- 气体的压强
- 共368题
（选修3-3选做题）
如图所示，质量为M的倒立的气缸与活塞（质量不计）封闭了一定质量的理想气体。气缸和活塞间无摩擦，且均可与外界进行热交换，气缸的横截面积为S。若在活塞下挂一质量为m的重物，活塞缓慢下移h高度，则此时被封闭的气体的压强为_________。在该过程中，气体_________（填“吸收”或“放出”）的热量为_________。（已知大气压强为P0）
正确答案
把一根两端开口带有活塞的直管的下端浸入水中，活塞开始时刚好与水面平齐，现将活塞缓慢地提升到离水面H=15m高处，如图所示，求在这过程中外力做功为多少？（已知活塞面积S=1.0dm2，大气压户p0=1.0×105Pa，活塞的厚度和质量不计，取g=10m/s2）
正确答案
1.0×104（J）
【错解分析】错解：把活塞缓慢提升需做的功等于水柱上升增加的重力势能。因活塞上升H，故上升的水柱的高亦为H，其重心高为
Ep=1.1×104J也就是说，外力需做功
W=Ep=1.1×104J
在大气压p0=1.0×105pa的情况下，水柱能上升的最大高度
【正解】在把活塞提升最初的10m的过程中，外力做功等于水柱势能的增加，即
在把活塞提升的后5m的过程中，外力做功就等于克服大气压力的做功，即：
W2=p0S(H-h,)=5.0×103(J)
则在全过程中外力做功为W=W1+W2=1.0×104（J），即为正确答案。
【点评】解决物理问题的关键是要分析清楚题目所述的物理过程，这个“分析物理过程”就是所谓的审题。审题不应将注意力完全集中到已知数值上，而应重点分析问题描述的是怎样一个过程。如本题中虽然给出了活塞上移15m，但结合大气压强的知识，要分析真实的物理过程是水并未随之上升15m，而是只将水提升了10m。
水的沸点与水面上方气压有关，气压越大水的沸点越高。下表给出了水面上方气体压强与沸点的对应关系。技术员小陈利用这一关系，设计了如图所示的锅炉水温控制装置：图中OC为一可绕O点旋转的横杆（质量不计），在横杆上的B点下方连接着阀门S，阀门的底面积为3cm
（1）当锅炉内水的温度达到
（2）当大气压强为
（3）当大气压强为
正确答案
(1) 2.0×105Pa (2)30N(3)24cm
试题分析：（1）查表可知：锅炉内水温为120℃时，锅炉内气体压强为P=2.0×105Pa
（2）阀门所受气体的压力差为：
（3）查表知，锅炉内水的温度为110℃时，锅炉内气体压强为
根据杠杆平衡条件有
通过上面两式，则得
点评：本题考查了大气压强以及相应杠杆知识。压强也是由受力产生，因此在分析压强时，将其转化为受力平衡问题。
如下图所示，粗细均匀的长直玻璃管被轻绳倒挂于倾角为θ的斜面上，管内有一段长为h的水银柱(其密度为ρ)封闭着一段空气柱．求在下列情况下，被封闭气体的压强为多少(式中各物理量单位均为国际单位制单位)？
(1)玻璃管静止不动；
(2)剪断细绳后，玻璃管沿斜面保持平稳加速下降过程(知管与斜面间动摩擦因数为μ，且μ＜tanθ)．
正确答案
（1） 
(1)当玻璃管静止时，设被封闭气体的压强为
根据水银柱沿斜面方向受力平衡
(2)在玻璃管沿粗糙斜面匀加速下降过程中，设被封闭气体压强为
①以玻璃管、水银柱及封闭气体整体为研究对象，其受力情况如下图所示．分别沿垂直于斜面和平行于斜面方向应用力的平衡条件和牛顿第二定律得
②以水银柱为研究对象，其受力情况如下图所示，沿平行于斜面方向应用牛顿第二定律，得
将m＝ρSh及上面求出的a值代入该式并整理得
如图 （甲）所示，长L=1m的均匀玻璃管水平放置，左端封闭、右端开口，管内有长为h=15cm的水银柱封住了一段气体A，气柱长LA=40cm，已知大气压强为75cmHg．现把管从水平位置缓慢地转到竖直位置，使开口端向下（水银没溢出），再把它竖直向下缓慢地插入水银槽内，如图（乙）所示，整个过程气体温度不变，当气柱A的长度L'A=37.5cm时，气柱A的压强为______；此时水银柱下面封住的气柱B的长度为______．
正确答案
（1）以A部分气体为研究对象，
pA=75cmHg，VA=LAS=40S，VA′=LA′S=37.5S，
由玻意耳定律得：pAVA=pA′VA′，
即：75×40S=pA′×37.5S，
解得：pA′=80cmHg；
（2）玻璃管竖直放置时，A部分气体，pA1=p0-h=60cmHg，
由玻意耳定律得：pAVA=pA1VA1，
即：75×40S=60×LA1S，
解得：LA1=50cm；
B部分气体：pB=75cmHg，VB=LBS=（L-h-LA1）S=35S，
玻璃管插入水银槽后pB′=pA′+h=95cmHg，
由玻意耳定律得：pBVB=pB′VB′，
即：75×35S=95×LB′S，
解得：LB′≈27.63cm；
故答案为：80cmHg；27.63cm．
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