14．某同學(xué)在青少年科技創(chuàng)新活動中設(shè)計了一個簡易火災(zāi)報警裝置，其原理如圖所示，豎直放置的試管中裝有水銀，當(dāng)溫度升高時，水銀柱上升，使電路導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出報警的響聲，27℃時，空氣柱長度L1為20cm，水銀上表面與導(dǎo)線下端的距離L2為10cm，管內(nèi)水銀柱的高度h為4cm，大氣壓強(qiáng)為76cmHg．
①當(dāng)溫度達(dá)到多少攝氏度時，報警器會報警？
②如果要使該裝置在90℃時報警，則應(yīng)該再往玻璃管內(nèi)注入多高的水銀柱？

分析 ①溫度升高，封閉氣體體積增大，水銀柱上升，當(dāng)電路恰好接通，構(gòu)成閉合回路時，報警器開始報警，此時封閉空氣柱長度為L1+L2，以封閉空氣柱為研究對象，根據(jù)等壓變化規(guī)律求出溫度．
②加入水銀柱后空氣柱下降，但是玻璃管的總長度不變，再由理想氣體狀態(tài)變化方程求得加入水銀柱的長度．

解答 解：①氣體做等壓變化，根據(jù)蓋呂薩克定律可得：$\frac{{V}_{1}}{{T}_{1}}$=$\frac{{V}_{2}}{{T}_{2}}$，
其中：V1=L1S，V2=（L1+L2）S，T1=（27+273）K=300K，
解得：T2=450K，t=450℃-273℃=177℃
②設(shè)應(yīng)該再往玻璃管內(nèi)注入高為x厘米的水銀柱，則：V3=（L1+L2-x）S，
根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程可得：$\frac{{p}_{1}{V}_{1}}{{T}_{1}}$=$\frac{{p}_{3}{V}_{3}}{{T}_{3}}$，
其中：T1=300K，T3=（90+273）K=363K，V1=L1S，p1=（76+4）cmHg，
根據(jù)平衡有：p3=（76+4+x）cmHg，
聯(lián)立解得：x=8cm
答：①當(dāng)溫度達(dá)到177℃時，報警器會報警；
②如果要使該裝置在90℃時報警，則應(yīng)該再往玻璃管內(nèi)注入8cm高的水銀柱．

點評 本題考查氣體定律的綜合運用，解題關(guān)鍵是要建立物理模型，分析好封閉氣體的壓強(qiáng)P、體積V、溫度T三個參量的變化情況，選擇合適的規(guī)律解決．

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

3．如圖所示，一邊長為L的單匝正方形線圈abcd放在具有理想邊界的勻強(qiáng)磁場中，其電阻為R，ab的中點和cd的中點的連線OO′恰好位于勻強(qiáng)磁場的邊界線上，外電路電阻阻值為R，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，若線圈從圖示位置開始以角速度ω繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動，則（　�。�
A．閉合電路中感應(yīng)電動勢的瞬時表達(dá)式e=BL2ωsinωt
B．轉(zhuǎn)過$\frac{1}{4}$圈的時間內(nèi)，負(fù)載R產(chǎn)生熱量Q=$\frac{π{B}^{2}{L}^{4}ω}{64R}$
C．轉(zhuǎn)過$\frac{1}{4}$圈的時間內(nèi)，通過負(fù)載電阻R的電荷量q=$\frac{B{L}^{2}}{2R}$
D．轉(zhuǎn)過$\frac{1}{4}$圈時，穿過線圈的磁通量為零，此時磁通量隨時間變化最快

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

4．學(xué)校為創(chuàng)建綠色校園改裝了一批太陽能路燈（如圖所示），太陽能路燈技術(shù)參數(shù)如下：太陽能電池組件（太陽能單晶硅光電轉(zhuǎn)換效率為18%，得到的電池功率為100W）；免維護(hù)蓄電池（60〜250Ah/12V，充電效率為80%）；照明時間（4〜12h可根據(jù)需要任意調(diào)節(jié)，陰雨天可連續(xù)工作5〜7d）；光控時LED照明恒流輸出功率（15〜60W）；其他輔助系統(tǒng)組成部分．結(jié)合上述數(shù)據(jù)，下列說法不正確的是（　�。�
A．太陽照射2小時，光電系統(tǒng)可吸收太陽能為4.0×106J
B．LED照明5小時，照明時恒流最多輸出電能為1.08×106J
C．利用太陽能電池給蓄電池充電，充滿需要的最長時間為30小時
D．利用免維護(hù)蓄電池給60W的LED供電，最長時間約為50小時

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

2．如圖所示，在Ⅰ區(qū)里有豎直方向的勻強(qiáng)電場E=4×105N/C，在Ⅱ區(qū)里有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場，電場豎直邊界PQ、MN的間距和磁場豎直邊界MN、RS的間距相等均為d，d=0.4m．質(zhì)荷比$\frac{m}{q}$=4×10-10kg/C的帶正電粒子，以初速度v0=2×107m/s從PQ邊界上的O點垂直PQ射入電場．若電、磁場在豎直方向分布足夠廣，不計粒子的重力．求；
（1）求粒子經(jīng)過電場、磁場邊界MN時的速度及偏離v0方向的夾角；
（2）若要使粒子未從磁場邊界RS穿出，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B的取值范圍；
（3）粒子在電、磁場中的運動時間的最大可能值．

