Question

【题目】【物理-选修3-3】一U形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞。初始时，管内汞柱及空气柱长度如图所示。用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时为止。求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离。已知玻璃管的横截面积处处相同；在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏；大气压强p0=75．0 cmHg。环境温度不变。

Answer 1

【答案】解：设初始时，右管中空气柱的压强为 p 1 ，长度为 l 1 ；左管中空气柱的压强为 p 2 = p 0 ，长度为 l 2 。活塞被推下h后，右管中空气柱的压强为 p ' 1 ，长度为 l ' 1 ；左管中空气柱的压强为 p ' 2 ，长度为 l ' 2 。以cmHg为压强单位，由题给条件得 p 1 = p 0 + ( 20.0 20.0 5.00 2 ) c m H g

根据玻意耳定律
联立解得
根据题意可得 ，
根据玻意耳定律可得 ，解得
【解析】由题意知两部分封闭气体的温度与环境温度保持相等，气体都作等温变化．先对左端气体研究，根据玻意耳定律求出活塞下移后的压强．水银面相平时，两部分气体的压强相等，再研究右端气体，求出活塞下移后的长度和气体压强，根据几何关系求解活塞向下移动的距离．