Question

11．如图所示，一支两端封闭的玻璃管倾斜放置，正中有一段水银柱，两端各封闭有一定质量的理想气体，下列情况中能使水银柱向a端移动的是（　　）

• A． 沿顺时针方向缓慢转动玻璃管，使θ角变小
• B． 保持θ角不变，使玻璃管加速上升
• C． 使环境的温度升高
• D． 绕过b端的竖直轴转动

Answer 1

分析 先对液柱进行分析，得出封闭气体的压强；再以管中封闭气体为研究对象，由理想气体的状态方程可求得其他量的变化．

解答 解：A、沿顺时针方向缓慢转动玻璃管，使θ角变小，水银柱的有效高度减小，b部分气体压强减小，水银向a端移动，故A正确；
B、当加速上升时，水银柱有一个向上的加速度，根据牛顿第二定律得下部气体对水银柱的压力要增大，即压强增大，所以水银柱向b端移动，故B错误；
C、假定两段空气柱的体积不变，即V_a，V_b不变，初始温度为T，当温度降低△T时，空气柱a的压强由p_a降至p_a′，△p_a=p_a-p_a′，空气柱b的压强由p_b降至p_b′，△p_b=p_b-p_b′，由查理定律得：△p_a=$\frac{△T}{T}$p_a，△p_b=$\frac{△T}{T}$p_b，因为p_b＞p_a，所以△p_a＜△p_b，则水银柱应向a移动，故C正确；
D、以竖直轴匀速转动，水银柱做圆周运动，需要向心力，根据牛顿第二定律得上部气体对水银柱的压力要增大，所以水银柱应向a移动，故D正确；
故选：ACD．

点评 这类题目用假设法求解，先假水银柱不移动，气体等容过程求解．因为水银柱的移动是由于受力不平衡而引起的，而它的受力改变又是两段空气柱压强增量的不同造成的，所以必须从压强变化入手．