最新封闭气体压强的计算(附有简单的答案)
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封闭气体压强计算方法总结(总4页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面,使用请直接删除psp 0sN81cmHg 10P= 300(4) 10N psp 0s P= 370(5) 70cmHg76cmHg10 (2) psp 0s mgN 10P= (1)p 0sps mg10cm66cmHgmg psp 0s(3) P= 规律方法 一、气体压强的计算(1)气体自重产生的压强一般很小,可以忽略.但大气压强P 0却是一个较大的数值(大气层重力产生),不能忽略.(2)密闭气体对外加压强的传递遵守帕斯卡定律,即外加压强由气体按照原来的大小向各个方向传递.2.静止或匀速运动系统中封闭气体压强的确定 (1)液体封闭的气体的压强① 平衡法:选与气体接触的液柱为研究对象,进行受力分析,利用它的受力平衡,求出气体的压强.②例1、如图,玻璃管中灌有水银,管壁摩擦不计,设p 0=76cmHg,求封闭气体的压强(单位:cm解析:本题可用静力平衡解决.以图(2)为例求解取水银柱为研究对象,进行受力分析,列平衡方程得Ps= P 0S +mg ;所以p= P 0S 十ρghS ,所以P =P 0十ρgh (Pa )或P =P 0+h (cmHg ) 答案:P =P 0十ρgh (Pa )或P =P 0+ h (cmHg ) 解(4):对水银柱受力分析(如右图) 沿试管方向由平衡条件可得: pS=p 0S+mgSin30°P=SghS S P 0030sin ρ+=p 0+ρhgSin30°=76+10Sin30°(cmHg) =76+5 (cmHg) =81 (cmHg)点评:此题虽为热学问题,但典型地体现了力学方法,即:选研究对象,进行受力分析,列方程.拓展:10300NmgPSP 0S10(1) P=86cmHg p 0 p h p(2) P=66cmHg10 A App hp 0961020P=______cmHgP 0+h 2 P 0+h 2-h 1 p A =_________ ABh 1 h 2 (4)p B =_________l 1 l 2Ch 4h 3hA【例2】在竖直放置的U 形管内由密度为ρ的两部分液体封闭着两段空气柱.大气压强为P 0,各部尺寸如图所示.求A 、B 气体的压强.求p A :取液柱h 1为研究对象,设管截面积为S ,大气压力和液柱重力向下,A 气体压力向上,液柱h 1静止,则 P 0S +ρgh 1S=P A S 所以 P A =P 0+ρgh 1求 p B :取液柱h 2为研究对象,由于h 2的下端以下液体的对称性,下端液体自重产生的任强可不考虑,A 气体压强由液体传递后对h 2的压力向上,B 气体压力、液柱h 2重力向下,液往平衡,则P B S +ρgh 2S=P A S 所以 P B =P 0+ρgh 1一ρgh 2熟练后,可直接由压强平衡关系写出待测压强,不一定非要从力的平衡方程式找起.小结:受力分析:对液柱或固体进行受力分析,当物体平衡时: 利用F 合=0,求p 气 注意: (1)正确选取研究对象(2)正确受力分析,别漏画大气压力③ 取等压面法:根据同种液体在同一水平液面压强相等,在连通器内灵活选取等压面,由两侧压强相等建立方程求出压强,仍以图7-3为例:求p B 从A 气体下端面作等压面,则有P B 十ρgh 2=P A =P 0+ρgh 1,所以P B =P 0+ρgh 1一ρgh 2.例3、如图,U 型玻璃管中灌有水银.求封闭气体的压强.设大气压强为P 0=76cmHg 、(单位:cm )解析:本题可用取等压面的方法解决.液面A 和气体液面等高,故两液面的压强相等, 则中气体压强:p =p A = P 0+h (cmHg ).答案:P= P 0+h点评:本题事实上是选取A 以上的水银柱为研究对象,进行受力分析,列平衡方程求出的关系式:P 0+h =P A . 