解题思路:(1)环境温度升高,CD、BA两段气体都等压膨胀,分别对CD段、BA段气体运用盖-吕萨克定律列方程,并结合后来两部分气体长度之和等于EF+CD+BA.
(2)保持环境温度T不变,缓慢地旋转管子,两段气体均发生等温变化,根据玻意耳定律分别对两段气体列方程,并抓住初态时,CD段压强为BA段压强的一半,末态两部分气体总长度为EF+CD+BA.
(1)设初状态每段的长度为h,CD段空气柱末状态的长度为hCD
根据等压变化,
对CD段空气柱有 [hS/T=
hCDS
T1]
对BA段空气柱有[hS/T=
3hS−hCDS
T1]
得T1=1.5T
(2)设CD段空气柱末状态的长度为hCD,压强为pCD
根据波意耳定律,
对CD段空气柱有 [P/2hS=PCDhCDS
对AB段空气柱有PhS=(PCD-
P
2])(3h-hCD)S
得pCD=
3+
6
6P
pAB=
6
6P
pF=PCD+[P/2]=
6+
6
6P
答:(1)若要使DE段水银能碰到管顶F,则环境温度至少需要升高到1.5T;
(2)此时管内CD段空气柱的压强为
3+
6
6P,AB段空气柱的压强为
6
6P,最低点F处的压强为pF=
6+
6
6P.
点评:
本题考点: 气体的等容变化和等压变化;气体的等温变化;封闭气体压强.
考点点评: 本题采用隔离法分别研究两部分气体,更重要的是要抓住它们之间的联系,列出关系式,这是几部分气体问题的解题关键.