如图所示,一端封闭、粗细均匀的薄壁玻璃管开口向下竖直插在装有水银的水银槽内,管内封闭有一定质量的空气,水银槽的截面积上下相同,是玻璃管截面积的5倍.开始时管内空气长度为6cm,管内外水银面高度差为50cm.将玻璃管沿竖直方向缓慢上移(管口末离开槽中水银),使管内外水银面高度差变成60cm.(大气压相当于75cmHg),求:(1)此时管内空气柱的长度;(2)水银槽内水银面下降的高度.

问题描述:

如图所示,一端封闭、粗细均匀的薄壁玻璃管开口向下竖直插在装有水银的水银槽内,管内封闭有一定质量的空气,水银槽的截面积上下相同,是玻璃管截面积的5倍.开始时管内空气长度为6cm,管内外水银面高度差为50cm.将玻璃管沿竖直方向缓慢上移(管口末离开槽中水银),使管内外水银面高度差变成60cm.(大气压相当于75cmHg),求:

(1)此时管内空气柱的长度;
(2)水银槽内水银面下降的高度.

(1)玻璃管内的空气作等温变化,有:((p0-ρgH1)l1=(p0-ρgH2)l2所以l2=p0−ρgH1p0−ρgH2l1=0.10(m).故此时管内空气柱的长度为0.10m.(2)设水银槽内水银面下降△x,水银体积不变,有:S1△H=S2△x所以...
答案解析:(1)根据管内外水银面的高度差,求出被封闭气体的压强,然后根据等温变化气态方程即可求解.
(2)注意槽水银下降的体积与管内水银上升的体积是相同的,据此可解出水银槽内水银面下降的高度.
考试点:气体的等温变化;封闭气体压强.


知识点:本题考查了气体的等温变化,难点在于第(2)问,注意水银槽内和试管内水银体积变化相同,并非高度变化相同.