如图所示，内径均匀的U形玻璃管竖直放置，截面积为5cm2，右侧管上端封闭，左侧管上端开口，内有用细线拴住的活塞...

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