拓展:h 1Δhh 2BA小结:取等压面法:根据同种不间断液体在同一水平面压强相等的“连通器原理”,选取恰当的等压面,列压强平衡方程求气体的压强. 选取等压面时要注意,等压面下一定要是同种液体,否则就没有压强相等的关系.(2)固体(活塞或气缸)封闭的气体的压强由于该固体必定受到被封闭气体的压力,所以可通过对该固体进行受力分析,由平衡条件建立方程,来找出气体压强与其它各力的关系.例4:下图中气缸的质量均为M,气缸内部的横截面积为S,气缸内壁摩擦不计.活塞质量为m,求封闭气体的压强(设大气压强为p 0)解析:此问题中的活塞和气缸均处于平衡状态.当以活塞为研究对象,受力分析如图甲所示,由平衡条件得 pS =(m 0+m )g +P 0S ;P= p=P 0+(m 0+m )g/S 在分析活塞、气缸受力时,要特别注意大气压力,何时必须考虑,何时可不考虑.(3).活塞下表面与水平面成θ角解:对活塞受分析如图 由竖直方向合力为零可得: p 0S+mg=pS’cos θS’cos θ=S ∴ p=P 0+mg/S 拓展:3.加速运动系统中封闭气体压强的确定常从两处入手:一对气体,考虑用气体定律确定,二是选与气体接触的液柱或活塞等为研究对象,受力分析,利用牛顿第二定律解出.具体问题中常把二者结合起来,建立方程组联立求解.(1)试管绕轴以角速度ω匀速转动 解: 对水银柱受力分析如图 由牛顿第二定律得:PS -P 0S=m ω2 r , 其中m=ρShpSP 0SNh ωdθp 0SpS’mg Nm 0(1)P= P 0+(m 0+m)g/s ___________(2)m 0P= P 0-(m 0+m)g/spSN p 0Smg p 0STmg pSP 0pθP 0 pP Bp AP Bp AABAB由几何知识得:r=d -h/2解得P=P 0+ρh ω2(d -h/2)(2) 试管随小车一起以加速度a 向右运动解: 对水银柱受力分析如图由牛顿第二定律得:PS -p 0S=ma m=ρSh 解得:p=p 0+ρah(3)气缸和活塞在F 作用下沿光滑的水平面一起向右加速运动解:对整体水平方向应用牛顿第二定律: F=(m+M )a对活塞受力分析如图:由牛顿第二定律得: F+PS -P 0S=ma ②由①②两式可得: P=P 0-()SM m MF+拓展:小 结:当物体做变速运动时:利用牛顿运动定律列方程来求气体的压强利用F 合=ma,求p气。
专题:密闭气体压强的计算一、平衡态下液体封闭气体压强的计算1. 理论依据①液体压强的计算公式p = ρgh。
②液面与外界大气相接触。
则液面下h处的压强为p = p0 + ρgh③帕斯卡定律:加在密闭静止液体(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(注意:适用于密闭静止的液体或气体)④连通器原理:在连通器中,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。
2、计算的方法步骤(液体密封气体)①选取假想的一个液体薄片(其自重不计)为研究对象②分析液体两侧受力情况,建立力的平衡方程,消去横截面积,得到液片两面侧的压强平衡方程③解方程,求得气体压强例1:试计算下述几种情况下各封闭气体的压强,已知大气压P 0,水银的密度为ρ,管中水银柱的长度均为L。
均处于静止状态θθ8练1:计算图一中各种情况下,被封闭气体的压强。
(标准大气压强p0=76cmHg,图中液体为水银图一练2、如图二所示,在一端封闭的U形管内,三段水银柱将空气柱A、B、C封在管中,在竖直放置时,AB两气柱的下表面在同一水平面上,另两端的水银柱长度分别是h1和h2,外界大气的压强为p0,则A、B、C三段气体的压强分别是多少?、练3、如图三所示,粗细均匀的竖直倒置的U型管右端封闭,左端开口插入水银槽中,封闭着两段空气柱1和2。
已知h1=15cm,h2=12cm,外界大气压强p0=76cmHg,求空气柱1和2的压强。
二、平衡态下活塞、气缸密闭气体压强的计算1. 解题的基本思路(1)对活塞(或气缸)进行受力分析,画出受力示意图;(2)列出活塞(或气缸)的平衡方程,求出未知量。
注意:不要忘记气缸底部和活塞外面的大气压。
