Question

如圖所示，兩端封閉的U形管位于豎直平面內，A、B管中一定質量的理想氣體處于室溫狀態，開始時A、B管中的水銀面相平，現使U形管在豎直平面內順時針轉過一個不大的角度，待管中水銀柱穩定后，保持管轉動后的姿態不變，則（　　）

A．將整個U形管放入熱水中，B管中的水銀面將下降

B．將整個U形管放入熱水中，兩管中的氣體壓強將相等

C．讓U形管自由下落，B管中的水銀面將下降

D．讓U形管自由下落，兩管中的氣體壓強將相等

Answer 1

分析：使U形管在豎直平面內順時針轉過一個不大的角度，待管中水銀柱穩定后，由于水銀的重力作用，B部分氣體要被壓縮，B中氣體壓強大于A中氣體壓強．
將整個U形管放入熱水中，假設水銀面不動，兩部分氣體都發生等容變化，根據查理定律得知壓強的變化量表達式，通過比較壓強的增加量大小，判斷水銀柱移動方向，即可知道水銀面高度變化情況．
讓U形管自由下落，完全失重，根據原來壓強大小分析水銀柱的移動方向．

解答：解：A、B設未放入熱水中時A、B兩部分氣體的壓強大小分別為p_A、p_B．
假設放入熱水中后，水銀柱不動，則兩部分氣體都發生等容變化，根據查理定律得
   對A中氣體：

pA′

pA

=

T′

T

則得：

pA′-pA

pA

=

T′-T

T

即

△pA

pA

=

△T

T

得：△p_A=

△T

T

pA  ①
同理可得：△pB=

△T

T

pB  ②
由于p_A＜p_B，則得△p_A＜△p_B，說明B部分氣體增加量較大，所以水銀柱將A端移動，B管中的水銀面將下降．
由于A中水銀面比B中水銀面高，故B中氣體的壓強較大．故A正確，B錯誤．
C、D讓U形管自由下落，完全失重，則水銀柱將向A端移動，最終兩部分的壓強相等．故CD正確．
故選ACD

點評：本題運用假設法，得到壓強的變化量大小，來判斷水銀柱的移動方向．也可以通過作p-T圖象進行分析．