高中物理 模块要点回眸 第12点 液柱移动方向的判断方法素材 新人教版选修3-3（通用） 3页

第12点　液柱移动方向的判断方法 ‎ 用液柱或活塞隔开的两部分气体，当气体温度变化时，往往气体的状态参量p、V、T都要发生变化，直接判断液柱或活塞的移动方向比较困难，通常先进行气体状态的假设，然后应用查理定律求解．其一般思路为：‎ ‎1．先假设液柱或活塞不发生移动，两部分气体均做等容变化．‎ ‎2．对两部分气体分别应用查理定律的分比式Δp＝p，求出每部分气体压强的变化量Δp，并加以比较．‎ 对点例题　粗细均匀，两端封闭的细长玻璃管中，有一段水银柱将管中气体分为A和B两部分，如图1所示，已知两部分气体A和B的体积关系是VB＝3VA，且开始时温度相同，将玻璃管两端的气体温度均升高相同温度的过程中，水银将(　　)‎ 图1‎ A．向A端移动 B．向B端移动 C．始终不动 D．以上三种情况都有可能 解题指导　假设水银柱不发生移动，则两部分均做等容变化，由查理定律的分比式Δp＝p判断．由于pA＝pB，ΔTA＝ΔTB，TA＝TB，所以ΔpA＝ΔpB所以水银柱始终不动，故假设正确．‎ 答案　C 特别提醒　此例题中是两边升温且液柱两边横截面积相等．所以只需比较压强的变化量．若是降温或液柱两边横截面积不相等，则应注意比较变化后液柱两边受力的大小，具体分析如下：‎ ‎(1)如果液柱两端的横截面积相等，且Δp均大于零，意味着两部分气体的压强均增大，则液柱向Δp值较小的一方移动；若Δp均小于零，意味着两部分气体的压强均减小，则液柱向压强减小量较大的一方(即|Δp|较大的一方)移动；若Δp相等，则液柱不移动．‎ ‎(2)如果液柱两端的横截面积不相等，则应考虑液柱两端的受力变化(ΔpS)．若Δp均大于零，则液柱向ΔpS较小的一方移动；若Δp均小于零，则液柱向|ΔpS|值较大的一方移动；若ΔpS相等，则液柱不移动．‎ 如图2所示，两端封闭、粗细均匀、竖直放置的玻璃管内，有一长为h的水银柱，将管内气体分为两部分．已知l2＝‎2l1.若使两部分气体同时升高相同的温度，管内水银柱将如何移动？(原来温度相同)‎ 图2‎ 答案　向上移动 解析　(1)假设法 假设升温后水银柱不动，两部分气体都做等容变化，分别对两部分气体应用查理定律：‎ 上段：＝，所以p2′＝p2.‎ Δp2＝p2′－p2＝p2＝p2.‎ 同理，下段：Δp1＝p1.‎ 又因为ΔT2＝ΔT1，T1＝T2，p1＝p2＋h cmHg＞p2，‎ 所以Δp1＞Δp2，即水银柱向上移动．‎ ‎(2)图象法 在同一p－T图上画出两段气柱的等容线，如图．因在温度相同时，p1＞p2，得气柱l1等容线的斜率较大．当两气柱升高相同的温度ΔT时，其压强的增量Δp1＞Δp2，所以水银柱向上移动．‎