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

9．某種一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)“開始經(jīng)過三個過程ab、bc、ca回到原狀態(tài)．如圖所示，狀態(tài)“時體積是1m3，壓強(qiáng)是1.0×105Pa，溫度是300K，試求：
（1）氣體從c→a過程外界對氣體做功多少？
（2）說明b→c過程氣體吸熱小于1.5×105 J．

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

19．如圖所示，噴灑農(nóng)藥用的某種噴霧器，其藥液桶的總?cè)莘e為14L，裝入藥液后，封閉在藥液上方的空氣體積為2L，氣壓為1atm．打氣筒活塞每次可以打進(jìn)氣壓為1atm、體積為0.2L的空氣．不考慮環(huán)境溫度的變化．
①要使藥液上方的氣體壓強(qiáng)增大到5atm，應(yīng)打氣多少次？
②如果藥液上方的氣體壓強(qiáng)達(dá)到5atm時停止打氣，并開始向外噴藥，那么當(dāng)噴霧器不能再向外噴藥時，筒內(nèi)剩下的藥液還有多少升？

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

6．類比法經(jīng)常用到科學(xué)研究中．科學(xué)家在探索未知領(lǐng)域的規(guī)律時，常常將在未知新領(lǐng)域?qū)嶒炛械玫降臏y量結(jié)果和實驗現(xiàn)象與已知的物理規(guī)律作類比，從而推測出未知領(lǐng)域可能存在的規(guī)律．然后再通過實驗進(jìn)行檢驗，以確定類比得到的結(jié)論是否正確．
經(jīng)典物理告訴我們，若規(guī)定相距無窮遠(yuǎn)時引力勢能為0，則兩個質(zhì)點間引力勢能的表達(dá)式為EP=-G$\frac{{m}_{1}{m}_{2}}{r}$，其中G為引力常量，m1、m2為兩個質(zhì)點的質(zhì)量，r為兩個質(zhì)點間的距離．
（1）把電荷之間相互作用的力及電勢能與萬有引力及引力勢能作類比，我們可以聯(lián)想到電荷之間相互作用的力及電勢能的規(guī)律．在真空中有帶電荷量分別為+q1和-q2的兩個點電荷，若取它們相距無窮遠(yuǎn)時電勢能為零，已知靜電力常量為k，請寫出當(dāng)它們之間的距離為r時相互作用的電勢能的表達(dá)式．
（2）科學(xué)家在研究頂夸克性質(zhì)的過程中，發(fā)現(xiàn)了正反頂夸克之間的強(qiáng)相互作用勢能也有與引力勢能類似的規(guī)律，根據(jù)實驗測定，正反頂夸克之間的強(qiáng)相互作用勢能可表示為EP=-$\frac{A}{r}$，其中A是已知數(shù)值為正的常量，r為正反頂夸克間的距離．請根據(jù)上述信息，推測正反頂夸克之間強(qiáng)相互作用力大小的表達(dá)式（用A和r表示）．
（3）如果正反頂夸克在彼此間相互作用下繞它們連線的中點做穩(wěn)定的勻速圓周運動，若正反頂夸克系統(tǒng)做勻速圓周運動的周期比正反頂夸克本身的壽命小得多，則一對正反頂夸克可視為一個處于“束縛狀態(tài)”的系統(tǒng)．已知正反頂夸克質(zhì)量都是m（不考慮相對論效應(yīng)），根據(jù)玻爾理論，如果正反頂夸克粒子系統(tǒng)處于束縛態(tài)，正反頂夸克粒子系統(tǒng)必須像氫原子一樣滿足的量子化條件為：mvnrn=n$\frac{h}{2π}$，n=1，2，3…
式中n稱為量子數(shù)，可取整數(shù)值1，2，3，…，h為普朗克常量，rn為系統(tǒng)處于量子數(shù)為n的狀態(tài)時正反頂夸克之間的距離，vn是系統(tǒng)處于該狀態(tài)時正反頂夸克做圓周運動的速率．
若實驗測得正反頂夸克的壽命為τ=0.40×10-24s，并且已知組合常數(shù)$\frac{{h}^{3}}{{A}^{2}m}$=3.6×10-23s，其中A為（2）中的常數(shù)．根據(jù)已知條件在以上模型中通過計算判斷，正反頂夸克能否構(gòu)成一個處在束縛狀態(tài)的系統(tǒng)？

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

3．如圖所示，質(zhì)量分別為M和m0的兩滑塊用輕彈簧連接，以恒定的速度v沿光滑水平面運動，與位于正對面的質(zhì)量為m的靜止滑塊發(fā)生碰撞，若碰撞時間極短，則在此過程中，下列情況不可能發(fā)生的是（　�。�
A．M、m0、m速度均發(fā)生變化，分別為v1、v2、v3，而且滿足（M+m0）v=Mv1+mv2+m0v3
B．m0的速度不變，M、m的速度變?yōu)関1和v2，且滿足Mv=Mv1+mv2
C．m0的速度不變，M和m的速度都變?yōu)関′，且滿足Mv=（M+m）v′
D．．M、m0、m速度均發(fā)生變化，M和m0速度都變?yōu)関1，m速度變?yōu)関2，而且滿足（M+m0）v=（M+m0）v1+mv2

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

4．某一物體從靜止開始做直線運動，其加速度隨時間變化的圖線如圖所示，則該物體（　�。�
A．第1 s內(nèi)加速運動，第2、3 s內(nèi)減速運動，第3 s末回到出發(fā)點
B．第1 s末和第4 s末速度都是8 m/s
C．第2 s末物體位移是10m
D．第3 s末速度為零，且此時開始改變運動方向

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同步練習(xí)冊答案