Question

【題目】一足夠高的直立氣缸上端開口，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)壁通過一個(gè)開口與U形管相連。開口離氣缸底部的高度為70cm，開口管內(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＝10 m/s2。求

①活塞的質(zhì)量；

②現(xiàn)在活塞上添加鐵砂，同時(shí)對氣缸內(nèi)的氣體加熱，始終保持活塞的高度不變，此過程緩慢進(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】①②

【解析】試題分析：封閉氣體的壓強(qiáng)可以以活塞為研究對象求出，也可以根據(jù)水銀柱求出，即封閉氣體的壓強(qiáng)，即可解得活塞的質(zhì)量；活塞的高度不變，U形管內(nèi)的氣體體積忽略不計(jì)，則氣缸內(nèi)氣體發(fā)生等容變化，根據(jù)查理定律求解U形管內(nèi)水銀的高度差。

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

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：