Question

高中物理3-3问题

4、如图所示，玻璃管中封闭有一段气体，当玻璃管向下自由下落时，管中空气柱长度（ B ）
A、增大，
B、减少，
C、不变，
D、无法确定

Answer 1

静止时，由于液体有重力，这个重力由液柱两端的气压差来平衡。因此此时P0>P内。
自由下落时，液柱两端的气压相等（否则还受到气压的作用，与自由下落矛盾），此时P0=P内。
由理想气体的平衡方程可知，其它条件不变时，只有减小气体的体积，才能增大其压强。
因此，管中空气柱长度减少。

追问

否则还受到气压的作用，与自由下落矛盾
请问这句话该怎么理解？谢谢了

追答

自由下落是指只受重力的下落运动，物体处于失重状态。物体各部分之间可以认为没有其他的力作用。就这一题来说，如果各部分加速度不相等，则加速度大的物体加速度会逐渐减小，加速度小的物体加速度会逐渐增大，最终各部分加速度大小相等。

Answer 2

这个问题选B
设管内气体压强为P0 外界 标准大气压为P1
当管静止时 处于平衡状态则有 P1=P0+mg液/s s为液柱横截面积
所以有P0<P1
当管下落时 ，液柱对气柱没有力的作用 ，则气体会回到标准大气压大小p1，液柱气压增大，其体积减小
所以选B

Answer 3

解：设阴影柱质量为m，截面积为S，大气压P0，
静止时：设气体压强P1，空气柱长h1，
mg + P1*S = P0*S，所以：P1 = P0 - mg/S
自由落体时，设气体压强P2，空气柱长h2，
mg + P2*S - P0*S = mg，所以：P2 = P0
所以：P1 < P2
由P1V1 = P2V2得：P1*S*h1 = P2*S*h2
所以：h1 > h2
空气柱长度减小。