13.如图1所示,长度为4L、内壁光滑且两端封口的细玻璃管水平静止放置,一段长度为L的水银柱将管内密封的理想气体分隔成长度为2L和L的两部分a和b.
①若使环境温度缓慢升高,试分析判断水银柱是否左右移动,若移动,是向左还是向右移动;
②若将玻璃管缓慢顺时针旋转至竖直位置(如图2所示),然后再使环境温度缓慢升高,试分析判断升温过程中,水银柱是向上移动,还是向下移动,以及水银柱是否能够恢复到原来在玻璃管中的位置(如虚线所示)?
14.如图所示,两竖直且正对放置的导热气缸底部由细管道(体积忽略不计)连通,两活塞a、b用刚性杠杆相连,可在两气缸内无摩擦地移动.上下两活塞(厚度不计)的横截面积分别为S1=10cm2、S2=20cm2,两活塞总质量为M=5kg,两气缸高度均为H=10cm.气缸内封有一定质量的理想气体,系统平衡时活塞a、b到气缸底的距离均为L=5cm(图中未标出),已知大气压强为p0=1.0×105Pa,环境温度为T0=300K,重力加速度g取10m/s2.求:
(1)若缓慢升高环境温度,使活塞缓慢移到一侧气缸的底部,求此时环境温度; (2)若保持温度不变,用竖直向下的力缓慢推活塞b,在活塞b由开始运动到气缸底部过程中,求向下推力的最大值.
15.如图所示,光滑导热活塞C将体积为V0的导热容器分成A、B两室,A、B中各封有一定质量的同种气体,A室左侧连接有一U形气压计(U形管内气体的
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体积忽略不计),B室右侧有一阀门K,可与外界大气相通,外界大气压等于76cmHg,气温恒定.当光滑导热活塞C静止时,A、B两室容积相等,气压计水银柱高度差为38cm.现将阀门K打开,当活塞C不再移动时,求: ①A室的体积;
②B室从阀门K逸出的气体质量与原有质量的比.
16.如图所示.一根长L=90cm、一端封闭的细玻璃管开口向上竖直放置,管内用h=25cm长的水银柱封闭了一段长L1=50cm的空气柱.已知大气压强为P0=75cmHg,玻璃管周围环境温度保持不变.
①若将玻璃管缓慢平放在水平桌面上,求玻璃管中气柱将变为多长;
②若保持玻璃管直立,继续向玻璃管中缓慢注入水银,则最多能注入多长的水银柱?
17.如图所示,A、B气缸长度均为L,横截面积均为S,体积不计的活塞C可在B气缸内无摩擦地滑动,D为阀门.整个装置均由导热性能良好的材料制成.起初阀门关闭,A内有压强P0的理想气体,B内有压强
的理想气体,活塞在B
气缸内的最左边,外界热力学温度为T0.阀门打开后,活塞C向右移动,最后达到平衡,不计两气缸连接管的体积.求: (ⅰ)活塞C移动的距离;
(ⅱ)若平衡后外界温度缓慢降为0.96T0,两气缸中的气体压强变为多少?
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18.如图所示,两个容积均为V0=100cm3的金属球形容器内封闭有一定质量、一定压强的理想气体,与竖直放置的粗细均匀且足够长的U形玻璃管连通.开始时两部分气体的温度均为27℃.压强均为80cmHg,U形玻璃管两侧水银面登高,水银面到管口的高度为h=10cm,现在保持A中气体温度不变,容器B放在温度可调的恒温箱内并使恒温箱缓慢升温,已知U形玻璃管的横截面积S=2.5cm2,求当左管水银面恰好到达管口位置时,恒温箱内的温度是多少K.
