题目内容
如图所示,一个密封的圆柱体容器高4m,内部盛有2m深的水(不计容器周期的厚度),水上方有空气,其压强等于外界大气压.一个两臂等长、且装满水的细U型玻璃管,玻璃管的一端从容器盖上的小孔中竖直向下插到容器底部(小孔和玻璃管紧密接触不漏气),玻璃管的另一端有一个阀门K.已知大气压强为P=1.0×105Pa,g=10m/s2,水的密度为ρ=1.0×103kg/m3.容器内温度保持不变.现将阀门K打开,则稳定后容器中的水深为多少?
【答案】分析:根据气体方程研究阀门K 打开前后各个物理量,列出等式求解.
解答:解:设水深为x,容器截面积为S,取容器中的气体为研究对象,
阀门K 打开前:P1=105Pa,V1=2S,
阀门K 打开后:P2=(105-ρgx)Pa=(10-x)×104 Pa,V2=(4-x)S,
由玻意耳定律P1 V1=P2 V2
得:105×2S=(10-x)×104×(4-x)S
解得:x≈1.62m
答:稳定后容器中的水深为1.62m.
点评:解决该题关键清楚阀门K 打开前后状态的物理量的表示,根据气体方程求解.
解答:解:设水深为x,容器截面积为S,取容器中的气体为研究对象,
阀门K 打开前:P1=105Pa,V1=2S,
阀门K 打开后:P2=(105-ρgx)Pa=(10-x)×104 Pa,V2=(4-x)S,
由玻意耳定律P1 V1=P2 V2
得:105×2S=(10-x)×104×(4-x)S
解得:x≈1.62m
答:稳定后容器中的水深为1.62m.
点评:解决该题关键清楚阀门K 打开前后状态的物理量的表示,根据气体方程求解.
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