利用“气体压强的微观解释”分析物理问题.pdf

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1、第33卷第2期物理教师Vo1．33NO．22O12年PHYSICSTEACHER(2012)利用“气体压强的微观解释”分析物理问题罗春焱(綦江县三江中学，重庆綦江401431)气体压强是大量气体分子作用在器壁单位面积上的同．设a、6、C三管中气体的分子数分别为N、N、N，分子平均作用力．从微观角度看，气体的压强与气体分子的平密度均为。，则有均动能(温度)及气体分子的密集程度(分子密度)有关．温No—0SZ。，N6=oS6l6，N一0S⋯l度越高，分子撞击器壁的平均速度就越大，气体分子越密当从阀门A放出少量水银，隐含着三管中的空气温度集，单位时间作

2、用在器壁单位面积上的分子数就越多，气不变，即三管中水银面下降过程是气体的等温变化．体的压强就越大．如图2(乙)，假设水银面均下降高度h，三管气体的分由于气态方程未列人高考《考试说明》中，因此，许多子密度分别为n、、，则有学生遇到涉及有关气体的物理试题就认为是“超纲”了，其N一”S(Z+h)，N6=6S6(16+h)，N实不然，这些物理试题除可以用气态方程求解，还可以用一S(1+^)．气体压强的微观解释分析解答．综合可得7'／a一—．，T／0一—。，一—．例1．如图1所示，两段封闭的1+h1+h1+h等臂u形管中，两边的空气柱n和b口因为z<

3、所以”。<<珥．即如果口、b、C三管被水银柱隔开，当U形管竖直放置中水银面下降相同高度之后，则将造成a管中气体的分子时，两空气柱的长度差为h，现将这密度最小，气体压强最小；c管中气体的分子密度最大，气个管平放，使两臂位于同一水平台体压强最大．所以。、b、c三管中水银面不可能下降相同的上，稳定后两空气柱的长度差为L_高度．最终的实际情况应为：n中的水银面最高，C中的水若温度不变，则银面最低，故应选(A)．(A)L>h．(B)L—h．点评：本题利用气体压强的微观解释得出“不同容器(C)L

4、其分子密度相同”的解析：假设将u形管由竖直至结论进行讨论，借助假设推理和气体分子密度的定义推导水平放置的过程中锁定水银柱不动，放平后开锁，则水银得出a、b、三管最终气体压强的大小关系，从而得到正确柱对12提供的压强减小．由气体压强的微观解释，气体的的结果．压强由温度跟分子密度两个因素决定．在气体a温度不变例3．如图3所示，n、b的条件下减小压强，则只能是气体n单位体积的分子数是两个相同的气缸，被活塞(分子密度)减小，故气体n的体积增大，有L>h，应选封住的同种理想气体，在相(A)．同重物和相同活塞的作用下点评：本题是利用一定质量气体在温度不变时，

5、气体都处于平衡状态，温度相同压强减小推知分子密度减小，从而气体体积增大的“气体时，口中的气体体积小于b压强的微观解释”理论分析得出的．中的气体体积．假设气缸跟例2．如图2(甲)，图3活塞之间的摩擦不计，若同上端相连的n、b、f三时使两容器中的气体都升高相同的温度，当再次平衡时管中的水银面相平，三(A)口中气体膨胀得多．管横截面积关系为(B)b中气体膨胀得多．S>S>S，管内水银(C)a、b中气体膨胀得一样多．面上方的空气柱长z(D)条件不够，无法判断．<

6、]银，三管水银面的高llllllllIl种气体在温度和压强相同度为图2时，其分子密度相等．在气体71(A)a管中水银面最高．(B)b管中水银面最高．口温度由升高到T的过程(C)三管中水银面一样高．(D)条件不够，无法判断．中，其压强始终不变，设a、b解析：图2(甲)中，由于a、b、c三管中空气的压强、温度均相同，由气体压强的微观解释知三者的分子密度相气缸中气体的分子数为N、图4—67—V01．33NO．2物理教师第33卷第2期(2012)PHYSICSTEACHER2012正从一道电磁感应问题的几种解法谈平均值王丽军(北京师大良乡附中，北京102

7、488)电磁感应的问题中有一道比较常见的题．如图1(甲)综合上述几式得F一所示，光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，两导轨间距L一0．5rn，电阻R一0．4n，导轨上可见随着金属杆速停放一质量m一0．1kg，电阻r一0．1Q的金属杆，导轨电度的减小，安培力变小，阻不计，整个装置处于磁感应强度B一0．5T的匀强磁场加速度变小，速度随时中，方向竖直向下，现用一外力F沿水平方向拉杆，使之由间的变化不是均匀的静止开始做匀加速运动，若理想电压表示数“随时间关系(速度时间图像如图2如图1(乙)所示．所示)，安培力随时间的图2(1)求金属杆

8、运动的加速度大小；变化也不是均匀的，所(2)求第3秒末拉力的功率；以这个过程中安培力对时间的平均值≠，其中(3)若在第4秒末撤去外力F，