气体压强计算.ppt

1、描述气体状态参量,知识回顾,液体压强计算公式：,p=gh,h是液体的深度,若液面与外界大气相接触,则液面下h处的压强为p=p0+gh,p0为外界大气压强.,帕斯卡定律:,加在密闭液体(或气体)上的压强能够大小不变地由液体(或气体)向各个方向传递.,连通器原理:,在连通容器中,同一种液体(中间液体不间断)的同一水平面上的压强是相等的.,托里拆利实验：,如图所示,玻璃管中灌有长度为l的水银,求出被封闭气体A的压强.(设大气压强76cmHg),A,如下图所示,玻璃管中灌有水银,求出被封闭气体A的压强.(设大气压强76cmHg),玻璃管中灌有水银,求出被封闭气体A的压强.(设大气压强76cmHg),如

2、下图所示,玻璃管中都灌有水银,求出被封闭气体A的压强.(设大气压强76cmHg),如下图所示,玻璃管中都灌有水银,求出被封闭气体A的压强.(设大气压强76cmHg),例1:如下图所示,玻璃管中都灌有水银,求出被封闭气体A的压强.(设大气压强76cmHg),如下图所示,求出被封闭气体1和2的压强.(设大气压强H),针对性训练1:如图所示U形管封闭端内有一部分气体被水银封住,已知大气压为p0,则被封部分气体的压强p(以汞柱为单位)为(),A.p0+h2B.p0-h1C.p0-(h1+h2)D.p0+h2-h1,固体(活塞或气缸)封闭气体压强的计算例2:一圆筒形汽缸静置于地面上,如图所示,汽缸筒的质

3、量为M,活塞质量为m,活塞面积为S,大气压强为p0,现将活塞缓慢上提,求汽缸刚离地面时汽缸内气体的压强.(忽略摩擦),解析:题目中的活塞和气缸均处于平衡状态,以活塞为研究对象,受力分析如图(1)所示,由平衡条件得F+pS=mg+p0S,以活塞和汽缸整体为研究对象,受力如图(2)所示,有F=(M+m)g,点拨:在应用整体法时,外界大气压力相互抵消,不再考虑,利用隔离法时,应考虑大气压力的作用.,针对性训练2:如右图所示,一个横截面积为S的圆筒形容器竖直放置,金属圆板的上表面是水平的,下表面是倾斜的,下表面与水平面夹角为,圆板质量为M,不计圆板与筒壁之间的摩擦.若大气压强为p0,则被圆板封闭在容器

4、中的气体压强p等于(),题型三容器有加速度时封闭气体的压强例3:如图所示,汽缸质量为M,活塞质量为m,横截面积为S,缸内封闭气体质量忽略不计,汽缸置于光滑水平面上,当用一水平外力拉活塞时,活塞与汽缸由保持相对静止而向右加速运动.则此时缸内气体的压强为多少?(不计活塞与汽缸的摩擦).,解析:整体分析有:F=(M+m)a对汽缸有:p0S-pS=Ma,点拨:1.当容器有加速度时,通常要选择与气体相关联的液体汽缸活塞等作为研究对象,进行受力分析,然后根据牛顿第二定律列方程,进而求出气体压强.2.本题的实质是动力学中的连接体问题,在解法上采用了先整体后隔离的方法,整体分析时的内力就转化为隔离分析时的外力

5、.,针对性训练3:如图所示有一段12cm长的汞柱,在均匀玻璃管中封住一定质量的气体,若开口向上将玻璃管放置在30的光滑斜面上,在下滑过程中被封住气体的压强为(大气压强p0=760mmHg)(),A.76cmHgB.82cmHgC.88cmHgD.70cmHg,解析:对水银柱的受力分析如图所示,对整体有:a=gsin对水银柱有:p0S+mgsin-pS=ma解得p=p0,故A正确.,答案:A,如右图所示,一支两端开口,内径均匀的U形玻璃管,右边直管中的水银柱被一段空气柱隔开,空气柱下端水银面与左管中水银面的高度差为h,则下列叙述中正确的是(),A.向左管中注入一些水银后,h将减小B.向左管中注入

