解题思路:由题意,整个过程温度不变,左右两管中封闭气体都发生等温变化,都遵守玻意耳定律.先由此定律求出末态时右管气体的压强,再根据压强关系,得到左管中气体的压强,由玻意耳定律求出末态时左管气体的长度,由几何关系求解活塞在左管内移动的距离.
设活塞向下运动的距离为x,活塞运动前,左、右两管上方气体的压强均为大气压P0,体积相同,设为V0.活塞运动后,设左、右两管上方气体的压强分别为P1、P2,体积分别为V1、V2.由玻意耳定律得,
对左管气体,有:P0V0=P1V1…①
对右管气体,有:P0V0=P2V2…②
设管的横截面积为S,有:
V0=LS…③
V1=(L-x+[h/2])S…④
V2=(L-[h/2])S…⑤
P1=P2+Ph…⑥
以上联合求解得:
P0L
L−x+
h
2=
P0L
L−
h
2+Ph
解得:x=6.3675cm≈0.064m
答:活塞在左管内竖直向下移动的距离0.064m.
点评:
本题考点: 理想气体的状态方程.
考点点评: 本题是多体问题,既要隔离研究两部分气体各自的状态,更要抓住两者之间的联系,比如体积关系和压强关系,进行综合求解.