[题目]如图所示.固定的绝热汽缸内有一质量为m的T形绝热活塞(体积可忽略).距汽缸底部h0处连接一U形管(管内气体的体积忽略不计).初始时.封闭气体温度为T0.活塞距离汽缸底部为1.5h0.两边水银柱存在高度差.已知水银的密度为ρ.大气压强为p0.汽缸横截面积为S.活塞竖直部分长为1.2h0.重力加速度为g.求:①初始时.U形管两侧的水银柱高� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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【题目】如图所示，固定的绝热汽缸内有一质量为m的T形绝热活塞(体积可忽略)，距汽缸底部h0处连接一U形管(管内气体的体积忽略不计)。初始时，封闭气体温度为T0，活塞距离汽缸底部为1.5h0，两边水银柱存在高度差。已知水银的密度为ρ，大气压强为p0，汽缸横截面积为S，活塞竖直部分长为1.2h0，重力加速度为g。求：

①初始时，U形管两侧的水银柱高度差；

②通过制冷装置缓慢降低气体温度，当温度为多少时两水银面相平。

【答案】① ②

【解析】试题分析：根据活塞平衡求得气体压强，再根据水银柱高度差求出气体压强表达式，联立得到高度差；等压变化，根据盖-吕萨克定律求解出温度。

①选取活塞为研究对象，对其受力分析并根据平衡条件有

可得被封闭气体压强：

设初始时两侧水银柱液面高度差为h，则被封闭气体的压强：

联立以上三式可得，初始时液面高度差为

②降低温度直至两液面相平的过程中，被封闭气体先做等压变化，后做等容变化。

初状态：，V1=1.5h0S，T1=T0；

末状态：，V2=1.2h0S

根据理想气体状态方程有

代入数据，可得

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(1)用游标卡尺测量钢球直径如图所示，读数为__________ mm；

(2)钢球下落过程中受到空气的平均阻力Ff=_______用题中所给物理量符号来表示)；

(3)本题“用钢球通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度”，但从严格意义上讲是不准确的，实际上钢球通过光电门的平均速度_______(选填“>”或“<”)钢球球心通过光电门的瞬时速度。

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(3)若实验中所用重锤的质量m=1.0kg，打点计时器所用电源的频率为50Hz，打下的纸带如图所示（图中的数据为从起始点O到该点的距离），则在打B点时，重锤的速度vB=_________m/s，重锤的动能EkB=____J，从开始下落到打B点时，重锤的重力势能减小量是________J。（g取9.8m/s2，结果取两位有效数字）