（高中物理）气体的状态参量典型例题.doc

气体的状态参量典型例题【例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那么[]A．pA=78cmHg。B．pA=75cmHg。C．pB-pA=3cmHg。D．pB-pA=6cmHg。【分析】由右管空气柱B上方水银柱的力平衡条件得：p0S+ρgh2S=pBS得pB=p0+ρgh2用cmHg做单位时可表示为：pB=p0+h2=〔76+5〕cmHg=81cmHg。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处那么pC=pA+ρghc=〔Pa+6〕cmHg由pB=pA+6即81=pA+6∴pA=75cmHgpB-pA=6cmHg【答】BD．【说明】〔1〕对均匀玻璃管可直接从液柱的压强平衡得pB=p0+ρgh2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+ρhg式中p0为液面上气体压强ρ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。【例2】如下列图两端开口的U玻璃管中右侧直管内有一局部空气被一段水银柱H与外界隔开。假设再向左边的玻璃管中注入一些水银平衡后那么[]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】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。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】C．【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的水面高度差如下列图时E管内水面相对B中水面的高度差h应等于[]A．0mB．C．1mD．【误解】选〔B〕。【正确解答】选〔D〕。【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+ρgh1玻璃管E上部也与大气相通A球上部空气压强pA=p0+ρg〔h+h2〕得h=h1。无视了由于C管的存在E上外表到A上外表不是连续的水柱故ρg〔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。那么A球上部空气压强pA=p0+ρgh1B球上部空气压强pB=p0+ρgh由pA=pB解得h=h1。【例4】如下列图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局部为真空B局部为空气泡。假设轻弹玻璃管使B内空气全部进入A中〔在全部过程中温度保持不变〕那么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．条件缺乏无法判断【误解】选〔A〕。【正确解答】〔C〕。【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5】如下列图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。假设使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〕。【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】变大。【错因分析与解题指导】【误解】的意思是原来pⅡ=pⅠ+ρgh自由下落时p′Ⅱ=p′Ⅰ+ρgh′因p′Ⅱ=p′Ⅰ∴h′→0。没有意识到当U玻璃管自由下落时水银处于失重状态不再产生压强了。因此下落前既有pⅡ＞pⅠ自由下落时要p′Ⅱ=p′Ⅰ只有右侧液面下降使气体压强减小左侧液面上升使气体压强增大才行。故两侧液面高度差将变大。