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液柱移動問題技巧分析
液柱移動問題技巧分析
更新时间:2026-07-07 04:29:12

用液柱或活塞隔開的兩部分氣體,當氣體溫度變化時,液柱或活塞是否移動?如何移動?此類問題的特點是氣體的狀态參量p、V、T都發生了變化,直接判斷液柱或活塞的移動方向比較困難,通常先進行氣體狀态的假設,然後應用查理定律可以簡單地求解.

兩個重要推論:

液柱移動問題技巧分析(液柱或活塞移動-動态平衡問題分析方法)1

1.假設推理法

根據題設條件,假設發生某種特殊的物理現象或物理過程,運用相應的物理規律及有關知識進行嚴謹的推理,得出正确的答案.巧用假設推理法可以化繁為簡,化難為易,簡捷解題.其一般分析思路如下:

(1)先假設液柱(或活塞)不發生移動,兩部分氣體均做等容變化.

(2)對兩部分氣體分别應用查理定律的分比形式△p=△Tp/T,求出每部分氣體壓強的變化量△p,并加以比較.

(3)如果液柱(或活塞)兩端的橫截面積相等,且△p均大于零,意味着兩部分氣體的壓強均增大,則液柱向△p值較小的一方移動;若△p均小于零,意味着兩部分氣體的壓強均減小,則液柱向壓強減小量較大的一方(|△p|較大的一方)移動:若△p相等,則液柱不移動.

(4)如果液柱(或活塞)兩端的橫截面積不相等、則應考慮液柱兩端的受力變化(△pS)、若△pS均大于零,則液柱向△pS較小的一方移動:若△pS均小于零,則液柱向|△pS|值較大的一方移動;若△pS相等,則液柱不移動.

2.極限法

所謂極限法就是将問題推向極端.如在讨論壓強大小變化時,将變化較大的壓強推向無窮大,而将變化較小的壓強推向零,這樣就使複雜的問題變得簡單明了.

如圖所示,

液柱移動問題技巧分析(液柱或活塞移動-動态平衡問題分析方法)2

兩端封閉、粗細均勻、豎直放置的玻璃管内有一段長為h的水銀柱,将管内氣體分為兩部分.已知l₂=2l₁,若使兩部分氣體同時升高相同的溫度,管内水銀柱将如何運動?(設原來溫度相同)

根據極限法:由于管上段氣柱壓強p₂較下段氣柱壓強p₁小,設想p₂→0,即管上部認為近似為真空,于是立即得到,溫度T升高,水銀柱向上移動.

3.圖象法

首先在同一p-T圖象上畫出兩段氣柱的等容圖線,如圖所示.

液柱移動問題技巧分析(液柱或活塞移動-動态平衡問題分析方法)3

由于兩氣柱在相同溫度下的壓強不同,所以它們等容線的斜率也不同,壓強較大的氣柱的等容線的斜率也較大.從圖中可以看出,當兩氣柱升高相同溫度△T時,其壓強的增量△P₁>△P₂,所以水銀柱向壓強增量小的一端移動,對上面的水銀柱問題用圖象法分析,很容易得出水銀柱向上移動的結果.

例題:如圖所示,

液柱移動問題技巧分析(液柱或活塞移動-動态平衡問題分析方法)4

開口向下并插入水銀槽中的粗細均勻的玻璃管内封閉着長為H的空氣柱,管内水銀柱高h。若将玻璃管豎直向上緩慢地提起(管下端未離開槽内水銀面),則H和h的變化情況為(A)

A.H和h都增大

B.H和h都減小

C.H減小,h增大

D.H增大,h減小

液柱移動問題技巧分析(液柱或活塞移動-動态平衡問題分析方法)5

例題:已知兩端開口的“「”型管,且水平部分足夠長,一開始如圖所示,若将玻璃管稍微上提一點,或稍微下降一點時,被封閉的空氣柱的長度分别會如何變化()

