p0,长度为l2。活塞被下推h后,右管中空气柱的压强为p1′,长度为l1′;左管中空气柱的压强为p2′,长度为l2′。以cmHg为压强单位。由题给条件得
p1=p0+(20.0-5.00)cmHg①
l1′=cm②
由玻意耳定律得p1l1=p1′l1′③
联立①②③式和题给条件得
p1′=144 cmHg④
依题意p2′=p1′⑤
l2′=4.00 cm+ cm-h⑥
由玻意耳定律得p2l2=p2′l2′⑦
联立④⑤⑥⑦式和题给条件得h=9.42 cm。⑧
答案:144 cmHg 9.42 cm
7.(2016·全国卷Ⅰ)在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强,两压强差Δp与气泡半径r之间的关系为Δp=,其中σ=0.070 N/m。现让水下10 m处一半径为0.50 cm的气泡缓慢上升。已知大气压强p0=1.0×105 Pa,水的密度ρ=1.0×103 kg/m3,重力加速度大小g=10 m/s2。
(1)求在水下10 m处气泡内外的压强差;
(2)忽略水温随水深的变化,在气泡上升到十分接近水面时,求气泡的半径与其原来半径之比的近似值。
解析:(1)当气泡在水下h=10 m处时,设其半径为r1,气泡内外压强差为Δp1,则
Δp1=①
代入题给数据得Δp1=28 Pa。②
(2)设气泡在水下10 m处时,气泡内空气的压强为p1,气泡体积为V1;气泡到达水面附近时,气泡内空气的压强为p2,气泡内外压强差为Δp2,其体积为V2,半径为r2。
气泡上升过程中温度不变,根据玻意耳定律有
p1V1=p2V2③
由力学平衡条件有
p1=p0+ρgh+Δp1④
p2=p0+Δp2⑤
气泡体积V1和V2分别为
V1=πr13⑥