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1、判断水银柱移动方向的四种方法解：原来水银柱静止，说明氢气和氧气的压强相等，即PA=PB=p> 0.当温度发生变化时，假设水银柱不动，根据(1)式对三种情况分析如下：物理解题中，经常会遇到在温度发生变化时，判断隔开两部分气体的水 银柱是否移动、移动方向的问题对此，我在教学中总结出四种判断方 法，现介结如下；一、公式法(1) v 0< TA< TB,ATA=TB=20K>0，/.pA>pB> 0，水银柱将向右移动.(2) v 0< TA< TB,ATA=TB=-20K< 0，二0<p A<p B,即| pA>|ApB|，水银柱
2、将向左移动r-T,即竺竺，则<Ap-pp pP再利用分比定 理，得 pB>ApA> 0,水银柱将向左移动、图象法原理：假设被水银柱隔开的两部分气体 的体积不变，对于每部分气P T利用 式，求出每部分气体压强的变化量卩.若厶p> 0,意味着两部 分气体的压强均增大，水银柱将向着较小的一方移动若 pvo,意 味着两部分气体的压强均减小，水银柱将向着丨 P丨较大的一方移动； 若两部分气体压强的变化量Ap相等，则水银柱不动.例1、如图1所示，容器A和B内分别装有氢气和氧气，用一段水平细玻 璃管相连，管内有一段水银柱，当氢气的温度为0C,氧气的温度为20C 时，水银柱保持静止.判
3、断在下列情形下，水银柱将如何移动原理：假设水银柱不动，两部分气体均作等容变化.在 p_ T图上作出两 部分气体的等容线，利用等容线求出与温度变化量AT 所对应的压强变化 量Ap,根据Ap间的大小关系便可判断出水银柱的移动方向.例2、两端封闭的U型管中有一些水银将空气隔为两部分，当管竖直放置， 环境温度均匀时，左、右两气柱的长度分别为 L1和L2,如图2所示.现 将环境温度逐渐升高，则A. L1变长，L2变短；B . L2变长，L1;变短；C. L1和L2不变化；D .条件不足，无法判定.(1) 使氢气和氧气的温度均升(2) 使氢气和氧气的温度均降高 20C.低 20C.(3)使氢气温度升高10
4、C，氧气温度升高20C.图d四、极端推理法解：假设左、右两气柱的长度不变，在 p-T图上作出两条等容线，如图3 所示.原来在相同温度下，p2>pi,所以斜率较大的等容线2为气体2的 等容线，斜率较小的等容线1为气体1的等容线当升高相同的温度AT 时，pz'Api，因此右边水银面上升，左边水银面下降，故正确答案为(B)从图象还不难看出，若左、右两边空气的温度均降低 T,则因丨Ap 2 | >|Ap 1，所以右边水银面下降，左边水银面上升，正确答案将为(A)此上部分气体压强的增加量小于下部分气体压强的增加量，故正确答案 为(B)和(D).三、定性分析法原理：如果在物理变化过程中
5、，物理量的变化是连续的，而且因变量随 自变量的变化是单调的，那么我们就可以将这一物理变化过程人为夸大, 把问题合理外推到某个现实的或理想的极端状态加以考虑，使问题变得 更加明显、易辨.原理：从气体分子动理论的观点看来，气体压强是大量的气体分子频繁 地碰撞器壁而 札：呷厂川心 产生的气体压强的大小是由单位体积内的分子数 n公式为p=nRT R为玻耳兹曼常量)可见，气体单位体积内的分子数 n 越多，气体的温度越高，气体的压强就越大利用这个结论，就可以通 过定性分析判断出水银柱的移动方向.例3、如图4所示，两端封闭、内径均匀直立的玻璃管中，有一段水银柱 将温度相同的空气分为上、下两部分，且上面空气柱
6、的长度是下面空气 柱长度的两倍现使两部分气体升高相同的温度，则A. 水银柱不动；B. 水银柱上升；C. 水银柱下降；D. 上、下两部分气体的压强均增大.解：原来上、下两部分气体的温度相同，但上部分气体的压强 p上小于 下部分气体的压强p下，则单位体积内的分子数n上vn下；升高相同的 温度At后，上、下两部分气体的压强均会增大，且由于 n上vn下，因例4、在两端封闭、内径均匀的玻璃管内有一段水银柱将气体分为两部分， 把玻璃管倾斜放置，当环境温度均匀时，水银柱静止于某处，如图5所示.现使环境温度逐渐降低，则水银柱 A.不动；B .上升；C.下降；D .无法判定.解：设想环境温度逐渐降低趋近于 0K
