气体的状态参量典型例题 下载本文

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空气压强pA=p0+ρg(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。则A球上部空气压强pA=p0+ρgh1,B球上部空气压强pB=p0+ρgh,由pA=pB解得h=h1=1.5m。

【例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】选(A)。

【正确解答】(C)。

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【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)。

【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。

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【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。

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