1、计算题 【选修3-3选做题】
如图,一上端开口,下端封闭的细长玻璃管,下部有长l1=66cm的水银柱,中间封有长l2=6.6cm的空气柱,上部有长l3=44cm的水银柱,此时水银面恰好与管口平齐。已知大气压强为P0=76cmHg。如果使玻璃管绕低端在竖直平面内缓慢地转动一周,求在开口向下和转回到原来位置时管中空气柱的长度。封入的气体可视为理想气体,在转动过程中没有发生漏气。

参考答案:解:设玻璃管开口向上时,空气柱压强为
?①,式中,ρ和g分别表示水银的密度和重力加速度
玻璃管开口响下时,原来上部的水银有一部分会流出,封闭端会有部分真空。设此时开口端剩下的水银柱长度为x,则
,
?②,式中,P2管内空气柱的压强
由玻意耳定律得
③,式中,h是此时空气柱的长度,S为玻璃管的横截面积
由①②③式和题给条件得h=12cm ④
从开始转动一周后,设空气柱的压强为P3,则
⑤
由玻意耳定律得
⑥,式中,h"是此时空气柱的长度
由①②③⑤⑥h"≈9.2cm ⑦
本题解析:
本题难度:一般
2、简答题 如图所示,一粗细均匀的圆筒,B端用塞子塞住,A端用一无摩擦滑动的活塞封闭,筒壁C处有一小孔,小孔距B端的塞子25厘米.现在向B端缓慢移动活塞,若大气压强为1.0×105Pa,筒内壁的横截面积为1.2厘米2,筒壁对塞子摩擦力的最大值为18N,温度保持不变,要使塞子不会被顶出,活塞推到离B端塞子的距离不得小于多少?
参考答案:设活塞距B端塞子L时,塞子刚好末被推出,此时气体压强为p2,体积为V2=SL2;活塞在C孔处时,气体压强p1=p0=1.0×105Pa
对气体有:p1?V1=p2?V2即:p1?SL1=p2?SL2(1)
塞子刚好末被推出时,对塞子有:p2S=p0?S+fm?(2)
由(1)、(2)得:L2=10厘米?(3)
答:要使塞子不会被顶出,活塞推到离B端塞子的距离不得小于10厘米.
本题解析:
本题难度:一般
3、计算题 如图所示,两端封闭的气缸竖直放置,活塞与缸壁无摩擦,将气缸分成上下两部分,已知上部分为真空,活塞的质量为m ,横截面积为S ,弹簧的劲度系数为k ,形变量为x ,求被封闭在下部的气体压强的可能值.

参考答案:解:(1)若弹簧处于拉伸状态,则对活塞由平衡条件得
kx +p1S=mg

(2)若弹簧处于压缩状态,则对活塞由平衡条件得
P2S=mg+kx

本题解析:
本题难度:一般
4、选择题 如图所示,一竖直放置的气缸由两个截面积不同的圆柱构成,各有一个活塞且用细杆相连,上、下分别封有两部分气体A和B,两活塞之间是真空,原来活塞恰好静止,两部分气体的温度相同,现在将两部分气体同时缓慢升高相同温度,则( ? )
A.两活塞将静止不动
B.两活塞将一起向上移动
C.A气体的压强改变量比B气体的压强改变量大
D.无法比较两部分气体的压强改变量的大小