高二物理压强题目 U形管

Question

如图均匀薄壁U形管，左管上端封闭，右管开口且足够长，管的截面积为S，内装有密度为r 的液体。右管内有一质量为m的活塞搁在固定卡口上，卡口与左管上端等高，活塞与管壁间无摩擦且不漏气。温度为T0时，左、右管内液面等高，两管内空气柱长度均为L，压强均为大气压强P0，重力加速度为g。现使左右两管温度同时缓慢升高，在活塞离开卡口上升前，左右两管液面保持不动，试求：
③温度升高到T2为多少时，两管液面高度差为 L。

想要问的有三个问题， 第一个，为什么高度差l ，左边下降1/2L，右边上升1/2 L
第二个，为什么一开始左右两边压强相等都为p0,右边不是有活塞吗，活塞卡在卡口对下方气体就没有压强了吗？
第三个，为什么活塞受热上升后 左边气体的压强还等于右边气体的压强？

Answer 1

1、根据已知条件“活塞搁在固定卡口上”，说明活塞重力是靠卡口支撑，对气体没有影响。这是你第二问的回答。
2、温度从T0开始上升，两边气体体积不变，压强增大，但小于（P0+mg/s）。两边压强同时增大，液体不产生高度差。
3、随着温度不断升高，右边气体压强达到（P0+mg/s）后，可以顶开活塞。
4、温度再上升，右边气体压强不再变化，一直保持（P0+mg/s）。左边气体压强增大，由于与右边气体产生压强差，会推动液体想右边流动，产生液体高度差。左边下降多少，右边就上升多少，液面差L是，左边下降一半，右边上升一半。同时要记得左边气体的体积也变大了，计算是不要忘记考虑。