题目内容

【题目】如图1所示,竖直放置、粗细均匀的玻璃管开口向上,管里一段高为h=15cm的水银柱封闭一段长为L=14cm的气体,水银柱的截面积为S,若将玻璃管按如图2所示倾斜放置,倾角为θ=37°,重力加速度g=10m/s2,大气压强p0=75cmHg,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,求:

①倾斜后气柱的长度;

②如果将图2所示的玻璃管以一定的加速度向右加速运动,如果空气柱的长度又变成L,则加速度a为多大?

【答案】①x=15cm②5m/s2

【解析】

①玻璃管竖直时,管内气体压强: P1=75+15=90cmHg

当玻璃管倾斜时,管内气体压强:P2=P0+ρghsin37°=84cmHg

气体发生等温变化,则有:P1LS=P2xS

解得:x=15cm

②如果玻璃管向右做加速运动,使管中气体的长度仍为L,则管内气体的压强仍为P1,对水银柱研究,受力如图所示,有:

(P1-P0)Scos-Nsin=ma

(P1-P0)Ssin+Ncos=mg

其中m=ρSh

解得:a=0.5g=5m/s2

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