Question

5．两端封闭的玻璃管在常温下如图竖直放置，管内有一段汞柱将空气分隔成上下两部分，下列判断中正确的是（　　）

• A． 当它转过90°成水平状态时，原上部空气柱体积会增大
• B． 当它竖直向上加速运动时，下部空气柱体积增大
• C． 当它自由下落时，上部空气柱体积减小
• D． 当它完全浸没在冰水中后，上部空气柱体积减小

Answer 1

分析 上部分空气的压强加上水银柱产生的压强等于下部分空气产生的压强，然后水平放置时下面的空气压强减小，由等温变化可知，下面部分的体积应当增大；当玻璃管竖直向上加速时，水银柱受到的合力竖直向上，所以下面的空气压强变大，由等温变化可知气体体积减小；完全浸入水中时可以假设两部分气体做等容变化，再去判断．

解答 解：A、开始时上面空气压强为PcmHg，下面空气压强为：P+h，其中h为水银柱高度；转过90度的过程，下面的空气压强减小，由于气体做等温变化，PV=C，水银下面空气的体积变大，故A错误．
B、当它竖直向上加速运动时，水银柱受到的合力竖直向上，所以下面的空气压强变大，有等温变化可知下面气体体积减小；故B错误．
C、当玻璃管自由落体时，水银柱不产生压强，水银下面空气压强变小，由于气体做等温变化，PV=C，水银下面空气的体积变大，故上面空气体积减小，故C正确．
D、当把玻璃管浸入冰水中，气体的温度降低，假设气体做等容变化，对上面的气体由：$\frac{p}{T}$=$C=\frac{△p}{△T}$，所以初态压强P越大的气体压强减少的越多，所以下部气体压强减小的多，故水银柱下降，上面空气体积增大，故D错误．
故选：C

点评 本题涉及两部分气体状态变化问题，除了隔离研究两部分之外，关键是把握它们之间联系的桥梁：水银柱，以水银柱为研究对象，利用平衡或牛顿第二定律找到两部分得压强关系，再利用气体实验三定律即可轻松解决体积和温度关系．