题目内容
【题目】如图所示,U形管两臂粗细不等,开口向上,右端封闭的粗管横截面积是开口的细管的三倍,管中装入水银,大气压为76cmHg。左端开口管中水银面到管口距离为11cm,且水银面比封闭管内高4cm,封闭管内空气柱长为11cm。现在开口端用小活塞封住,并缓慢推动活塞,使两管液面相平,推动过程中两管的气体温度始终不变,试求:
①粗管中气体的最终压强;
②活塞推动的距离。
【答案】①88cmHg ②4.5cm
【解析】试题分析:解析①设左管横截面积为S,则右管横截面积为3S,以右管封闭气体为研究对象.初状态p1=80 cmHg,V1=11×3S=33S,
两管液面相平时,Sh1=3Sh2,h1+h2=4cm,解得h2=1cm,
此时右端封闭管内空气柱长l=10cm,
V2=10×3S=30S
气体做等温变化有p1V1=p2V2
即80×33S=p2×30S解得p2=88cmHg
②以左管被活塞封闭气体为研究对象
p1′=76cmHg,V1′=11S,p2=p2′=88cmHg
气体做等温变化有p1′V1′=p2′V2′
解得V2′=9.5S
活塞推动的距离为L=11cm+3cm-9.5cm=4.5cm
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