Question

【题目】如图所示，粗细均匀的U形管中，封闭了有两段水银柱和两部分空气柱，水银柱A的长度h1＝25cm，位于左侧封闭端的顶部。水银柱B与A之间的空气柱长度L1＝12.5cm，右侧被活塞C封闭的空气柱长度L2＝12.5cm，已知玻璃管周围环境温度t＝27℃时，右侧封闭空气柱的压强恰为P0＝75cmHg，水银柱B左右两部分液面的高度差h2＝45cm。保持环境温度t＝27℃不变，缓慢拉动活塞C，求：

①当水银柱A恰好对U形管的顶部没有压力时，右侧封闭气体的压强为多少？

②当U形管内B部分的水银面相平时，活塞C共向上移动多少？

Answer 1

【答案】①65cmHg②47.5cm。

【解析】

①左侧气体等温变化：p1SL1＝p′1SL′1，p1＝P0﹣ρgh2＝30cmHg，p′1＝25cmHg

解得：L′1＝15cm；

故左右两部分液面的高度差变为：h′2＝h2﹣2（L′1﹣L1）＝40cm，

右侧气体压强：p′2＝p′1+ρgh′2＝65cmHg

②B部分的水银面相平时，左侧液面下降，右侧液面上升

左右侧气体压强相等：p″＝25cmHg

右侧气柱：P0SL2＝p″SL″2

解得：L″2＝37.5cm；

则活塞上升：h＝L″2﹣L2+＝47.5cm