例2 如图四所示,一个横截面积为S 的圆筒形容器竖直放置,金属圆板A 的上表面是水平的,下表面是倾斜的,下表面与水平面的夹角为θ,圆板的质量为M 。
不计圆板与容器内壁之间的摩擦。
若大气压强为P 0,则被圆板封闭在容器中的气体压强P 等于( ) A. P Mg S 0+cos θ B. P Mg S 0cos cos θθ+ C.P Mg S 02+cos θ D. P Mg S 0+图四练习4:三个长方体容器中被光滑的活塞封闭一定质量的气体。
封闭气体压强的计算(附有简单的答案)封闭气体压强的计算一、夜体封闭气体压强(一)液柱处于平衡状态1、计算下图中各种情况下,被封闭气体的压强。
(标准大气压强p0=76cmHg,图中液体为水银)2、如右上图所示,在U型管的封闭端A内有一部分气体,管中标斜线部分均为水银,则A内气体的压强应为下述关系式中的:()A.p=h2 B.p=p0-h1-h2 C.p=p0-h2 D.p=p0+h13.在两端开口的U型管中灌有密度为ρ的液体,左管上端另有一小段同种液体将一部分空气封在管内,如右图所示,处于平衡状态,设大气压强为p0,则封闭气体的压强为______;左边被封夜柱长度_____。
5、弯曲管子内部注满密度为ρ的水,部分是空气,图中所示的相邻管子液面高度差为h,大气压强为p0,则图中A点的压强是()A.ρghB.p0+ρghC.p0+2ρghD.p0+3ρgh(二)液柱处于加速状态6、小车上固定一截面积为S的一端封闭的均匀玻璃管,管内用长为L的水银柱封住一段气体,如图所示,若大气压强为p0,则小车向左以加速度a运动时,管内气体的压强是_______(水银的密度为ρ).(三)水银槽或深水封闭气体压强8、已知:大气压强P0=1atm=76cmHg=105Pa,则:甲、P1=__________乙、P2=__________丙、P3=__________、丁P4=__________(甲和丁可用厘米汞柱表示压强)二、活塞封闭气体压强9、三个长方体容器中被光滑的活塞封闭一定质量的气体。
如图3所示,M为重物质量,F是外力,p0为大气压,S为活塞面积,G为活塞重,则压强各为:10、如图所示,活塞质量为m,缸套质量为M,通过弹簧吊在天花板上,气缸内封住了一定质量的空气,而活塞与缸套间无摩擦,活塞面积为S,则下列说法正确的是( )(P0为大气压强)A、内外空气对缸套的总作用力方向向上,大小为MgB 、内外空气对缸套的总作用力方向向下,大小为mgC 、气缸内空气压强为P0-Mg/SD 、气缸内空气压强为P0+mg/S11、如图所示,一圆筒形气缸静置于地面上,气缸筒的质量为M ,活塞(连同手柄)的质量为m ,气缸内部的横截面积为S ,大气压强为P 0。
封闭气体压强的计算一、夜体圭寸闭气体压强(一)液柱处于平衡状态1、计算下图中各种情况下,被封闭气体的压强。
(标准大气压强pO=76cmHg,图中液体为水银)巴=Pi = Ps2、如右上图所示,在系式中的:()A. P=h2ffl 2U型管的封闭端B. p=p0—h i —h23.在两端开口的如右图所示,处于平衡状态,A内有一部分气体,管中标斜线部分均为水银,则C. p=p0—h2D. p=p0+h iA内气体的压强应为下述关U型管中灌有密度为设大气压强为P的液体,左管上端另有一小段同种液体将一部分空气封在管内,P o,则封闭气体的压强为________ ;左边被封夜柱长度5、弯曲管子内部注满密度为则图中A点的压强是(A. P ghB. p o+ P ghC. p o+2 p ghD. p o+3 p gh(二)液柱处于加速状态6、小车上固定一截面积为S的一端封闭的均匀玻璃管,管内用长为则小车向左以加速度a运动时,管内气体的压强是p的水,部分是空气,)h,大气压强为p oL的水银柱封住一段气体,如图所示,若大气压强为p o,(水银的密度为p ).(三)水银槽或深水封闭气体压强8TI20 cm□lAl匕乙屮£凡种情彫中薇對闭的气体A的压莊是多少?已知:大气压强P0=1atm=76cmHg=10 5Pa,则:甲、P1 =丙、P3= ___________________ 、丁卩4= ______________乙、P2 =(甲和丁可用厘米汞柱表示压强)= 10c>二、活塞封闭气体压强9、三个长方体容器中被光滑的活塞封闭一定质量的气体。
