题目内容
【题目】如图所示，上下粗细不一样的气缸被轻绳通过活塞竖直吊在空中，气缸底面积为S，活塞横截面积为
，气缸上下两部分的长度相同。气缸侧壁有一个小孔与装有水银的U形轻质细玻璃管相通。最初室温为
时，活塞恰好在气缸上下两部分的分界处，玻璃管内左右水银液面高度差为h(U形管内的气体体积、水银质量不计)。已知大气压强为
，水银的密度为
，重力加速度g。不计活塞与气缸的摩擦。
(1)求气缸的质量M；
(2)现对气缸缓慢加热，则玻璃管内左右两侧水银液面高度差h是否变化?
(3)在对气缸里的气体缓慢加热时，若活塞与气缸不会分离，则加热后的温度最多是多少?
【答案】(1)
；(2)不变化；(3)
【解析】
(1)设封闭气体压强为
，对气缸受力平衡分析
对U形玻璃管内水銀柱分析有
代入解得
(2)对气缸缓慢加热时，气缸始终受力平衡，大气压强不变，气缸重力恒定，所以内部压强不变，可知U形玻璃管内水银液面高度差不变；
(3)对气缸缓慢加热时，气缸内部压强不变，由盖吕萨克定律有
可得
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