液柱移動問題技巧分析(液柱或活塞移動-動态平衡問題分析方法)6

A.變大;變小

B.變大;不變

C.不變;不變

D.不變;變大

液柱移動問題技巧分析(液柱或活塞移動-動态平衡問題分析方法)7

例題:如圖所示,一端封閉的玻璃管開口向下豎直插入水銀槽中,管的上部封有部分空氣,玻璃管露出槽中水銀面的長度為L,兩水銀面的高度差為h,現保持L不變,使玻璃管向右轉過一個小角度,則()

液柱移動問題技巧分析(液柱或活塞移動-動态平衡問題分析方法)8

A.h将增大

B.h将減小

C.h不變

D.空氣柱的長度會增大

液柱移動問題技巧分析(液柱或活塞移動-動态平衡問題分析方法)9

例題:如下圖所示,

液柱移動問題技巧分析(液柱或活塞移動-動态平衡問題分析方法)10

兩端封閉的粗細均勻的、豎直放置的玻璃管内有一長為h的水銀柱,将管内氣體分為兩部分,已知l₂=2l₁,開始兩部分氣體溫度相同,若使兩部分氣體同時升高相同的溫度,管内水銀柱将如何運動?

液柱移動問題技巧分析(液柱或活塞移動-動态平衡問題分析方法)11

例題:粗細均勻、兩端封閉的玻璃管水平放置,a、b兩部分氣體被一段水銀柱分開,其體積Va>Vb,如圖所示.

液柱移動問題技巧分析(液柱或活塞移動-動态平衡問題分析方法)12

起初a、b兩部分氣體的溫度分别為Ta、Tb,水銀柱靜止.當兩部分氣體的溫度分别升高△Ta、△Tb時,下述說法中正确的是()

A.若Ta=Tb,△Ta=△Tb,則水銀柱靜止;

B.若Ta=Tb,△Ta<△Tb,則水銀柱靜止;

C.若Ta<Tb,△Ta=△Tb,則水銀柱右移;

D.若Ta<Tb,△Ta=△Tb,則水銀柱右移

液柱移動問題技巧分析(液柱或活塞移動-動态平衡問題分析方法)13

例題:如圖所示為兩端封閉的U形玻璃管,豎直放置,管内左、右兩段封閉空氣柱A、B被一段水銀柱隔開,設原來溫度分别為TA和TB,當溫度分别升高△TA和△TB時,關于水銀柱高度差的變化情況,下列說法中正确的是()

液柱移動問題技巧分析(液柱或活塞移動-動态平衡問題分析方法)14

A.當TA=TB,且△TA=△TB時,h一定不變

B.當TA=TB,且△TA=△TB時,h一定增大

C.當TA<TB,且△TA<△TB時,h一定增大

D.當TA>TB,且△TA=△TB時,h一定增大

液柱移動問題技巧分析(液柱或活塞移動-動态平衡問題分析方法)15

例題:如圖所示,

液柱移動問題技巧分析(液柱或活塞移動-動态平衡問題分析方法)16

兩端封閉的玻璃管中,有一段水銀柱,當玻璃管AB豎直放置時,A端管中水銀面比D端管中水銀面高些,現要使兩管中水銀面相齊,下列作法中可行的是,讓玻璃管(C)

A.自由下落

B.加速上升

C.以AB為軸旋轉

D.以DC為軸旋轉

例題:a、b是2個固定在地面上的氣缸,它們的活塞用堅硬的細杆相連,兩氣缸内裝有氣體,溫度相同,缸外氣體壓強為P₀,活塞處于平衡狀态,如圖所示.

液柱移動問題技巧分析(液柱或活塞移動-動态平衡問題分析方法)17

若使兩氣缸内氣體升高相同的溫度,則可能發生的情況是(AB)

A活塞向左移,a内氣體壓強增加得多

B活塞向左移,b内氣體壓強增加得多

C活塞向右移,a内氣體壓強增加得多

D活塞向右移,b内氣體壓強增加得多

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