2022-2023年高考物理一轮复习 由温度变化引起的液柱移动问题分析课件

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如图1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？(设原来温度相同) 下面通过几种常用方法对此问题加以分析：
1．假设法 应用假设法分析液柱移动问题的基本思路是：当气体的状态参量发生变化而使液柱可能发生移动时,先假设其中一个参量(一般设为体积)不变(即假设水银柱不移动)；以此为前提,再运用相关的气体定律(如查理定律)进行分析讨论,看讨论结果是否与假设相符.若相符,则原假设成立；若讨论结果与假设相矛盾,说明原假设不成立,从而也就推出了正确的结论.分析的关键在于合理选择研究对象,正确进行受力分析,然后通过比较作出判定.
水银柱原来处于平衡状态,所受合外力为零,即此时两部分气体的压强差Δp＝p1－p2＝h,温度升高后,两部分气体的压强都增大,若Δp1>Δp2,水银柱所受合外力方向向上,应向上移动；若Δp1<Δp2,水银柱向下移动,若Δp1＝Δp2,水银柱不动.所以判断水银柱怎样移动,就是分析其合力方向怎样,即判断两部分气体的压强哪一个增大得多.假设水银柱不动,两部分气体都为等容变化,分别对两部分气体应用查理定律：
2．图像法 在同一p－T坐标系中画出两段气柱的等容线,如图2所示,在温度相同时p1>p2,上段气柱等容线的斜率较大,当两气柱升高相同的温度ΔT时,其压强的增量Δp1>Δp2,水银柱上移. 3．极限法 由于p2较小,设想p2＝0,上部为真空,升温时p1增大,水银柱上移.
[例]　在一粗细均匀且两端封闭的U形玻璃管内,装有一段水银柱,将A和B两端的气体隔开,如图3所示.在室温下,A、B两端的气体体积都是V,管内水银面的高度差为Δh,现将它竖直地全部浸没在沸水中,高度差Δh怎么变化？
1. 如图4所示,A、B两容器容积相等,用 粗细均匀的细玻璃管连接,两容器内装 有不同气体,细管中央有一段水银柱, 在两边气体作用下保持平衡时,A中气 体的温度为0 ℃,B中气体温度为20 ℃,如果将它们的温 度都降低10 ℃,则水银柱将 (　　) A．向A移动 B．向B移动 C．不动 D．不能确定
2. 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5所示,已知两部分气体A 和B的体积关系是VB＝3VA,将玻璃管 温度均升高相同温度的过程中,水银将 (　　) 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 解析：由于两边气体初状态的温度和压强相同,所以升温 后,增加的压强也相同,因此,水银不移动. 答案：C