Question

【題目】如圖所示，一根長、一端封閉的細玻璃管開口向上豎直放置，管內用長的水銀柱封閉了一段長L的空氣柱。已知大氣壓強為p，若環境溫度不變，求：

若將玻璃管緩慢轉至水平并開口向右，求穩定后的氣柱長度；

將玻璃管放于水平桌面上并讓其以加速度為重力加速度向右做勻加速直線運動見圖乙，求穩定后的氣柱長度。

Answer 1

【答案】：若將玻璃管緩慢轉至水平并開口向右，穩定后的氣柱長度為40cm；

將玻璃管放于水平桌面上并讓其以加速度為重力加速度向右做勻加速直線運動，穩定后的氣柱長度為24cm。

【解析】

氣體發生等溫變化，據玻意耳定律可求變化后氣柱的長度；需注意的是需考慮變化過程中是否有水銀溢出。

①設將玻璃管緩慢轉至水平的過程中，水銀未溢出

初態：、

末態：、

由玻意爾定律可得

解得：

因，水銀未溢出

即若將玻璃管緩慢轉至水平并開口向右，穩定后的氣柱長度為40cm。

②當玻璃管豎直時，對水銀柱有：

當玻璃管水平運動時，對水銀柱有：

對氣體：

聯立解得：

即將玻璃管放于水平桌面上并讓其以加速度為重力加速度向右做勻加速直線運動，穩定后的氣柱長度為24cm。