理想氣體中 三種求壓強的重要方法

2020-11-29 超超July
理想氣體模型中求壓強的其他3種方法

高中物理中有一本書，既簡單，又不簡單；既有趣，又很有用。那就是高中物理中的選修3-3,今天我們講它出題的應用。不過除了需具備氣體三大定律知識，和理想氣體狀態方程知識，還需要具備對以下三種壓強的分析方法。

一、汽缸模型

1. 靜止在水平地面上的汽缸，上面用一質量為m、橫截面接為S的活塞封住一定質量的理想氣體。關於大氣壓強P0，重力加速為g，這部分理想氣體的壓強P之間的關係是？

分析：壓強的本之定義是物體單位面積上受到的力，所以求壓強要麼用壓強計算公式，要麼找到研究對象進行受力分析。這裡對活塞受力分析

計算模型表達式

2. 用懸線懸掛起來一質量為M、橫截面積為S的氣缸，重力加速為g，關於活塞和汽缸封住的這部分理想氣體的壓強為多少？

用懸線懸掛起來的汽缸

分析：對汽缸受力分析所得

計算表達式

二、一端封閉的U型管模型

1.靜止在地面上的一端封閉的U型管裡裝了部分水銀，兩邊水銀的高度差為Δh=10cm,已知大氣壓強P0等於76cmHg，則封閉氣體的壓強為：

分析：在水銀中，取一個薄液面，液面平衡時，薄液面兩邊收到的力相等。又由於薄液面兩邊的橫截面積相等，實質是兩邊的壓強相等。對齊平的最低水銀液面分析有

分析表達式

2. 一端封閉的U型管放在小車上，U型管橫截面積為S，與小車一起在水平面上做加速度為a的勻減速直線運動。已知U型管和小車的總質量為M，大氣壓強P0,水銀的密度為ρ，水銀液面高度差為Δh，重力加速為g，則封閉的這段氣體的壓強為？

一端封閉的U型管放在小車上，一起加速

分析：對一薄液面受力分析，受到的合力提供整個U型管和小車的加速度（因為U型管和小車一起運動，用整體法受力分析），則有

計算表達式

三、試管模型

如圖所有，一試管內用一段長h的水銀封住一定質量的理想氣體，試管和水銀總質量為M，大氣壓強P0,水銀的密度為ρ，重力加速為g。若試管以加速度a勻加速下降，則封閉氣體的壓強為？

分析：此時水銀和試管受到的合力提供加速度，則有

計算式

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