题目内容

【题目】如图(a)所示,一竖直放置的柱形容器上端开口:面积为2S的活塞下方密封有一定质量的气体和足够深的水,水面上漂浮着一只开口向下、面积为S的烧杯(杯的厚度不计),杯内也密封着一部分气体。当活塞与容器中杯外水面距离为H时,杯底部距离杯外水面的高度为h,杯内水面距离杯底部的高度为2h,杯内气体的压强与2h高的水柱产生的压强相等。现将活塞向下移动,使得杯底部恰好与杯外水面相平,且杯内、外水面高度差不变,即杯内水面距离杯底部的高度变为h,如图(b)所示。求活塞向下移动的距离x(已知外界温度不变,容器、烧杯、活塞导热良好,气体均可视为理想气体)。

【答案】

【解析】

设水的密度为,研究杯内气体,初态

压强

体积

末态压强,体积

根据玻意耳定律有

即

解得

研究容器内的气体,初态

压强

体积

末态压强

体积

根据玻意耳定律有

即

解得

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