高二物理 气体的状态参量典型例题

用心 爱心 专心 气体的状态参量典型例题气体的状态参量典型例题 例例 1 1 如图 1 所示 左端封闭的 U 玻璃管中用水银封闭 A B 两段空气柱 外界大气压强为 76cmHg 则 A pA 78cmHg B pA 75cmHg C pB pA 3cmHg D pB pA 6cmHg 分析分析 由右管空气柱 B 上方水银柱的力平衡条件得 p0S gh2S pBS 得 pB p0 gh2 用 cmHg 做单位时 可表示为 pB p0 h2 76 5 cmHg 81cmHg 用心 爱心 专心 因为连通器内同种液体同一水平面上各处的压强相等 所以左管 内跟气柱 B 下方水银面等高的 C 处 图 2 压强 pC pB 从左管考虑 C 处在水银面下 hc 5 3 2 cm 6cm 处 则 pC pA ghc Pa 6 cmHg 由 pB pA 6 即 81 pA 6 pA 75cmHg pB pA 6cmHg 答答 B D 说明说明 1 对均匀玻璃管 可直接从液柱的压强平衡得 pB p0 gh2 不必先列出力平衡条件 2 液体内部深为 h 处的压 强 一般表达式为 ph p0 hg 式中 p0为液面上气体压强 为液 体密度 当采用汞柱做单位时 可直接表示为 ph p0 h cmHg 或 ph p0 h mmHg 用心 爱心 专心 例例 2 2 如图所示 两端开口的 U 玻璃管中 右侧直管内有一部 分空气被一段水银柱 H 与外界隔开 若再向左边的玻璃管中注入一些 水银 平衡后 则 A U 玻璃管下部两边水银面的高度差减小 B U 玻璃管下部两边水银面高度差增大 C U 玻璃管下部两边水银面高度差不变 D U 玻璃管右边玻璃管内的气体体积减小 分析分析 由右管内封闭气体的压强平衡条件 知 其压强等于外界大气压 p0与高 H 的水银柱产生的压强之和 即 p p0 pH 根据连通器原理 左管内水银面与右管密闭气体下方水 银面高度差应为 H 当左管内再注入一些水银后 由于石管上方水银柱高度是 H 密 闭气体的压强不变 所以左 右两管下部水银面高度差不变 用心 爱心 专心 由于密闭气体的温度不变 压强不变 所以它的体积也不会变化 答答 C 说明说明 气体的三个状态参量中 不可能产生只有一个参量改变 而另外两个参量保持不变的情况 例例 3 3 图为一注水的玻璃装置 玻璃管 D E 上端与大气相通 利用玻璃管 C 使 A B 两球上部相通 D C E 三篇与两球接口处紧 密封接 当 A B D 的水面高度差如图所示时 E 管内水面相对 B 中 水面的高度差 h 应等于 A 0m B 0 5m C 1m D 1 5m 误解误解 选 B 正确解答正确解答 选 D 用心 爱心 专心 错因分析与解题指导错因分析与解题指导 误解 认为玻璃管 D 上部与大气相通 A 球上部空气压强 pA p0 gh1 玻璃管 E 上部也与大气相通 A 球上 部空气压强 pA p0 g h h2 得 h h1 h2 1 5 1 0 5m 忽视了由 于 C 管的存在 E 上表面到 A 上表面不是连续的水柱 故 g h1 h2 没有物理意义 C 管两端开口 将 A B 两球中的空气连 成一整体 所以 A B 两球上部空气压强相等 则 A 球上部空气压强 pA p0 gh1 B 球上部空气压强 pB p0 gh 由 pA pB解得 h h1 1 5m 例例 4 4 如图所示 在做测定大气压强的实验时 不慎将一气泡 漏入玻璃管内 将管内水银柱分为长 h1和 h2 的两段 玻璃管顶部 A 部分为真空 B 部分为空气泡 若轻弹玻璃管 使 B 内空气全部进入 A 中 在全部过程中温度保持不变 则此时管内外水银面高度差 h 跟 h1 h2 相比较 A h h1 h2 B h h1 h2 C h h1 h2 D 条件不足 无法判断 误解误解 选 A 用心 爱心 专心 正确解答正确解答 C 错因分析与解题指导错因分析与解题指导 误解 出于如下考虑 设管内气柱压 强先后为 p p 大气压强为 p0 原来有 h1 p h2 p0 1 后来有 h p p0 2 因为 B 中气体进入 A 后体积增大 所以 p p 解得 h h1 h2 错误原因是对气体压强性质认识不清 气柱 B 对下部 Hg 的压强 就是 p 不会因重量累积变为 h1 p 因此 1 式不能成立 从 B 的上端分析 p h1 从 B 的下端分析 p p0 h2 解得 h1 h2 p0 当 B 中空气进入 A 后 p h p0 因为 p 0 所以 h h1 h2 例例 5 5 如图所示 粗细均匀 两端封闭的 U 玻璃管竖直放置 内有水银 将一定质量的空气封入两侧竖直管内 水银面高度差为 h 若使 U 玻璃管保持竖直自由下落 管内水银面的高度差 填 变大 变小或不变 用心 爱心 专心 误解误解 U 玻璃管自由下落时 两侧空气柱压强相等 所以两 侧液面等高 高度差变小 正确解答正确解答 变大 错因分析与解题指导错因分析与解题指导 误解 的意思是 原来 p p gh 自由下落时 p p gh 因 p p