如圖所示,一端封閉的U形管中,水銀柱封閉了一段L1=19cm長的空氣柱,水銀柱兩側(cè)水銀面的高度差h=4cm,右側(cè)水銀面距開口端L2=20cm,當(dāng)U形管豎直放置自由下落時,兩側(cè)水銀面的高度差為h'應(yīng)為
6
6
cm,如將右端口封閉后,再讓它自由下落,這時兩側(cè)水銀面的高度差h″應(yīng)為
5
5
cm,(大氣壓強為76cmHg)
分析:以封閉的氣體為研究對象,找出氣體變化前后的狀態(tài)參量,利用氣體的狀態(tài)方程計算即可.
解答:解:靜止時,氣體的壓強為P1=P0+h=76+4=80cmHg,體積為V1=19S,
當(dāng)自由下落時,水銀處于失重狀態(tài),不產(chǎn)生壓強,此時氣體的壓強P2=P0=76cmHg,
根據(jù)玻意耳定律可得,P1V1=P2V2,
解得V2=20S,
此時氣體的長度為20cm,水銀要向右移動1cm,此時水銀的高度差為6cm.
如果右端封閉,那么右端氣壓在體積改變后就不是76cmHg了.
初始階段左邊19cm,壓強為80cmHg.,右邊20cm,壓強為76cmHg.
假設(shè)左側(cè)液面下降x,則右側(cè)液面上升x,由于改變后兩端壓強相等,
所以
19×80
19+x
=
20×76
20-x

解方程,x=0.5cm.
所以左邊下降0.5cm,右邊上升0.5cm.高差增加1cm,此時水銀的高度差為5cm.
故答案為:6;  5.
點評:在自由下落的過程中,水銀處于失重狀態(tài),此時的水銀是不產(chǎn)生壓強的,這是本題的關(guān)鍵.
練習(xí)冊系列答案
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(2010?嘉定區(qū)一模)如圖所示,一端封閉的粗細(xì)均勻的細(xì)玻璃管,開口向下豎直放置.用一段長為15cm的水銀柱在管中封有15cm長的空氣柱,大氣壓強是75cmHg,此時氣體的壓強為
60
60
 cmHg.在距管頂20cm處的A點,玻璃管出現(xiàn)了一個小孔,則穩(wěn)定時空氣柱的長度是
12.86
12.86
 cm(溫度保持不變).

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(1)求此時管頂距水銀槽面的高度.
(2)若保持(1)中管頂距水銀槽面的高度不變,將環(huán)境溫度降為-3℃,求此時管內(nèi)空氣柱的長度.

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精英家教網(wǎng)如圖所示,一端封閉的均勻玻璃管長H=60cm,開口端豎直向上,用水銀封住一定量的空氣,水銀柱長h=19cm,空氣柱長L1=20cm,初始溫度為t1=27℃.(已知大氣壓強為76cmHg)求:
(1)初始玻璃管內(nèi)封閉氣體壓強p1
(2)將玻璃管緩緩順時針轉(zhuǎn)90°,直至玻璃管水平時,空氣柱長度L2
(3)保持玻璃管水平,對氣體緩慢加熱,則溫度至少升高至多少攝氏度時水銀全部從管中溢出.

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