问题 计算题

【选修3-3选做题】

如图为均匀薄壁U形管,左管上端封闭,右管开口且足够长,管的截面积为S,内装有密度为ρ的液体,右管内有一质量为m的活塞搁在固定卡口上,卡口与左管上端等高,活塞与管壁间无摩擦且不漏气,温度为T0时,左、右管内液面等高,两管内空气柱长度均为L,压强均等于外界大气压P0,重力加速度为g,现使左、右两管温度同时缓慢升高,在活塞离开卡口上升前,左、右两管液面保持不动,试求:

(1)温度升高到多少时,右管活塞开始离开卡口上升;

(2)温度升高到多少时,两管液面高度差为L。

答案

解:(1)活塞刚离开卡口时,对活塞满足mg+P0S=p1S

右管内气体做等容变化,由查理定律得

解得

(2)当两管内气体高度差为L时,左管内气体长度为,压强为

对左管内气体由理想气体状态方程得

解得

判断题
单项选择题