Question

17．如图，一两端封闭的玻璃管在竖直平面内倾斜放置，与水平面间的夹角为θ，一段水银柱将管内一定质量气体分割成两部分．在下列各种情况中，能使管中水银柱相对玻璃管向a端移动的情况是（　　）

• A． 降低环境温度
• B． 在竖直平面内以b点为轴逆时针缓慢转动玻璃管
• C． 保持θ角不变，使玻璃管减速上升
• D． 使玻璃管垂直纸面向外做加速运动

Answer 1

分析 先对液柱进行分析，得出封闭气体的压强；再以管中封闭气体为研究对象，由理想气体的状态方程可求得其他量的变化．

解答 解：A、假定两段空气柱的体积不变，即V₁，V₂不变，初始温度为T，当温度降低△T时，空气柱1的压强由p₁减至p'₁，△p₁=p₁-p′₁，空气柱2的压强由p₂减至p′₂，△p₂=p₂-p′₂．
由查理定律得：$△{P}_{1}=\frac{{P}_{1}}{T}△T$，$△{P}_{2}=\frac{{P}_{2}}{T}△T$，因为p₂=p₁+h＞p₁，所以△p₁＜△p₂，即水银柱应向b移动．故A错误．
B、在竖直平面内以b点为轴逆时针缓慢转动玻璃管，使θ角变大，如果将玻璃管竖直的时候，很明显增大了对下部气体的压力，向b端移动，故B错误；
C、玻璃管竖直向上减速运动，加速度向下，把加速度沿管方向分解和垂直方向分解，有沿管向下的加速度，说明上部分气体压强增大，体积应减小，故水银柱向a端移动，所以C正确
D、使玻璃管垂直纸面向外做加速运动不会影响竖直方向上的受力，故压强不变，活塞的位置不变；故D错误；
故选：C．

点评 这类题目只能按等容过程求解．因为水银柱的移动是由于受力不平衡而引起的，而它的受力改变又是两段空气柱压强增量的不同造成的，所以必须从压强变化入手．