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【選修3-3選做題】
如圖所示，U型管右管內徑為左管的兩倍，外界大氣壓強P₀=75 cmHg。左端封閉，封有長為30 cm的氣柱，左右兩管水銀面高度差為37.5 cm，左端封閉端下60 cm處有一小塞子D，若將小塞子D拔去（空氣能進入但水銀不會流出），會在左管內產生一段新的空氣柱。求：
（1）此時左管封閉端的氣柱長度變為多少？
（2）新產生的氣柱長為多少？

解：（1）空氣進入后將左端水銀柱隔為兩段，上段水銀柱長為30 cm，取左端原有封閉氣體為研究對象，則P₁=P₀-ρgh₁=37.5cmHg，P₂=P₀-ρgh₂=45 cmHg，L₁=30 cm
由查理定律P₁L₁S=P₂L₂S
得

（2）空氣柱進入后，設下段水銀面下移x cm，則有

，得x=6 cm，因上段水銀柱上移5 cm，故產生的氣柱總長為11 cm

練習冊系列答案

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（1）該氣體在狀態B、C時的溫度分別為多少℃？
（2）該氣體從狀態A到狀態C的過程中內能的變化量是多大？
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一根兩端開口、橫截面積為S=2cm²足夠長的玻璃管豎直插入水銀槽中并固定（插入水銀槽中的部分足夠深）。管中有一個質量不計的光滑活塞，活塞下封閉著長L=21cm的氣柱，氣體的溫度T₁=280K，外界大氣壓取P₀=1.0×10⁵Pa（相當于75cm汞柱高的壓強）。
（1）對氣體加熱，使其溫度升高到T₂=320K，求此時氣柱的長度；
（2）在活塞上施加一個豎直向上的拉力F=4N，保持氣體的溫度T₂不變，求平衡后氣柱的長度及此時管內外水銀面的高度差。