Question

一端開口的粗細(xì)均勻的細(xì)玻璃管長30cm，管內(nèi)有一段5cm長的水銀柱，當(dāng)玻璃管開口向上豎直放置時，管內(nèi)水銀上表面離管口2.5cm，如圖所示，將管在豎直平面慢慢地沿逆時針方向轉(zhuǎn)動，已知大氣壓強(qiáng)為75cmHg．

問：

(1)轉(zhuǎn)到水平位置時，管內(nèi)空氣柱長度是多少?

(2)轉(zhuǎn)到什么位置時，水銀恰好不致流出管口?

（角度可用反三角函數(shù)表示）

Answer 1

（1）  24cm    

（2）管從水平位置繼續(xù)向下轉(zhuǎn)過arcsin0.6角時，水銀恰不流出管口

解析:

(1)以管內(nèi)封閉的空氣柱為研究對象,在豎直位置時，

=(75+5)cmHg

=(30-5-2.5)cm氣柱長

在水平位置時，=75cmHg

根據(jù)玻意耳定律：

得=24cm氣柱長

(2)從(1)數(shù)據(jù)可知，管在水平位置時，水銀不會流出．設(shè)管從水平位置繼續(xù)向下轉(zhuǎn)過角時，水銀恰不流出管口

則此時空氣壓強(qiáng)，

=(30-5)cm氣柱長，

根據(jù)玻意耳定律，

80×22.5=(75-5sin)×25

sin=0.6，=arcsin0.6