内径均匀的U型细玻璃管一端封闭,如图所示,AB段长30mm,BC段长10mm,CD段长40mm,DE段充满水银,DE=560m

发布时间:2019-08-07 23:01:43

内径均匀的U型细玻璃管一端封闭,如图所示,AB段长30mm,BC段长10mm,CD段长40mm,DE段充满水银,DE=560m

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182.3mm 【错解分析】错解:当从下面截去400mm后,空气柱的压强变了,压强增大,在等温条件下,体积减小,根据玻意耳定律。初态:p 1 =(760-560)=200mmHg  V 1 =(300+100+400)S=800S(mm3)末态:p 2 =(760-160)=600(mmHg)  解得:l 2 =267mm  即空气柱的长度为267mm。上述解答看起来没有什么问题,实际上,稍微思考一下,就会发现,答案不合理。因为解答结果认为空气柱的长度267mm,而AB段的总长度为300mm,这样就意味着水银柱可能进入AB管,而如果水银进入横着的BC管,压强就不再是(760-160)=600mmHg,因此,答案就不对了。【正解】首先需要判断一下水银柱截去后剩余的水银柱会停留在什么地方。(1)是否会停留在右侧竖直管内。由前面的分析可知是不可能的。(2)是否会有部分水银柱留在竖直CE管中,即如图所示情况,由玻意耳定律可知200×800S=(760-x)[300+100-(160-x)]S160000=(760-x)(240+x)解得:x 1 =40cmx 2 =560mm两个答案均与所设不符,所以这种情况也是不可能的。 (3)是否会出现水银柱充满BC管的情况,如图所示。 由玻意耳定律可知:200×800S=(760+60)·l 2 ·S解得l 2 =195mm结果明显与实际不符,若真能出现上述情况,从几何关系很容易就可以知道l 2 =240mm,可见这种情况是不可能的。(4)设水银柱部分进入BA管,部分留在BC管中,如图所示。 由玻意耳定律可知200×800S=[760+(300-l 2 )]·l 2 S解得 因此,本题的正确答案是:平衡后管内空气柱的长度为182.3mm。【点评】通过本题的分析解答可看出,对于一个具体的物理问题,不能仅观注已知的数据,更要对题目所述的物理过程进行全面的分析,以确定出问题的真实物理过程。同时可以看到,真实物理过程的判断,又是以具体的已知条件及相应的物理规律为基础的,而不是“想当然”地捏造物理过程。
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