第四节 气体的压强跟体积的关系

典型例题

　　例1小明设计了一个如图所示的实验装置（起水 管长度不超过2m），他可以通过直杆P向上提起活塞S，活塞下面原来充满水，在活塞缓慢向上提起的过程中将会发生的现象是（）．

　　A．活塞S上升到出水口Q之前，水将被向上拍起

　　B．活塞S稍高于出水口Q时，水将从出水口流出

　　C．活塞S稍高于出水口Q时，装置内的水面将下降，水回到下面的水槽中

　　D．活塞S从出水口Q处继续向上提起，装置内的水面保持与Q等高，不会继续上升

　　分析与解答：

　　开始时活塞S位于缸的底部，活塞S下边空气压强等于大气压，管内与槽内水面相平．活塞向上提起，S下边空气体积膨胀，压强减小，水槽中的水在大气压的作用下沿水管上升．活塞继续上提，在活塞S未达到出水口Q之前，管内气压继续减小，管内水面不断上升．当活塞S稍高于出水口Q时，管中水柱与大气相通，管内气压等于大气压，管中升高的水柱由于重力又流回水槽中．故选A、C．

　　小结：

　　活塞式抽水机工作时，活塞上提，在活塞下面与水管里的水面之间形成低压区，管内水柱上下两端由于压强差产生压力差作用，使管内水柱不断上升．这种压力差一旦消失，管内水柱在重力作用下，又回到水槽中．题中，当S上提（未到Q之前）时，这种压力差存在．当S超过Q，管中的水柱与大气相通，上下表面大气压强形成的压力差消失，管中水在重力作用下流回到水槽中．

　　例２医用挂盐水时，瓶盖上除了一根输液管外，还需用一个空针头插在盐水瓶盖上，能说出它的作用吗？

　　解答：当瓶内盐水顺输液管流出时，瓶内液体体积减少而空气体积增大，使瓶内气压减小．若瓶内气压与液柱挂高所产生的压强之和等于人体血压时，输液就将停止．由于人体内血压接近大气压，要想使输液不停止，就必须给瓶内补充空气，插空针头就是使内外空气可以相通，从而保证瓶内气压为一个大气压值．　

　　例３给病人输液时，应使药液均匀地滴下，再注入血管，为使整个输液过程都保持匀速下滴，如图1所示的各装置中应采用的装置为（）．

　　分析：输液时保持药液匀速下滴，其实质是要求输液瓶下口处的压强在瓶内药液不断减少的过程中保持不变．因此，分析清楚各装置中输液时瓶口处液体压强的变化情况，是正确选择答案的关键．A中，由于空气不会进入瓶内，随着液面下降，液面上气体的压强和瓶内液体产生的压强都减小，故瓶口处压强减小迅速，以至最终液体将不能输入血管，显然使用此装置药液不会匀速下滴；B中，随着液体的下滴，液体高度产生的压强与液面上气体压强之和减小到大气压强之下时，空气就会进入瓶内，因此在整个输液过程中，瓶口处的压强始终等于大气压强，这样药液便匀速下滴；C中，瓶上边与大气相通，故瓶口处液体的压强等于大气压强与液体高度产生的压强之和，因药液不断输入血管时，药液高度降低，致使瓶口处压强减小，药液的下滴速度将减小；D中，当药液输入过半，液面降低至通气口之下时，瓶口处液体压强的变化将与C完全相同，因此也不能保证药液匀速下滴，故选B。

　　例４　把一个装满水的酒瓶倒立在装着水的盘子里，使瓶颈浸没在盘内水面下，如图所示，就做成了一个简便自动家禽喂水器．试说明它的工作原理．

　　解答：这一简便自动家禽喂水器是利用大气压强工作的．由于瓶内水柱产生的压强远小于外界大气压强，当瓶口浸入水中时，瓶口外水受大气压强作用，使瓶内外的压强相等，水不会流出．当家禽饮水使盘子里的水面下降而瓶口刚露出水面时，空气可以从瓶口进人瓶内，使瓶内压强大于外面大气压强，瓶内的水就会流出来，升高盘里的水位．使瓶口重新没入水中．瓶中的水继续流出，使瓶中气体体积增大，压强减小，直至瓶口内外压强相等时，水就停止流出．所以只要瓶内有水，盘里的水就能不断得到补充．实现家禽自动喂水．