问题详情:
如图所示,内径均匀的U形玻璃管竖直放置,截面积为5 cm2,右侧管上端封闭,左侧管上端开口,内有用细线拴住的活塞.两管中分别封入L=11 cm的空气柱A和B,活塞上、下气体压强相等均为76 cm水银柱产生的压强,这时两管内的水银面的高度差h=6 cm,现将活塞用细线缓慢地向上拉,使两管内水银面相平.整个过程中空气柱A、B的温度恒定不变.问(76 cm水银柱的压强相当于1.01×105 Pa)
①活塞向上移动的距离是多少?
②需用多大拉力才能使活塞静止在这个位置上?
【回答】
解析 ①取B部分气体为研究对象
初态:pB1=70 cmHg
VB1=11S cm3
末态:pB2=pA2
VB2=(11+3)S cm3
根据玻意耳定律pB1VB1=pB2VB2(1分)
解得:pB2=pA2===55(cmHg)(2分)
取A部分气体为研究对象
初态:pA1=70(cmHg)
VA1=11S(cm3)
末态:pA2=pB2=55(cmHg)
VA2=L′S(cm3)
根据玻意耳定律pA1VA1=pA2VA2(2分)
VA2==(1分)
L′=15.2 cm(1分)
对于活塞移动的距离:
h′=L′+3-L=15.2 cm+3 cm-11 cm=7.2 cm.(1分)
②由于活塞处于平衡状态,可知
F+pA2S=p0S(1分)
即F=p0S-pA2S
解得:F=14 N.(1分)
知识点:专题九 热学部分
题型:计算题