19.一长为L、内壁光滑的长方体气缸,横放在水平地面上,左右两侧缸壁上有a、b两个阀门,缸内有一密封性能良好轻活塞(厚度不计),面积为S,活塞右侧粘有一块矿石,打开a、b,活塞位于气缸正中央,如图所示.如果关闭a,打开b,将气缸从图示位置在竖直面内逆时针缓慢转90°,稳定后活塞偏离原位置如果打开a,关闭b,将气缸从图示位置在竖直面内逆时针缓慢转90°,稳定后活塞偏离原位置
.已知大气压强为p0,重力加速度g.求:
;
(1)矿石的质量; (2)矿石的密度.
20.如图所示,一个足够长的两端开口的竖直圆筒固定在地面上,中间用两个活塞A、B封住一定质量的理想气体,一根劲度系数为k=4×l02N/m的轻质弹簧的上端与活塞B连接,下端与地面连接,静止时A、B的间距为L0=0.4m.现用力竖直向上拉活塞使其缓慢向上移动,直至弹簧恢复原长,此过程中封闭气体的质量和温度均保持不变,不计两活塞与圆筒间的摩擦.已知两活塞的质量均为
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M=2kg,横截面积均为S=1×l0﹣3m2,大气压强为P0=1×l05Pa,重力加速度为g=10m/s2.求活塞A向上移动的距离.
21.如图所示,长为2L=20cm内壁光滑的气缸放在水面上,气缸和活塞气密性良好且绝热,活塞的横截面积为s=10cm2,活塞与墙壁之间连接一根劲度系数为k=50N/m的轻弹簧,当缸内气体温度为T0=27℃时,活塞恰好位于气缸的中央位置,且经弹簧处于原长状态.已知气缸与活塞的总质量为M=4kg,气缸与水平面间的动摩擦因数为μ=0.2,大气压强为p0=1×105Pa,重力加速度为g=10m/s2.现用电热丝对缸内气体缓慢加热,当活塞移到气缸最右端时,缸内气温是多少?
22.一定质量的理想气体被活塞封闭在气缸内,活塞质量为m、横截面积为S,可沿气缸壁无摩擦滑动并保持良好的气密性,整个装置与外界绝热,初始时封闭气体的温度为T1,活塞距离气缸底部的高度为H,大气压强为Po.现用一电热丝对气体缓慢加热,若此过程中电热丝传递给气体的热量为Q,活塞上升的高度为,求:
Ⅰ.此时气体的温度; Ⅱ.气体内能的增加量.
23.如图,孔明灯的质量m=0.2kg、体积恒为V=1m3,空气初温t0=27°C,大气压
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强p0=1.013×105Pa,该条件下空气密度ρ0=1.2kg/m3.重力加速度g=10m/s2.对灯内气体缓慢加热,直到灯刚能浮起时,求: (1)灯内气体密度ρ (2)灯内气体温度t.
24.如图所示,一水平放置的薄壁圆柱形容器内壁光滑,长为L,底面直径为D,其右端中心处开有一圆孔,质量为m的理想气体被活塞封闭在容器内,器壁导热良好,活塞可沿容器内壁自由滑动,其质量、厚度均不计,开始时气体温度为300K,活塞与容器底部相距L,现对气体缓慢加热,已知外界大气压强为p0,求温度为480K时气体的压强。
25.压缩天然气是将天然气加压并以气态形成储存在容器中的气体.容积为6000L的储气瓶内装有100atm的天然气.现将天然气分装到容积为50L的小钢瓶中,使每个小钢瓶中天然气的压强为10atm.已知每个小钢瓶中原有的天然气压强为1atm,设分装过程中无漏气且温度不变,则共能分装多少瓶?
26.如图,弯成直角的内径均匀的玻璃管ABC,AB管长L=85cm,A端封闭,呈竖直放置;BC管呈水平,C端开口.AB管内有长l0=25cm的水银柱将一段空气柱封闭,温度为T1=7℃时,空气柱长度为l1=50cm.现对管内空气加热,设大气压强为p0=750mmHg,
①当管内空气温度升到63℃时,求气柱的长度l2;
②要将水银从AB管内全部排出,则管内空气应升到的最高温度Tmax为多少?
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