理想气体中 三种求压强的重要方法

高中物理中有一本书,既简单,又不简单;既有趣,又很有用。那就是高中物理中的选修3-3,今天我们讲它出题的应用。不过除了需具备气体三大定律知识,和理想气体状态方程知识,还需要具备对以下三种压强的分析方法。

一、汽缸模型

1. 静止在水平地面上的汽缸,上面用一质量为m、横截面接为S的活塞封住一定质量的理想气体。关于大气压强P0,重力加速为g,这部分理想气体的压强P之间的关系是?

分析:压强的本之定义是物体单位面积上受到的力,所以求压强要么用压强计算公式,要么找到研究对象进行受力分析。这里对活塞受力分析得:

2. 用悬线悬挂起来一质量为M、横截面积为S的汽缸,重力加速为g,关于活塞和汽缸封住的这部分理想气体的压强为多少?

分析:对汽缸受力分析得

二、一端封闭的U型管模型

1.静止在地面上的一端封闭的U型管里装了部分水银,两边水银的高度差为Δh=10cm,已知大气压强P0等于76cmHg,则封闭气体的压强为:

分析:在水银中,取一个薄液面,液面平衡时,薄液面两边收到的力相等。又由于薄液面两边的横截面积相等,实质是两边的压强相等。对齐平的最低水银液面分析有:

2. 一端封闭的U型管放在小车上,U型管横截面积为S,与小车一起在水平面上做加速度为a的匀减速直线运动。已知U型管和小车的总质量为M,大气压强P0,水银的密度为ρ,水银液面高度差为Δh,重力加速为g,则封闭的这段气体的压强为?

分析:对一薄液面受力分析,受到的合力提供整个U型管和小车的加速度(因为U型管和小车一起运动,用整体法受力分析),则有,

三、试管模型

如图所有,一试管内用一段长h的水银封住一定质量的理想气体,试管和水银总质量为M,大气压强P0,水银的密度为ρ,重力加速为g。若试管以加速度a匀加速下降,则封闭气体的压强为?

分析:此时水银和试管受到的合力提供加速度,则有

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分析:此时水银和试管受到的合力提供加速度,则有

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