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如图所示,一端封闭的U形管中,水银柱封闭了一段L1=19cm长的空气柱,水银柱两侧水银面的高度差h=4cm,右侧水银面距开口端L2=20cm,当U形管竖直放置自由下落时,两侧水银面的高度差为h'应为
6
6
cm,如将右端口封闭后,再让它自由下落,这时两侧水银面的高度差h″应为
5
5
cm,(大气压强为76cmHg)
分析:以封闭的气体为研究对象,找出气体变化前后的状态参量,利用气体的状态方程计算即可.
解答:解:静止时,气体的压强为P1=P0+h=76+4=80cmHg,体积为V1=19S,
当自由下落时,水银处于失重状态,不产生压强,此时气体的压强P2=P0=76cmHg,
根据玻意耳定律可得,P1V1=P2V2
解得V2=20S,
此时气体的长度为20cm,水银要向右移动1cm,此时水银的高度差为6cm.
如果右端封闭,那么右端气压在体积改变后就不是76cmHg了.
初始阶段左边19cm,压强为80cmHg.,右边20cm,压强为76cmHg.
假设左侧液面下降x,则右侧液面上升x,由于改变后两端压强相等,
所以
19×80
19+x
=
20×76
20-x

解方程,x=0.5cm.
所以左边下降0.5cm,右边上升0.5cm.高差增加1cm,此时水银的高度差为5cm.
故答案为:6;  5.
点评:在自由下落的过程中,水银处于失重状态,此时的水银是不产生压强的,这是本题的关键.
练习册系列答案
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60
60
 cmHg.在距管顶20cm处的A点,玻璃管出现了一个小孔,则稳定时空气柱的长度是
12.86
12.86
 cm(温度保持不变).

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(2)将玻璃管缓缓顺时针转90°,直至玻璃管水平时,空气柱长度L2
(3)保持玻璃管水平,对气体缓慢加热,则温度至少升高至多少摄氏度时水银全部从管中溢出.

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