如图 活塞面积,G 为活塞重,则压强各为:10、 如图所示,活塞质量为 m ,缸套质量为 M , 套间无摩擦,活塞面积为S ,则下列说法正确的是 A 、 内外空气对缸套的总作用力方向向上,大小为 B 、 内外空气对缸套的总作用力方向向下,大小为 C 、 气缸内空气压强为 P0-Mg/S D 、气缸内空气压强为 P 0+mg/S11、 如图所示,一圆筒形气缸静置于地面上,气缸筒的质量为 M 活塞(连同手柄)的质量为 m,气缸内部的横截面积为S ,大气压强为P 。
封闭气体压强的计算一、夜体封闭气体压强(一)液柱处于平衡状态p0=76cmHg,图中液体为水银)2、如右上图所示,在U型管的封闭端A内有一部分气体,管中标斜线部分均为水银,则A内气体的压强应为下述关系式中的:()A.p=h2B.p=p0-h1-h2C.p=p0-h2 D.p=p0+h13.在两端开口的U型管中灌有密度为ρ的液体,左管上端另有一小段同种液体将一部分空气封在管内,如右图所示,处于平衡状态,设大气压强为p0,则封闭气体的压强为______;左边被封夜柱长度_____。
5、弯曲管子内部注满密度为ρ的水,部分是空气,图中所示的相邻管子液面高度差为h,大气压强为p0,则图中A点的压强是()A.ρghB.p0+ρghC.p0+2ρghD.p0+3ρgh(二)液柱处于加速状态6、小车上固定一截面积为S的一端封闭的均匀玻璃管,管内用长为L的水银柱封住一段气体,如图所示,若大气压强为p0,则小车向左以加速度a运动时,管内气体的压强是_______(水银的密度为ρ).(三)水银槽或深水封闭气体压强8、已知:大气压强P0=1atm=76cmHg=105Pa,则:甲、P1=__________乙、P2=__________丙、P 3=__________、丁P 4=__________(甲和丁可用厘米汞柱表示压强)二、活塞封闭气体压强9、三个长方体容器中被光滑的活塞封闭一定质量的气体。
如图3所示,M 为重物质量,F 是外力,p0为大气压,S 为活塞面积,G 为活塞重,则压强各为:10、如图所示,活塞质量为m ,缸套质量为M ,通过弹簧吊在天花板上,气缸内封住了一定质量的空气,而活塞与缸套间无摩擦,活塞面积为S ,则下列说法正确的是( ) (P0为大气压强)A 、内外空气对缸套的总作用力方向向上,大小为MgB 、内外空气对缸套的总作用力方向向下,大小为mgC 、气缸内空气压强为P0-Mg/SD 、气缸内空气压强为P0+mg/S11、如图所示,一圆筒形气缸静置于地面上,气缸筒的质量为M ,活塞(连同手柄)的质量为m ,气缸内部的横截面积为S ,大气压强为P 0。
封闭气体压强的计算一、夜体圭寸闭气体压强(一)液柱处于平衡状态 1、计算下图中各种情况下,被封闭气体的压强。
Pi = ------------ = ____________ P5 = ___________系式中的:()6、小车上固定一截面积为 S 的一端封闭的均匀玻璃管,管内用长为L 的水银柱封住一段气体,如图所示,若大气压强为p o , 则小车向左以加速度 a 运动时,管内气体的压强是 __________ (水银的密度为p ).凡种情聊中施苛闭的气体*的压孫是多少?已知:大气压强 P0=1atm=76cmHg=105pa ,则:甲、 P 1= ______________________ 乙、 卩2= ___________________丙、P 3 = ________________ 、丁P 4= __________________ (甲和丁可用厘米汞柱表示压强)25 cm25cm(标准大气压强pO=76cmHg ,图中液体为水银)2、如右上图所示,在 U 型管的封闭端 A 内有一部分气体,管中标斜线部分均为水银,则 A 内气体的压强应为下述关A . p=h 2B . p=p o — h i — h 2C . p=p o — h 2D . p=p o +h i 3.