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的溫度恆定不變.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部分氣體為研究物件
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部分氣體為研究物件
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
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