問題詳情:
兩端開口、內表面光滑的U形管處於豎直平面內,如圖所示,質量均為m=10kg的活塞A、B在外力作用下靜止於左右管中同一高度h處,將管內空氣封閉,此時管內外空氣的壓強均為ρ0=1.0×105Pa.左管和水平管橫截面積S1=10cm2,右管橫截面積S2=20cm2,水平管長為3h.現撤去外力讓活塞在管中下降,求兩活塞穩定後所處的高度.(活塞厚度均大於水平管直徑,管內氣體初末狀態溫度相同,g取10m/s2 )
【回答】
解:撤去外力後左側向下的壓強為:p左=p0+=2.0×105 Pa=2p0,
右側向下的壓強:p右=p0+=1.5×105 Pa=1.5p0,
故活塞均下降,且左側活塞降至水平管口,
設右側降至高為x處,此時封閉氣體壓強變為p′=1.5p0,
對封閉氣體,由玻意耳定律可得:
p0(4hS1+hS2)=1.5p0(3hS1+xS2)
解得:x=0.5h;
答:左側活塞的高度為零,右側活塞的高度為0.5h.
知識點:專題九 熱學部分
題型:計算題