6、一些水银后,h将不变C.向右管中注入一些水银后,h将增大D.向右管中注入一些水银后,h将不变,8.如右图所示,一端开口的U形玻璃管封闭的一侧与水平面成=60角,用水银柱封闭一段空气柱,两管及下底的水银柱长均为L=10cm,外界大气压强p0=76cmHg,则被封闭的空气柱的压强为p=_cmHg.,答案:81,能力提升9.两个相同的密闭容器甲和乙,里面装有质量相等的同种理想气体,已知容器甲中的压强大于容器乙中的压强,则()A.甲中气体分子的平均动能大于乙中气体分子的平均动能B.甲中气体分子的平均动能可能等于乙中气体分子的平均动能C.甲中气体分子的速率都大于乙中气体分子的速率D.甲种气体的部分分子的

7、速率可能小于乙中气体的部分分子的速率,解析:甲乙两个相同的密闭容器,里面气体体积相同,里面装有质量相同的同种理想气体,即理想气体的分子总数相同,所以甲乙两容器内气体分子的密度相同,甲容器中的气体压强大于乙容器中气体的压强时,甲容器中气体的温度大于乙容器中气体的温度,故AD正确.答案:AD,10.如图所示,一圆柱形容器上部圆筒较细,下部圆筒较粗,且足够长容器的底是一可沿下圆筒无摩擦移动的活塞S,用绳通过测力计F将活塞提着.容器中盛水,开始时,水面与上量筒的开口处在同一水平面上,在提着活塞的同时使活塞缓慢地下移,在这一过程中,测力计的读数(),A.先变小,然后保持不变B.一直保持不变C.先变大,然

8、后变小D.先变小,后变大解析:活塞受力平衡,有F+p0S=G+PS,其中水对活塞的压强p=p0+gh,在活塞缓慢下移的过程中,水的深度h先减小,当水全部进入较粗的圆筒后深度h保持不变,所以F先减小后保持不变.答案:A,11.如右图所示,一端封闭的壁又很薄的管子中有一些空气和一些水银,将它倒置于水银槽中,上端用弹簧秤提着,水银和管壁之间的摩擦力不计,此时弹簧秤的读数应为(),A.等于管子本身的重力B.等于管重加露出部分一段水银柱的重力C.等于管重加大气压力D.等于管重减去管内空气向上的压力,解析:试管中水银柱长为h,质量为m,截面积为S,弹簧拉力为F,管重Mg,大气压强为p0,管中顶部气体压强为

9、p,对试管受力分析得F+pS=p0S+Mg,所以F=(p0-p)S+Mg.对试管中顶部气体分析得:p+gh=p0,求得(p0-p)=gh.而m=hS.则F=ghS+Mg=(M+m)g.答案:B,12.如右图所示,质量为M=1kg,面积为S=10cm2的活塞,封住气缸内的气体,活塞与气缸无摩擦,若在活塞上加上m=1kg的重物,缸内气体的压强为p1=_Pa;若在活塞上加竖直向上的50N的拉力,气缸仍留在地面上,则气缸内气体的压强p2=_Pa.(大气压强p0取1.0105Pa;g取10m/s2),解析:加重物m时,对重物和活塞:(M+m)g+p0S=pS,则,答案:1.21050.6105,13.如

10、右图所示,圆形气缸的质量为m1,与地面的动摩擦因数为,活塞质量为m2,缸内封闭一定质量的气体,在水平恒力F作用下整体一起向前加速,活塞横截面积为S,大气压强为p0,缸内壁摩擦不计,求缸内气体的压强.(气体质量可略),解析:以整体为研究对象,由牛顿第二定律得F-(m1+m2)g=(m1+m2)a对气缸:p0S-pS-(m1+m2)g=m1a,创新拓展14.如右图所示,试管由水银封闭有一定质量的气体,静止时气柱长为L0,大气压强为p0.当试管绕竖直轴OO以角速度在水平面内匀速转动时气柱长度为L,其他尺寸如图所示,求转动时气体压强.(设水银密度为),解析:选取水银柱为研究对象,转动所需向心力由液柱两侧气体压力差提供,由此可得(p-p0)S=m2R,15.如下图所示,两个完全相同的圆柱形密闭容器,甲中装有与容器等体积的水,乙中充满空气,试问:,(1)两容器各侧壁压强大小关系及压强的大小决定于哪些因素?(容器容积恒定不变)(2)若让两容器同时做自由落体运动,容器侧壁上所受压强如何变化