Question

兩端開口、內表面光滑的U形管處于豎直平面內，質量均為m=10kg的活塞A、B，在外力作用下靜止于左、右兩管中的同一高度h處，將管內空氣密封，此時管內外空氣的壓強均為=1.0×Pa。左管和水平管的橫截面積，右管的橫截面積，水平管的長度為3h，如圖所示。現撤去外力，讓活塞在管中下降，求兩活塞穩定后的高度。（活塞的厚度略大于水平管的直徑，管內空氣溫度不變，g=10m／）

Answer 1

h/2

解析:

撤去外力時，左、右活塞對管內空氣的壓強分別為：

∴兩活塞均會下降。

設兩活塞都降到水平管口，此時管內空氣的壓強依玻意耳定律可得

則

可見，左邊活塞能降到水平管口，右邊活塞只能降到離水平管口的高度為x處，管內空氣壓強

依玻意耳定律：

解得x=h/2 

最后左邊活塞離水平管口的高度為零；右邊活塞離水平管口的高度h/2。