在两端开口的 U 型管中灌有密度为 如右图所示,处于平衡状态,设大气压强为 P 的液体,左管上端另有一小段同种液体将一部分空气封在管内,p 0,则圭寸闭气体的压强为 _______ ;左边被圭寸夜柱长度5、弯曲管子内部注满密度为 则图中A 点的压强是(A. p ghB. p o + p ghC. p o +2 p ghD. p o +3 p gh(二)液柱处于加速状态p 的水,部分是空气,图中所示的相邻管子液面高度差为(三)水银槽或深水封闭气体压强Oh ,大气压强为 p o ,、活塞封闭气体压强10、 如图所示,活塞质量为 m ,缸套质量为 M ,通过弹簧吊在天花板上,气缸内封住了一定质量的空气,而活塞与缸 套间无摩擦,活塞面积为S ,则下列说法正确的是()(P0为大气压强) A 、 内外空气对缸套的总作用力方向向上,大小为 MgB 、 内外空气对缸套的总作用力方向向下,大小为 mg扩J 计C 、 气缸内空气压强为 P0-Mg/S ?|D 、气缸内空气压强为 P0+mg/S略"罚」11、 如图所示,一圆筒形气缸静置于地面上,气缸筒的质量为 M 活塞(连同手柄)的质量为 m,气缸内部的横截面积为S ,大气压强为P 。
专题:密闭气体压强的计算一、平衡态下液体封闭气体压强的计算1. 理论依据①液体压强的计算公式p = ρgh。
②液面与外界大气相接触。
则液面下h处的压强为p = p0 + ρgh③帕斯卡定律:加在密闭静止液体(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(注意:适用于密闭静止的液体或气体)④连通器原理:在连通器中,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。
2、计算的方法步骤(液体密封气体)①选取假想的一个液体薄片(其自重不计)为研究对象②分析液体两侧受力情况,建立力的平衡方程,消去横截面积,得到液片两面侧的压强平衡方程③解方程,求得气体压强例1:试计算下述几种情况下各封闭气体的压强,已知大气压P 0,水银的密度为ρ,管中水银柱的长度均为L。
均处于静止状态θθ8练1:计算图一中各种情况下,被封闭气体的压强。
(标准大气压强p0=76cmHg,图中液体为水银图一练2、如图二所示,在一端封闭的U形管内,三段水银柱将空气柱A、B、C封在管中,在竖直放置时,AB两气柱的下表面在同一水平面上,另两端的水银柱长度分别是h1和h2,外界大气的压强为p0,则A、B、C三段气体的压强分别是多少?、练3、如图三所示,粗细均匀的竖直倒置的U型管右端封闭,左端开口插入水银槽中,封闭着两段空气柱1和2。
已知h1=15cm,h2=12cm,外界大气压强p0=76cmHg,求空气柱1和2的压强。
二、平衡态下活塞、气缸密闭气体压强的计算1. 解题的基本思路(1)对活塞(或气缸)进行受力分析,画出受力示意图;(2)列出活塞(或气缸)的平衡方程,求出未知量。
注意:不要忘记气缸底部和活塞外面的大气压。
例2 如图四所示,一个横截面积为S 的圆筒形容器竖直放置,金属圆板A 的上表面是水平的,下表面是倾斜的,下表面与水平面的夹角为θ,圆板的质量为M 。
不计圆板与容器内壁之间的摩擦。
若大气压强为P 0,则被圆板封闭在容器中的气体压强P 等于( ) A. P Mg S 0+cos θ B. P Mg S 0cos cos θθ+ C.P Mg S 02+cos θ D. P Mg S 0+图四练习4:三个长方体容器中被光滑的活塞封闭一定质量的气体。
封闭气体压强的计算方法
1.理想气体定律计算封闭气体压强:
理想气体定律描述了理想气体的状态,即PV=nRT,其中P是气体的压强,V是气体的体积,n是气体的物质的量,R是理想气体常数,T是气体的温度。
当使用理想气体定律计算封闭气体压强时,需要知道气体的体积、物质的量和温度。
根据气体的状态方程可以计算气体的压强。
2.容器状态方程计算封闭气体压强:
容器状态方程是封闭气体压强计算的另一种方法。
当气体被封闭在一个容器中时,容器的性质将对气体的压强产生影响。
容器的性质包括容器的体积、形状和容器内气体分子的行为。
根据容器的状态方程,可以计算封闭气体的压强。
以下是两个常见的容器状态方程:
