气体实验水银柱专题完美答案版本.doc

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1、1．如图所示，一根足够长的两端开口的粗细均匀的直管，竖直插入很大的水银槽中。有个质量不计的横截面积S＝1cm2的活塞A，在管中封闭一段长L＝10cm的理想气体。开始时A处于静止状态。现在用力F竖直向上缓慢拉动活塞A，不计管壁对A的摩擦。当F＝2N时，A再次静止。设整个过程中环境温度不变，外界大气压p0＝1.0×105Pa（约为75cmHg），求：(1)A再次静止时的气体压强p2；(2)A再次静止时的气体长度L2；(3）在此过程中活塞A上升的距离h。1解：（1）p2＝p0—F/S＝1.0×105Pa－2/1×10-4Pa＝0.8×105Pa（2）根据玻意耳定律得到p1L1

2、S＝p2L2S1.0×105×10＝0.8×105L2L2＝12.5cm（3）由于内外气体压强的压强差为0.2×105Pa约等于75cmHg×0.2×105/1.0×105＝15cmHg，所以下面管中水银面上升15cm，故活塞上升的距离为增加的气体的长度与下面水银上升的距离之和2.5cm＋15cm＝17.5cm2．如图（a）所示，一支上端开口、粗细均匀的足够长玻璃管竖直放置，玻璃管内一段长度为10cm的水银柱封闭了一段长度为5cm的空气柱，环境温度为27℃，外界大气压强P0＝75cmHg。求：（1）管内封闭气体的压强为多大？（2）若将玻璃管插入某容器的液体中，如图（b）

3、所示，这时空气柱的长度增大了2cm，则该液体的温度为多少？图（a）图（b）2解：（1）P1＝P0＋h＝75＋10＝85(cmHg)（2）气体做等压变化，L1＝5cm，L2＝L＋2＝7cm，T1＝273＋23＝300（K）3．如图所示，粗细均匀的U形管，左端封闭，右端开口，左端用水银封闭着长L=15cm的理想气体，当温度为27°C时，两管水银面的高度差Δh=3cm。设外界大气压为75cmHg。则：（1）若对封闭气体缓慢加热，为了使左、右两管中的水银面相平，温度需升高到多少°C？（2）若保持27°C不变，为了使左、右两管中的水银面相平，需从右管的开口端再缓慢注入的水银柱高度

4、h应为多少?3.解：（1）p1=p0－rgΔh＝75-3=72cmHgV1=LS＝15Scm3T1=300K∴T2=343.75Kt2=70.75℃（2）p3=75cmHg，V3=L’·S，p1V1=p3V372×15=75×L′∴L′＝14.4cmh＝Δh＋2(L－L’)＝3+2×(15-14.4)＝4.2cm4．如图所示，这个装置可以作为火灾报警器使用：试管中装入水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出响声。27℃时，空气柱长度L1为20cm，水银上表面与导线下端的距离L2为10cm，管内水银柱的高度h为5cm，大气压强为75cmHg，则（1）当温度达

5、到多少摄氏度时，报警器会报警？（2）若再往玻璃管内注入2cm长的汞柱，则该装置的报警温度为多少摄氏度？4解：（1）＝，＝，T2＝450K，t2＝177℃。（2）＝，＝。得：T2＝430.5K，t2＝157.5℃5．如图22所示为薄壁等长U型管，左管上端封闭，右管上端开口，管的横截面积为S，内装密度为r的液体，右管内有一质量为m的活塞搁在固定卡口上，卡口与左管上端等高，活塞与管壁间无摩擦且不漏气。当温度为T0时，左、右管内液面高度相等，两管内空气柱长度均为L（L＞h），压强均为大气压强p0。现使两边温度同时逐渐升高，求：（1）温度升高到多少时，右管活塞开始离开卡口？（2）

6、温度升高到多少时，左管内液面下降h/25解：（1）右管内活塞在离开卡口前，右管内气体压强p1＝p0＋mg/S右管内气体的状态变化为一等容过程，即，所以（2）以左管内气体为研究对象，设其初态为p0，LS与T0，未态为p2、V2、T2，则有p2＝p0＋rgh；V2＝（L＋）S；由气体状态方程；6．如图所示，一根粗细均匀、内壁光滑、竖直放置的玻璃管下端密封，上端留有一抽气孔．管内下部被活塞封住一定量的理想气体，气体温度为T1．开始时，将活塞上方的气体缓慢抽出，当活塞上方的压强达到P0时，活塞下方气体的体积为V1，活塞上方玻璃管的容积为2.6V1。活塞因重力而产生的压强为0.5

7、P0。继续将活塞上方抽成真空并密封，整个抽气过程中，管内气体温度始终保持不变，然后将密封的气体缓慢加热，求：（1）活塞刚碰到玻璃管顶部时气体的温度；（2）当气体温度达到1.8T1时气体的压强．6解：（1）活塞上方压强为P0时，活塞下方压强为P0+0.5P0。活塞刚到管顶时，下方气体压强为0.5P0，设活塞刚到管顶时温度为T2，由气态方程：，解得：T2＝1.2T1（2）活塞碰到顶部后，再升温的过程是等容过程。由查理定律得：，解得：P2＝0.75P0[说明：问题（1）可分步求解。参考解答如下：等温过程：；等压过程：解得：T2＝1.2T17.一