题目内容
13.由粗细两段组成的管道固定在竖直平面内,粗、细管横截面积分别为2S、S.细管底部由光滑“工”字型轻活塞封闭.初始时细管内水银柱和被封闭气体位置尺寸如图所示,水银上表面恰位于粗细管连接处.外界大气压p0=76cmHg柱:(1)保持温度不变,缓慢向上移动活塞,使水银底部处于粗细管连接处,求在此过程中活塞移动的距离.
(2)某同学认为:初始时,对“工”字型轻活塞受力分析可知,只要增大“工”字活塞下方截面积,大气压产生的竖直向上的推力会增大,就可以仅靠大气压顶住活塞使其保持静止.
上述分析过程是否正确?试通过文字或列式说明理由(不需要计算最后结果).
分析 (1)在整个过程中温度不变,找出初末状态,根据玻意耳定律即可求得;
(2)大气压除了对底部有向上的作用力,还有向下的作用力.增加底部面积不会增加大气压对活塞的合力
解答 解:(1)水银全进入粗管后,高4cm
设此时气柱长L
由理想气体状态方程(或玻意耳定律)
P1V1=P2V2
(76+8)×4s=(76+4)×Ls
L=4.2cm
活塞向上移动了8+4-4.2=7.8cm
(2)不正确
大气压除了对底部有向上的作用力,还有向下的作用力.增加底部面积不会增加大气压对活塞的合力.
答:(1)在此过程中活塞移动的距离为7.8cm
(2)不正确
点评 本题主要考查了玻意耳定律,关键是找出初末状态,抓住横截面积的关系即可
练习册系列答案
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