-布尔法定律:布尔法定律适用于气体在弹性容器中的情况,即
PV=nRT。
在这种情况下,封闭气体的压强可以通过测量容器的体积、物质的量和温度来计算。
-亚绝热过程:亚绝热过程描述了在没有热量交换的情况下气体的变化。
亚绝热过程中的容器状态方程可以表示为P1V1^γ=P2V2^γ,其中P1和P2是两个不同状态下的气体压强,V1和V2是两个不同状态下的气体体积,γ是比热容比。
通过测量初始压强、体积和热容比,以及在封闭容器中发生的变化,可以计算出封闭气体的压强。
从上述介绍可以看出,封闭气体压强的计算方法主要依赖于理想气体定律和容器的状态方程。
使用这些方程,可以通过测量相关参数来计算封闭气体的压强。
这些计算方法在研究气体的性质和工程实践中非常有用。
规律方法I 一、气体压强的计算1•气体压强的特点(1)气体自重产生的压强一般很小, 可以忽略.但大气压强Po却是一个较大的数值 (大 气层重力产生),不能忽略.(2) 密闭气体对外加压强的传递遵守帕斯卡定律,即外加压强由气体按照原来的大小 向各个方向传递.2•静止或匀速运动系统中封闭气体压强的确定(1)液体封闭的气体的压强 ① 平衡法:选与气体接触的液柱为研究对象,进行受力分析,利用它的受力平衡,求 出气体的压强.② 例1、如图,玻璃管中灌有水银,管壁摩擦不计,设 位:cm解析:本题可用静力平衡解决.以图(2)Po=76cmHg,求封闭气体的压强(单卓Njj o j(2)t mgP= 76cmHg(3)車p o S■ P=66cmHg^liocmps I q I10 mgT mg 』-p o Sp o Sy o3o - P= 81cmHg(5) N i^^p O s^s ?7^ P =JocmHg取水银柱为研究对象,进行受力分析,列平衡方程得 所以 P = P o 十 p gh (Pa )或 P =P o + h (cmHg )答案:P = P o 十 p gh ( Pa )或 P =P o + h ( cmHg ) 解(4):对水银柱受力分析(如右图)沿试管方向由平衡条件可得:pS=poS+mgSin3O ° Ps= P o S + mg ;所以 p= P o S 十 p ghS ,P=P oS 7ghSsin3oO= po+ p hgSin3o ° =76+1OSin3O ° (cmHg) =76+5 (cmHg) =81 (cmHg)点评:此题虽为热学问题,但典型地体现了力学方法,即:选研究对象,进行受力分析,列 方程.拓展:为例求解NP=86cmHgP =66cmHgP B = P 0+h解析:本题可用取等压面的方法解决.液面A 和气体液面等高, 答案:P= P 0+ h点评:本题事实上是选取 A 关系式:P 0+ h = P A .拓展:故两液面的压强相等,则中气体压强:P = P A = P o + h (cmHg ).以上的水银柱为研究对象,进行受力分析,列平衡方程求出的 h 2Ugif刁卜【例21在竖直放置的U 为P o ,各部尺寸如图所示.求 求P A :取液柱m 为研究对象, 上,液柱h 1静止,则P 0S + Pgh 1S=P A S所以P A =P 0+ P g h 1求P B :取液柱h 2为研究对象,由于h 2的下端以下液体的对称性, 下端液体自重产生的 任强可不考虑,A 气体压强由液体传递后对 h 2的压力向上,B 气体压力、液柱h 2重力向下, 液往平衡,则P B S + Pgh 2S=P A S所以P B =P 0+ P gh 1 一 p gh 2熟练后,可直接由压强平衡关系写出待测压强,不一定非要从力的平衡方程式找起.小结:受力分析: 对液柱或固体进行受力分析,当物体平衡时:利用F 合=0,求P 气 注意:(1)正确选取研究对象(2)正确受力分析,别漏画大气压力③ 取等压面法:根据同种液体在同一水平液面压强相等,在连通器内灵活选取等压面, 由两侧压强相等建立方程求出压强,仍以图 7- 3为例:求P B 从A 气体下端面作等压面,则有 P B 十 P gh 2= P A = P 0+ P gh 1,所以 P B =P 0+ P gg — P gh 2.例3、如图,U 型玻璃管中灌有水银.