两端开口、内表面光滑的U形管处于竖直平面内,如图所示,质量均为m=10kg的活塞A、B在外力作用下静止于左右管...
问题详情:
两端开口、内表面光滑的U形管处于竖直平面内,如图所示,质量均为m=10kg的活塞A、B在外力作用下静止于左右管中同一高度h处,将管内空气封闭,此时管内外空气的压强均为ρ0=1.0×105Pa.左管和水平管横截面积S1=10cm2,右管横截面积S2=20cm2,水平管长为3h.现撤去外力让活塞在管中下降,求两活塞稳定后所处的高度.(活塞厚度均大于水平管直径,管内气体初末状态温度相同,g取10m/s2 )
【回答】
解:撤去外力后左侧向下的压强为:p左=p0+=2.0×105 Pa=2p0,
右侧向下的压强:p右=p0+=1.5×105 Pa=1.5p0,
故活塞均下降,且左侧活塞降至水平管口,
设右侧降至高为x处,此时封闭气体压强变为p′=1.5p0,
对封闭气体,由玻意耳定律可得:
p0(4hS1+hS2)=1.5p0(3hS1+xS2)
解得:x=0.5h;
答:左侧活塞的高度为零,右侧活塞的高度为0.5h.
知识点:专题九 热学部分
题型:计算题