂加熱時(shí)，氣體發(fā)生等容變化，由查理定律得

代入數(shù)據(jù)得h2=0.162 m

答：①活塞的質(zhì)量為6.8kg；

②現(xiàn)在活塞上添加鐵砂，同時(shí)對(duì)氣缸內(nèi)的氣體加熱，始終保持活塞的高度不變，此過(guò)程緩慢進(jìn)行，當(dāng)氣體的溫度升高到47℃時(shí)，U形管內(nèi)水銀面的高度差為0.162m．

【解析】①根據(jù)平衡條件列方程，求解。
②加熱時(shí)，氣體發(fā)生等容變化，根據(jù)理想氣體狀態(tài)參量方程列式求解。