求封闭气体的压强.设大气压强为P 0=76cmHg 、(单位: cm )P = 96 cmHgP A = P+ h2 h 1设管截面积为 S ,大气压力和液柱重力向下, A 气体压力向(1)I P 0'审P h A10:2011h i 12形管内由密度为PA 、B 气体的压强.h 4Lh 3&小结:取等压面法: 根据同种不间断液体在同一水平面压强相等的 连通器原理”选取恰当的等压面,列压强平衡方程求气体的压强.选取等压面时要注意,等压面下一定要是同种液体, 否则就没有压强相等的关系.(2)固体(活塞或气缸)封闭的气体的压强由于该固体必定受到被封闭气体的压力,所以可通过对该固体进行受力分析,由平衡 条件建立方程,来找出气体压强与其它各力的关系.例4:下图中气缸的质量均为 M,气缸内部的横截面积为 S,气缸内壁摩擦不计.活塞质量为m,求封闭气体的压强(设大气压强为P0)由几何知识得:r=d — h/2解得P=P o +p h w 2(d — h/2)HH p i mg EAp o Smg pSP= P o +(m o +m)g/sP= P o — (m o +m)g/s当以活塞为研究对象, 解析:此问题中的活塞和气缸均处于平衡状态. 示,由平衡条件得PS =( m o +m ) g +P o S ; P= p=Po+ (m o + m ) g/S力时,要特别注意大气压力,何时必须考虑,何时可不考虑.(3).活塞下表面与水平面成 0角解:对活塞受分析如图由竖直方向合力为零可得:poS+mg=pS CO 0S ' coS =S ••• p=Po+mg/S拓展:受力分析如图甲所 在分析活塞、气缸受*pS '3•加速运动系统中封闭气体压强的确定常从两处入手:一对气体,考虑用气体定律确定, 为研究对象,受力分析,利用牛顿第二定律解出. 组联立求解.(1)试管绕轴以角速度 w 匀速转动 解:对水银柱受力分析如图二是选与气体接触的液柱或活塞等 具体问题中常把二者结合起来,建立方程由牛顿第二定律得:PS — PoS=m w 2 r ,其中m= pShP o S 4mg(2)试管随小车一起以加速度 a 向右运动解: 对水银柱受力分析如图由牛顿第二定律得小结:当物体做变速运动时:利用牛顿运动定律列方程来求气体的压强利用 总结:计算气缸内封闭气体的压强时,一般取活塞为研究对象进行受力分析 气缸或整体为研究对象.所以解题时要灵活选取研究对象三.课堂小结1、 气体的状态参量:①温度T ;②体积V ;③压强P2、 确定气体压强的方法:①受力分析法;②取等压面法;③牛顿定律法:PS — P0S=mam= p Sh 解得:p=po+ P ah(3)气缸和活塞在F 作用下沿光滑的水平面一起向右加速运动 解:对整体水平方向应用牛顿第二定律:F= ( m+M ) a对活塞受力分析如图:由牛顿第二定律得:②由①②两式可得:JJP C F+PS — Po S=ma P=P 0-MF(m + M SPoS 4Tm P拓展:自卜g/5祇*a=g/5F 合=ma,求P 气。
封闭气体压强的计算
一、夜体封闭气体压强(一)液柱处于平衡状态
1、计算下图中各种情况下,被封闭气体的压强。
(标准大气压强p0=76cmHg,图中液体为水银)
2、如右上图所示,在U型管的封闭端A内有一部分气体,管中标斜线部分均为水银,则A内气体的压强应为下述关系式中的:()
A.p=h2B.p=p0-h1-h2C.p=p0-h2 D.p=p0+h1
3.在两端开口的U型管中灌有密度为ρ的液体,左管上端另有一小段同种液体将一部分空气封在管内,
如右图所示,处于平衡状态,设大气压强为p0,则封闭气体的压强为______;左边被封夜柱长度_____。
5、弯曲管子内部注满密度为ρ的水,部分是空气,图中所示的相邻管子液面高度差为h,大气压强为p0,
则图中A点的压强是()
A.ρgh
B.p0+ρgh
C.p0+2ρgh
D.p0+3ρgh
(二)液柱处于加速状态
6、小车上固定一截面积为S的一端封闭的均匀玻璃管,管内用长为L的水银柱封住一段气体,如图所示,若大气压强为p0,则小车向左以加速度a运动时,管内气体的压强是_______(水银的密度为ρ).
