题目内容

3.如图所示,两端开口的U形玻璃管两边粗细不同,粗管B的横截面积是细管A的2倍.管中装入水银,两管中水银面与管口距离均为12cm,大气压强为p0=75cmHg.若用一活塞将细管A的管口封闭,并缓慢向下推活塞,保持封闭气体温度不变,当两管中水银面高度差为6cm时,活塞下移的距离为多少?

分析 水银总体积是固定的,当两管中水银面高度差为6cm时,得到两侧水银面的变化情况,两管中水银面高度差为6cm时,求解出A气体压强,然后根据玻意耳定律列式求解;

解答 解:(1)封闭气体初始压强为:p1=p0=75cmHg,l1=12cm
封闭气体末状态压强为:p2=p0+ph=81cmHg
由p1V1=p2V2得:p1l1=p2l2
可得:${l}_{2}=\frac{{{P}_{1}l}_{1}}{{P}_{2}}=\frac{75×12}{81}cm=11.11cm$
两边液面高度差为6cm时,细管液面下降4cm,粗管液面上升2cm
所以活塞下移距离为:h=(12+4-11.11)cm=4.89cm
答:当两管中水银面高度差为6cm时,活塞下移的距离为4.89cm.

点评 本题关键确定封闭气体的初末状态的已知气压、温度、体积,然后结合理想气体状态方程列式后联立求解.

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