Question

12．如图，两端开口、粗细均匀的U形管竖直放置，用两段水银柱封闭一段气体．能使气柱变长的措施是（　　）

• A． 增大外界气压
• B． 减小外界气压
• C． 在U形管的左管滴入水银
• D． 在U形管的右管滴入水银

Answer 1

分析 根据理想气体的状态方程$\frac{PV}{T}$=恒量，可判知气柱变长是使其体积增大，该题中的气体温度不变，通过判断气体压强的变化，即可得知正确的措施．

解答 解：使气柱变长，即为是被封闭的气体的体积增大，由$\frac{PV}{T}$=恒量可知，在温度不变的情况下，减小气体的压强，可以使气柱变长．设右端气柱上方的水银柱的高度为h．
A、若增大外界气压，由P=P₀+P_h可知，被封闭气体的压强增大，气体的体积减小，气柱长度变短，选项A错误．
B、若减小外界气压，由P=P₀+P_h可知，被封闭气体的压强减小，气体的体积增大，气柱长度变长，选项B正确．
C、若在U形管的左管滴入水银，右端气柱上方的水银柱的高度不发生变化，被封闭气体的压强不变，气柱长度不变，选项C错误．
D、若在U形管的右管滴入水银，由P=P₀+P_h可知，被封闭气体的压强增大，气体的体积减小，气柱长度变短，选项D错误．
故选：B

点评 该题考查到了被封闭气体的压强的分析，确定被封闭的气体的压强常用的方法有：
（1）液体封闭的气体的压强：
①平衡法：选与气体接触的液柱为研究对象，进行受力分析，利用它的受力平衡，求出气体的压强．对液柱进行受力分析，当物体平衡时：利用F合=0，求p气 注意：Ⅰ、正确选取研究对象；Ⅱ、正确受力分析，别漏画大气压力．
②取等压面法：根据同种不间断液体在同一水平面压强相等的“连通器原理”，选取恰当的等压面，列压强平衡方程求气体的压强．选取等压面时要注意，等压面下一定要是同种液体，否则就没有压强相等的关系．
（2）固体（活塞或气缸）封闭的气体的压强：
由于该固体必定受到被封闭气体的压力，所以可通过对该固体进行受力分析，由平衡条件建立方程，来找出气体压强与其它各力的关系．
（3）加速运动系统中封闭气体压强的确定：
常从两处入手：一对气体，考虑用气体定律确定，二是选与气体接触的液柱或活塞等为研究对象，受力分析，利用牛顿第二定律解出．具体问题中常把二者结合起来，建立方程组联立求解．