(三)水银槽或深水封闭气体压强
8、
已知:大气压强P0=1atm=76cmHg=105Pa,则:甲、P1=__________乙、P2=__________
丙、P 3=__________、丁P 4=__________(甲和丁可用厘米汞柱表示压强)
二、活塞封闭气体压强
9、三个长方体容器中被光滑的活塞封闭一定质量的气体。
如图3所示,M 为重物质量,F 是外力,p0为大气压,S 为活塞面积,G 为活塞重,则压强各为:
10、如图所示,活塞质量为m ,缸套质量为M ,通过弹簧吊在天花板上,气缸内封住了一定质量的空气,而活塞与缸套间无摩擦,活塞面积为S ,则下列说法正确的是( ) (P0为大气压强)
A 、内外空气对缸套的总作用力方向向上,大小为Mg
B 、内外空气对缸套的总作用力方向向下,大小为mg
C 、气缸内空气压强为P0-Mg/S
D 、气缸内空气压强为P0+mg/S
11、如图所示,一圆筒形气缸静置于地面上,气缸筒的质量为M ,活塞(连同手柄)的质量为m ,气缸内部的横截面积为S ,大气压强为P 0。
现用手握塞手柄缓慢向上提,不计气缸内气体的重量及活塞与气缸壁间的摩擦,若将气缸刚提离地面时气缸内气体的压强为P 、手对活塞手柄竖直向上的作用力为F ,则( )
A
B
C D
12、两个固定不动的圆形气缸a 和b ,横截面积分别为Sa 和Sb (Sa >Sb ),两气缸分别用可在缸内无摩擦滑动的活塞将一定质量的气体封闭在缸内,两个活塞用一钢性杆连接,如图,设两个气缸中的
气体压强分别为p a 和p b ,则( )
A .P a =P b
B .a b a b
P P S S =
C .P a S a =P b S b
D .P a S a >P b S b
13、如图所示,两端开口的气缸水平固定,A 、B 是两个厚度不计的活塞,可在气
缸内无摩擦滑动。
面积分别为S 1=20cm 2,S 2=10cm
2
,它们之间用一根细杆连接,
B
通过水平细绳绕过光滑的定滑轮与质量为M=2kg 的重物C 连接,静止时气缸中的
气体温度T 1=600K ,气缸两部分的气柱长均为L ,已知大气压强p 0=1×105Pa ,取
g=10m/s 2,缸内气体可看作理想气体。
活塞静止时,求气缸内气体的压强;
参考答案
1、 (1)76 (2)51 (3)63.5 (4)51 (5) 101
2、C
3、gh p ρ+0_;不变
4、B
5、C
6、p 0-ρLa 7(1)84 cmHg (2)80 cmHg 8、甲、P =56cmHg 乙、P =_1.2×105Pa 丙、P =1.75×105Pa 、
丁P =86cmHg 9、P 0 , P 0+Mg+G/S , P 0+F-G/S 10、C 11、C 12、D 13、 1.2×105Pa。