Question

【题目】如图所示，竖直放置的导热气缸，活塞横截面积为S=0.01m2，可在气缸内无摩擦滑动。气缸侧壁有一个小孔与装有水银的U形玻璃管相通，气缸内封闭了一段高为H=70cm的气柱(U形管内的气体体积不计)。已知活塞质量m=6.8kg，大气压强p0=105pa，水银密度ρ=13.6×103kg/m3，g=10m/s2。

①求U形管中左管与右管的水银面的高度差h1；

②在活塞上加一竖直向上的拉力使U形管中左管水银面高出右管水银面h2=5cm，求活塞平衡时与气缸底部的高度。

Answer 1

【答案】（1）5cm（2）80cm

【解析】（1）以活塞为研究对象，p0S+mg＝pS
得p＝p0+

而p＝p0+ρgh1
所以有：=ρgh1
解得：

（2）活塞上加一竖直向上的拉力，U形管中左管水银面高出右管水银面h2＝5cm
封闭气体的压强
初始时封闭气体的压强为：
汽缸内的气体发生的是等温变化，根据玻意耳定律，有：