Question

【題目】兩端開口、內表面光滑的U形管處于豎直平面內，如圖所示質量均為m=10kg的活塞A、B在外力作用下靜止于左右管中同一高度h處，將管內空氣封閉，此時管內外空氣的壓強均為P0=1.0×105Pa左管和水平管橫截面積S1=10 cm2，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，求兩活塞穩定后所處的高度。（活塞厚度均大于水平管直徑，管內氣體初末狀態溫度相同，g取10 m/s2)

Answer 1

【答案】

【解析】試題分析：撤去外力時，左、右活塞對管內空氣的壓強分別為：,

所以兩活塞均會下降。設兩活塞都降到水平管口，此時管內空氣的壓強依玻意耳定律可得

得：

可見，左邊活塞能降到水平管口，右邊活塞只能降到離水平管口的高度為x處

管內空氣壓強：

依玻意耳定律：

解得：

最后左邊活塞離水平管口的高度為零；右邊活塞離水平管口的高度。