综合题10.0分
物理

如图,在柱形容器中密闭有一定质量气体,一具有质量的光滑导热活塞将容器分为A、B两部分,离气缸底部高为49cm处开有一小孔(孔宽度小于活塞厚度),与U形水银管相连,容器顶端有一阀门K。先将阀门打开与大气相通,外界大气压等于p0=75cmHg,室温t0=27°C,稳定后U形管两边水银面的高度差为Δh=25cm,此时活塞离容器底部为L=50cm。闭合阀门,使整个容器内温度降至-57°C,发现U形管左管水银面比右管水银面高25cm。求:

38.此时活塞离容器底部高度L′

39.整个柱形容器的高度H

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

48cm

解析

U形管内两边水银面的高度差为:Δh=25cm, A、B中气体初态压强分别为:pA1p0pΔh=75+25=100cmHg,pB1=75cmHg,所以活塞产生的压强为:p=25cmHg,闭合阀门后,两部分气体温度降低,活塞将下移。设此时U形管测量的是A中压强,则:pA2p0pΔh=75-25=50cmHg,对A中气体由气态方程得:  代入数据解得:LA2=72cm>50cm,假设不成立。说明此时U形管测量的是B中气体的压强,即pB2=50cmHg,此时A中气体压强为:pA2pB2p=50+25=75cmHg,对A中气体由气态方程得: ,代入数据解得:LA2=48cm,即此时活塞离容器底部高度为:L′LA2=48cm

考查方向

理想气体的状态方程

解题思路

以A中气体为研究对象,找出初末状态参量利用理想气体状态方程列式求解;

易错点

本题是理想气体状态方程的应用,关键是第1问中温度降低后U管表示的是A还是B中压强,只要利用假设法对A种气体分析即可判断

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

48cm;75cm

解析

对B中气体由气态方程得:  ,代入数据解得:H=75cm。

考查方向

理想气体的状态方程

解题思路

以B中气体为研究对象,找出初末状态参量利用理想气体状态方程列式求解;

易错点

本题是理想气体状态方程的应用,关键是第1问中温度降低后U管表示的是A还是B中压强,只要利用假设法对A种气体分析即可判断