题目内容

【题目】如图所示,粗细均匀的U形玻璃管竖直放置,左管上端封闭,封口处有一段水银柱1,右管上端开口且足够长,另有两段水银柱2、3封闭了两部分理想气体。开始时,三段水银柱长均为10cm,A气柱长为20cm,B气柱长为10cm,气柱A和水银柱2各有一半长度在水平部分,环境温度为27℃,外界大气压强。

(1)求水银柱1对玻璃管封口的压强;

(2)保持环境温度不变,在右管中缓慢注入水银,使水银柱2在竖直管中的水银刚好全部压入水平管中,求注入右管中水银柱的长度。

【答案】(1);(2) 35cm

【解析】

(1)根据力的平衡可知,A中气体的压强

设玻璃管封U对水银柱1的压强为,则根据力的平衡有

解得

,

根据牛顿第三定律可知,水银柱1对玻璃管封口的压强大小为。

(2)对A部分气体进行研究,设当水银柱2刚好全部被压入水平管中时,压强为,则根据玻意耳定律有

其中,解得

设需要注入的水银柱长为,则

解得

即需要注入右管中水银柱的长度为35cm。

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