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高中物理气体压强


二、活塞封闭的静止容器中气体的压强
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。
2. 典例
例 2 如图 5 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 P0,则被圆板封闭在容器中的气体压强 P 等于( )
Mg cos A. P0 S
P0 Mg B. cos Scos
Mg cos2
C. P0
S
D.
P0
Mg S
解析:设圆板下表面的面积为 S' ,取圆板为研究对象,圆板受四力:重力 Mg,容器的
支持力 FN ,大气压力为 P0S 和封闭气体压力 PS' 。其受力分析如图 6 所示。由平衡条件,
2. 典型 例 1 如图 1、2、3、4 玻璃管中都灌有水银,分别求出四种情况下被封闭气体 A 的压
强 PA (设大气压强 P0 76cmHg )。
解析:在图 1 中,液体在 C 点产生的压强为 P1 5cmHg ,故 C 点的压强为 PC PA P1 。 根 据 连 通 器 原 理 可 知 , PC 与 管 外 液 面 处 的 压 强 相 等 , 等 于 大 气 压 强 即 PC P0 。 故 PA P0 P1 (76 5) 71cmHg 。
沿竖直方向有
PS' cos P0S Mg
解得
P
P0S Mg S' cos
P0S
S
Mg
P0
Mg S
正确选项为 D
三、加速运动的封闭容器中气体的压强 1. 解题的基本思路
(1)恰当地选取进行 受力分析;
(2)对研究对象列出牛顿第二定律方程,结合相关方程求解。 2. 典例
压力的方向是垂直于接触面的!
统的加速度 a g sin ,由牛顿第二定律有 P0S mg sin PS ma 解得 P P0
故选项 A 正确。
练一练 如图 9 所示,水平放置的气缸 A 和 B 的活塞面积分别为 Sa 和Sb 且 Sa Sb ,它们可以 无摩擦地沿器壁自由滑动,气缸内封有气体。当活塞处于平衡状态时,气缸 A、B 内气体的 压强分别为 Pa 和Pb (大气压不为零),则下列正确的是( )
在图 3 中,液柱在 C 点产生的压强 P3 10 sin 60 5 3cmHg ,故 C 点的压强为 PC=PA +P3。而 C 点的压强又等于大气压强 P0,故 PA P0 P3 (76 5 3)cmHg 。
在图 4 中,右管液体在 C 点产生的压强 P4 h2cmHg ,故 C 点的压强 PC P0 P4 。 左 管 液 体 对 同 一 水 平 面 处 液 面 的 压 强 为 P5 h1cmHg 。 由 连 通 器 原 理 可 知 , PA P5 P0 P4 ,解得 PA P0 h2 h1。
A. Pa :Pb Sb :Sa C. Pa Pb 答案:BCD
B. Pa Pb D. Pa Pb
帕斯卡定律的应用:液压传动 如下图,是液压机的示意图。 1、实验表明,当用力推 A 活塞时,A 活塞与水的接触面会产生压强,这个压强被水大小不 变地传递到 B 活塞与水的接触面,并对 B 活塞产生向上的压力,推动 B 活塞向上运动。把 这种传递力的方式叫液压传动。 2、当力 F1作用在小活塞 A 上时,A 活塞对密闭液体产生的压强是 P = F1 / S1,这一压强 通过密闭液体大小不变地传递到各处,于是液体对大活塞 B 便产生了压力,得: F2 = PS2 = F1S2 /S1 有 F1/F2 = S1/S2。 上式表明,S2是 S1的几倍,F2就是 F1的几倍,在小活塞上加较小的力,就能在大活塞上 产生较大的力,这就是液压机的原理。 液压传动:利用液体来传递动力的方式称为液压传动。
例 3 如图 7 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倾角为 30°的光滑斜面上,在下滑的过程中被封住气体的压强 P
为(大气压强 P0 760cmHg )( )。
A. 76cm Hg
B. 82cm Hg
C. 88cmHg
D. 70cmHg
解析:设水银柱质量为 m,横截面积为 S。水银柱受四力:重力 mg,斜面的支持力 FN,大气压力为 P0S 和封闭气体压力 PS,受力分析如图 8 所示,玻璃管和水银柱组成的系
气体压强计算问题归类例析
一、液体封闭的静止容器中气体的压强 1. 知识要点
(1)液体在距液面深度为 h 处产生的压强: Ph gh (式中 表示液体的密度)。
(2)连通器原理:在连通器中,同种液体的同一水平面上的压强相等; 帕斯卡定律(Pascal law) 加在被封闭液体上的压强大小不变地由液体向各个方向传递。
在图 2 中,左管中与封闭气体接触液面处的压强为 PA 。由连通器原理,右管中与上述 液面处在同一水平面的液面处的压强也等于 PA 。而 C 点到该面的液体产生的压强为 P2=10cmHg , 故 C 点 的 压 强 PC PA P2 。 C 点 的 压 强 就 是 大 气 压 强 P0 , 所 以 PA P0 P2 = (76 10) 66cmHg 。
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