高中物理总复 习大串讲（三）新课标选修3-3.doc

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1、选修3-3总复习大串讲（三）——液柱移动问题将气体状态方程与液柱移动问题有机结合起来命题，一直都得到高考命题人的“青睐”。可能是选择题、填空题，也可能是计算题.这类问题的特点是：气体的三个状态参量都发生变化或者有两个参量变化。液柱移动的原因是由于液柱的受力发生变化引起的，反映到状态参量上，是由于液柱两侧气体的压强和体积发生了变化。例1（07年宁夏卷）如图1所示，一定质量的空气被水银封闭在静置于竖直平面的U型玻璃管内，右管上端开口且足够长，右管内水银面比左管内水银面高h，能使h变大的原因是（）（A）环境温度升高．图1（B）大气压强升高．（C）沿管壁向右管内加水银．（D）U型玻璃管自由

2、下落．解析：A选项中为等压变化，将环境温度升高，使气体升温，根据盖·吕萨克定律，气体体积增大，水银将从左侧压向右侧，可增大h．B选项中为等温变化，将大气压强增大，导致左管封闭气体压强增大，所以体积减小，水银从右管流向左管，h减小．C选项中，在往右管加入水银的过程中，假设左管中气体体积不变（等容变化），沿管壁向右管内加水银后，封闭气体压强增大，体积减小，高度差增大．D项中，当U型玻璃管自由下落时，完全失重，两侧气体压强一定相等，所以左管中气体压强减小，体积增大，高度差增大．答案：ACD点评：本题考查实验定律和状态方程及水银柱封闭气体压强的计算，同时考查对失重概念的理解．本题涉及的四个

3、选项，分属四种情况，要采取逐个解析的方法，每一个选项都要进行判断．例2（08年上海卷）如图所示，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，右管有一段高为h的水银柱，中间封有一段空气，则()A.弯管左管内外水银面的高度差为hB.若把弯管向上移动少许，则管内气体体积增大C.若把弯管向下移动少许，则右管内的水银柱沿管壁上升D.若环境温度升高，则右管内的水银柱沿管壁上升解析：封闭气体的压强等于大气压与水银柱产生压强之差，故左管内外水银面高度差也为h，A对；弯管上下移动，封闭气体温度和压强不变，体积不变，B错C对；环境温度升高，封闭气体体积增大，则右管内的水银柱沿管壁上升，D对。答案：ACD例3（0

4、9年上海卷）如图为竖直放置的上细下粗的密闭细管，水银柱将气体分隔成A、B两部分，初始温度相同。使A、B升高相同温度达到稳定后，体积变化量为DVA、DVB，压强变化量为DpA、DpB，对液面压力的变化量为DFA、DFB，则（）A．水银柱向上移动了一段距离B．DVA＜DVBC．DpA＞DpBD．DFA＝DFB解析：对于液柱移动问题，求解方法不唯一.解法一：利用查理定律首先假设液柱不动，则A、B两部分气体发生等容变化，由查理定律，对气体A：；对气体B：，又初始状态满足，可见使A、B升高相同温度，，，因此，因此液柱将向上移动，A正确，C正确；由于气体的总体积不变，因此DVA=DVB，所以B

5、、D错误。解法二：利用分析由于不知道水银柱的移动情况，不妨假设水银柱不动，这时左右两边的封闭气体均做等容变化，由查理定律可得，因A、B两部分气体开始温度T相同，改变量ΔT也相同，又初始状态满足，因此，因此液柱将向上移动，A正确，C正确；由于气体的总体积不变，因此DVA=DVB，所以B、D错误。点评：在多个物理量发生变化无法直接进行判断液柱的变化趋势时，可用假设法，比如例1中的两种解法都先假设水银柱不动，在利用气体状态变化的规律解题.例4（09·上海物理·21）（12分）如图，粗细均匀的弯曲玻璃管A、B两端开口，管内有一段水银柱，右管内气体柱长为39cm，中管内水银面与管口A之间气体

6、柱长为40cm。先将口B封闭，再将左管竖直插入水银槽中，设整个过程温度不变，稳定后右管内水银面比中管内水银面高2cm，求：（1）稳定后右管内的气体压强p；（2）左管A端插入水银槽的深度h。（大气压强p0＝76cmHg）解析：（1）插入水银槽后右管内气体：由玻意耳定律得：p0l0S＝p（l0－Dh/2）S，所以p＝78cmHg；（2）插入水银槽后左管压强：p’＝p＋rgDh＝80cmHg，左管内外水银面高度差h1＝＝4cm，中、左管内气体p0l＝p’l’，l’＝38cm，左管插入水银槽深度h＝l＋Dh/2－l’＋h1＝7cm。总结：在有关气体状态变化的问题中，液柱移动问题占了很大的比

7、重。这类问题涉及的基本规律是运动定律和气体状态变化定律，而两定律的结合部分是压强。有一定压强的气体对相关的液柱发生力的作用能使后者依运动定律呈现应有的运动状态。若引起液柱移动的原因是由于相关气体状态发生了变化，可根据状态变化过程的不同，取不同的判断对策。但不管是哪种变化，首要运作的都是确定气体的压强。