高中物理 模块要点回眸 第10点 两类情况下气体压强的计算素材 新人教版选修3-3(通用)

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高中物理 模块要点回眸 第10点 两类情况下气体压强的计算素材 新人教版选修3-3(通用)

第10点 两类情况下气体压强的计算 ‎ ‎1.容器静止或匀速运动时求封闭气体的压强 ‎(1)连通器原理:在连通器中,同一液体(中间液体不间断)的同一水平液面上的压强是相等的.‎ ‎(2)在考虑与气体接触的液柱所产生的附加压强p=ρgh时,应特别注意h是表示液面间竖直高度,不一定是液柱长度.‎ ‎(3)求由液体封闭的气体压强,应选择最低液面列平衡方程.‎ ‎(4)求由固体封闭(如气缸或活塞封闭)气体的压强,应对此固体(如气缸或活塞)进行受力分析,列平衡方程.‎ ‎2.容器加速运动时求封闭气体的压强 当容器加速运动时,通常选择与气体相关联的液柱、固体等作为研究对象,进行受力分析,然后由牛顿第二定律列方程,求出封闭气体的压强.‎ 对点例题 ‎ 如图1所示,气缸悬挂在天花板上,缸内封闭着一定质量的气体A,已知气缸质量为m1,活塞的横截面积为S,质量为m2,活塞与气缸之间的摩擦不计,外界大气压为p0,求气体A的压强pA.‎ 图1‎ 解题指导 对活塞进行受力分析,如图所示.活 塞受三个力作用而平衡,由力的平衡条件可得pAS+m‎2g=p0S,故pA=p0-.‎ 答案 p0- 技巧点拨 (1)无论哪种方法求压强,都是以与气体接触的可动固体或液体为研究对象,对其进行受力分析,然后依据其运动状态列方程.(2)气体对与其接触的固体或液体的接触面的压力与接触面垂直.‎ 如图2所示,粗细均匀的竖直倒置的U形管右端封闭,左端开口插入水银槽中,管中封闭着两段空气柱1和2.已知h1=‎15 cm,h2=‎12 cm,外界大气压强p0=76 cmHg,求空气柱1和2的压强.‎ 图2‎ 答案 61 cmHg 73 cmHg 解析 设空气柱1和2的压强分别为p1和p2,选水银柱h1和下端管内与水银槽内水银面相平的液面a为研究对象,空气柱1的压强p1通过水银柱h1传递到液面a上,同时水银柱h1由于自重在a处产生的压强为h1 cmHg,从而可知液面a受到向下的压力为(p1+h1 cmHg)S,S为液面a的面积.液面a很薄,自重不计.液面受到向上的压强是大气压强通过水银槽中水银传递到液面a的,故液面a受到向上的压力为p0S.因整个水银柱h1处于静止状态,故液面a所受向上、向下的压力相等,即(p1+h1 cmHg)S=p0S,故空气柱1的压强为p1=61 cmHg.‎ 空气柱1上端的AB为等高线,则由连通器原理可知pB=pA=p1.‎ 再以水银柱h2的下端的液面b为研究对象,同理可求得空气柱2的压强为p2=p1+12 cmHg=73 cmHg.‎
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