如圖所示，內徑均勻的U形玻璃管豎直放置，截面積為5cm2，右側管上端封閉，左側管上端開口，內有用細線拴住的活塞...

問題詳情：

如圖所示，內徑均勻的U形玻璃管豎直放置，截面積為5 cm2，右側管上端封閉，左側管上端開口，內有用細線拴住的活塞．兩管中分別封入L＝11 cm的空氣柱A和B，活塞上、下氣體壓強相等均為76 cm水銀柱產生的壓強，這時兩管內的水銀面的高度差h＝6 cm，現將活塞用細線緩慢地向上拉，使兩管內水銀面相平．整個過程中空氣柱A、B的温度恆定不變．問(76 cm水銀柱的壓強相當於1.01×105 Pa)

①活塞向上移動的距離是多少？

②需用多大拉力才能使活塞靜止在這個位置上？

【回答】

解析　①取B部分氣體為研究對象

初態：pB1＝70 cmHg

VB1＝11S cm3

末態：pB2＝pA2

VB2＝(11＋3)S cm3

根據玻意耳定律pB1VB1＝pB2VB2(1分)

解得：pB2＝pA2＝＝＝55(cmHg)(2分)

取A部分氣體為研究對象

初態：pA1＝70(cmHg)

VA1＝11S(cm3)

末態：pA2＝pB2＝55(cmHg)

VA2＝L′S(cm3)

根據玻意耳定律pA1VA1＝pA2VA2(2分)

VA2＝＝(1分)

L′＝15.2 cm(1分)

對於活塞移動的距離：

h′＝L′＋3－L＝15.2 cm＋3 cm－11 cm＝7.2 cm.(1分)

②由於活塞處於平衡狀態，可知

F＋pA2S＝p0S(1分)

即F＝p0S－pA2S

解得：F＝14 N．(1分)

知識點：專題九 熱學部分

題型：計算題