问题
问答题
如图所示，在一辆静止的小车上，竖直固定着两端开口、内径均匀的U形管，U形管的竖直部分与水平部分的长度均为l，管内装有水银，两管内水银面距管口均为
．现将U形管的左端封闭，并让小车水平向右做匀加速直线运动，运动过程中U形管两管内水银面的高度差恰好为l 2
．已知重力加速度为g，水银的密度为ρ，大气压强为p0=ρgl，环境温度保持不变，求：l 4
（ⅰ）左管中封闭气体的压强p；
（ⅱ）小车的加速度a．
答案
（ⅰ）以左管中封闭的气体为研究对象，设U形管的横截面积为S，由玻意耳定律得：
p0（
）S=p（l 2
-l 2
）Sl 8
解得：p=
；4p0 3
（ⅱ）以水平管内长为l的水银为研究对象，由牛顿第二定律得：
（pS+ρg•
lS）-（p0S+ρg•5 8
lS）=ρlSa3 8
解得：a=
g7 12
答：
（i）左管中封闭气体的压强p为
；4p0 3
（ⅱ）小车的加速度a为
g．7 12