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【题目】如图,密闭气缸两侧与一U形管的两端相连,气缸壁导热;U形管内盛有密度为ρ=7.5×102kg/m3的液体.一活塞将气缸分成左、右两个气室,开始时,左气室的体积是右气室的体积的一半,气体的压强均为P0=4.5×103Pa.外界温度保持不变.缓慢向右拉活塞使U形管两侧液面的高度差h=40cm,求此时左、右两气室的体积之比,取重力加速度大小g=10m/s2 , U形管中气体的体积和活塞拉杆的体积忽略不计.

【答案】解:设初始状态时气缸左气室的体积为V01,右气室的体积为V02;当活塞至气缸中某位置时,左、右气室的压强分别为p1、p2,体积分别为V1、V2,由玻意耳定律得

p0V01=p1V1

p0V02=p2V2

依题意有

V01+V02=V1+V2

由力的平衡条件有

p2﹣p1=ρgh④

联立①②③④⑤式,并代入题给数据得

由此解得

(另一解不合题意,舍去)⑦

V1:V2=1:1⑨

答:此时左、右两气室的体积之比1:1


【解析】对左右两部分气体分别运用玻意耳定律列式,由力的平衡找出压强关系,由几何关系找出体积关系.

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