高中物理总复 习大串讲（三）新课标选修3-3

1、选修3-3总复习大串讲（三）液柱移动问题将气体状态方程与液柱移动问题有机结合起来命题，一直都得到高考命题人的“青睐”。可能是选择题、填空题，也可能是计算题.这类问题的特点是：气体的三个状态参量都发生变化或者有两个参量变化。液柱移动的原因是由于液柱的受力发生变化引起的，反映到状态参量上，是由于液柱两侧气体的压强和体积发生了变化。例1 （07年宁夏卷）如图1所示，一定质量的空气被水银封闭在静置于竖直平面的U型玻璃管内，右管上端开口且足够长，右管内水银面比左管内水银面高h，能使h变大的原因是（）（A）环境温度升高图1（B）大气压强升高（C）沿管壁向右管内加水银（D）U型玻璃管自由下落解析：A选项中为

2、等压变化，将环境温度升高，使气体升温，根据盖·吕萨克定律，气体体积增大，水银将从左侧压向右侧，可增大hB选项中为等温变化，将大气压强增大，导致左管封闭气体压强增大，所以体积减小，水银从右管流向左管，h减小C选项中，在往右管加入水银的过程中，假设左管中气体体积不变（等容变化），沿管壁向右管内加水银后，封闭气体压强增大，体积减小，高度差增大D项中，当U型玻璃管自由下落时，完全失重，两侧气体压强一定相等，所以左管中气体压强减小，体积增大，高度差增大答案：ACD点评：本题考查实验定律和状态方程及水银柱封闭气体压强的计算，同时考查对失重概念的理解本题涉及的四个选项，分属四种情况，要采取逐个解析

3、的方法，每一个选项都要进行判断例2（08年上海卷）如图所示，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，右管有一段高为h的水银柱，中间封有一段空气，则 ( )A.弯管左管内外水银面的高度差为hB.若把弯管向上移动少许，则管内气体体积增大C.若把弯管向下移动少许，则右管内的水银柱沿管壁上升D.若环境温度升高，则右管内的水银柱沿管壁上升解析：封闭气体的压强等于大气压与水银柱产生压强之差，故左管内外水银面高度差也为h，A对；弯管上下移动，封闭气体温度和压强不变，体积不变，B错C对；环境温度升高，封闭气体体积增大，则右管内的水银柱沿管壁上升，D对。答案：ACD例3 （09年上海卷）如图为竖直放置的上细下粗的密闭

4、细管，水银柱将气体分隔成A、B两部分，初始温度相同。使A、B升高相同温度达到稳定后，体积变化量为DVA、DVB，压强变化量为DpA、DpB，对液面压力的变化量为DFA、DFB，则 （ ）A水银柱向上移动了一段距离BDVADVBCDpADpBDDFADFB解析：对于液柱移动问题，求解方法不唯一.解法一：利用查理定律首先假设液柱不动，则A、B两部分气体发生等容变化，由查理定律，对气体A：；对气体B：，又初始状态满足，可见使A、B升高相同温度，因此，因此液柱将向上移动，A正确，C正确；由于气体的总体积不变，因此DVA=DVB，所以B、D错误。解法二：利用分析由于不知道水银柱的移动情况，不妨假设水银柱

5、不动，这时左右两边的封闭气体均做等容变化，由查理定律可得，因A、B两部分气体开始温度T相同，改变量T也相同，又初始状态满足，因此，因此液柱将向上移动，A正确，C正确；由于气体的总体积不变，因此DVA=DVB，所以B、D错误。点评：在多个物理量发生变化无法直接进行判断液柱的变化趋势时，可用假设法，比如例1中的两种解法都先假设水银柱不动，在利用气体状态变化的规律解题.例4 （09·上海物理·21）（12分）如图，粗细均匀的弯曲玻璃管A、B两端开口，管内有一段水银柱，右管内气体柱长为39cm，中管内水银面与管口A之间气体柱长为40cm。先将口B封闭，再将左管竖直插入水银槽中，设整

6、个过程温度不变，稳定后右管内水银面比中管内水银面高2cm，求： （1）稳定后右管内的气体压强p；（2）左管A端插入水银槽的深度h。（大气压强p076cmHg）解析：（1）插入水银槽后右管内气体：由玻意耳定律得：p0l0Sp（l0Dh/2）S，所以p78cmHg；（2）插入水银槽后左管压强：pprgDh80cmHg，左管内外水银面高度差h14cm，中、左管内气体p0lpl，l38cm，左管插入水银槽深度hlDh/2lh17cm。总结：在有关气体状态变化的问题中，液柱移动问题占了很大的比重。这类问题涉及的基本规律是运动定律和气体状态变化定律，而两定律的结合部分是压强。有一定压强的气体对相关的液柱发生