7、则上、下两部分气体的压强均趋 近于零，水银柱将在重力作用下下降，故正确答案为 (C)在以上四种方法中，公式法属于常规方法，推导过程严谨；图象法形象、 直观，物理意义明显；定性分析法重在根据物理意义进行逻辑推理，简 单、明了；极端推理法思维奇特，简略.对于不同的问题，应选用不同 的方法进行处理，才能提高解题效率.一般来说，若两部分气体原来的 压强和温度以及温度的变化量均不相同，则应采用公式法进行运算；若 在p-T图上，两部分气体与温度变化量AT 所对应的压强变化量Ap间的 大小关系很分明，则可采用作图法；若两部分气体原来单位体积内分子 数的多少易确定，且温度变化相同，则用定性分析法很容易判断出，
8、单 位体积内分子数多的那部分气体压强的变化量大，进而得知水银柱的移 动方向；若将由温度变化所引起的压强的变化外推到理想的极限值时， 水银柱的移动方向一目了然，就要采用极端推理法.(甘肃民勤一中李万忠)水银柱移动问题分类解析对下段气体有:尚红年岛 珂辱T =7 = Kf对于与气体相关的水银柱的移动问题，按其原因及处理方法，可以分为两种情况一、温度改变而导致的水银柱移动此类问题的处理方法可分为二类：(1)假设法。先假设，再计算，然后判断水银柱的移动方向T=T=由上可得: 依题打意,所以，即温度升高后，下部分气体的压强增加量较大。故水银柱向上移动。(2)借助P�T图。先假设，再作P&a
9、mp;#0;T图，然后判断水银柱的移动方向。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，将管例2.题目同例1。内气体分为两部分，已知P厂甜。若使两部分气体同时升高相同的温度，管内水银柱 将如何运动(设两部分气体原来的温度相同)分析与解答：利用P�；T图中等容线来判断温度改变后，两部分气体压强的改变情况 如图2所示，由于两气体在相同温度下，压强不同，所以它们等容线的斜率不同，下 段气体的压强比较大，等容线的斜率较大。从图中不难看出，当两气体升高相同的温 度时，其压强增 一 量，所以水银柱上移。分析与解答：先假设水银柱不移动(即 定律求得水银柱下面和上面的两气
10、柱 的大小。若I辽，则水银柱不会图1假设两段气柱的体积不变)，用查理 的压强增量 甘和辽， 比较压强增量 移动；若空，贝U水银柱向上移动；若巧'止匚，贝U水银柱向下移动。对温度降低的情况，贝U处理方法相同图2、运动状态改变而导致的水银柱移动设升温前后，气柱的温度分别为氐 即，温度增量为lAT= -71；上段气柱的压强分别 为咼刃，压强增量为=;下段气柱的压强分别为乩用，压强增量为由查理定律和比例的性质，对上段气体有：此类问题主要有加速直线运动和匀速圆周运动两种情况。处理方法是先隔离水银柱， 根据牛顿第二定律求出与封闭气体的压强对应的压力，进而通过分析气体压强的变化, 来判断气柱的移动方
11、向。例3小车上固定一面积均匀为S的一端封闭的玻璃管，管内用长为L的水银柱封住 段气体，如图3所示。若大气压强为岳，整个装置停在水平路面上，则当小车以加速 度a向左加速运动时，管内水银柱将相对玻璃管向左还是向右移动小结：对于由于运动而导致水银柱移动的问题，可以归纳为水银柱总是向着与加速度 方向相反的方向运动。._ 二、.丿"分析与解答：当小车停止不动时，管内气体的压强为大气压图3强另，水银柱处于平衡状态。当小车向左加速时，由牛顿第二定律可知，它所受合外力的方向向左，气体 对水银柱的压力必须大于外界大气对水银柱的压力，所以，被封闭气体的压强要增加。由玻意耳定律可知，气体的体积减小，故水银
12、柱相对于玻璃管向右移动。例4.如图4所示，长为'、截面积为S的玻璃管，一端封闭，内有一段质量为 m长度可忽略的水银柱封闭一段空气，水银恰好处于管中央。当水平放置的玻璃管以管口 为轴，用角速度3匀速转动时，水银柱将相对玻璃管向何方移动分析与解答：当玻璃管不转动 动起来之后，对水银而言，是 运动，所以必须有向心力来产 呢，只能是水银柱左右两边存 即被封闭气体对水银柱的压3旳L?j11)时，水银柱所受合力为零；转 以管口为圆心在做匀速圆周 生向心加速度。这个力怎么来 在压强差，从而出现压力差， 力大于外界大气压力，所以被封闭气体压强增大。由玻意耳定律可知，被封闭气体的体积要减小。故水银柱相对于 管而言，将远离管口，向管底靠近