《物理选修33 气体（2020年8月整理）.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理选修33 气体（2020年8月整理）.pdf（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一 寸 光 阴 不 可 轻 1 物理选修物理选修 3 3- -3 3气体气体 一、考点聚焦一、考点聚焦 1.气体状态和状态参量。热力学温度。 2.气体的体积、温度、压强之间的关系.。 3.气体分子运动的特点。气体压强的微观意义。 二、知识扫描二、知识扫描 11atm= 1.01105 pa= 76 cmHg，相当于 10.3 m 高水柱所产生的压强。 2气体的状态参量有：(p、V、T) 压强(p)：封闭气体的压强是大量分子对器壁 撞击 的宏观表现，其决定因素有：1) 温度 ；2) 单位体积内分子数 。 体积(V)：1m 3= 103 l= 106ml 。 热力学温度 T= t+273.15 。
2、 4一定质量的理想气体的体积、压强、温度之间的关系是： PV/T=常数 ，克拉珀珑方程 是： PV/T=RM/ 。 5理想气体分子间没有相互作用力。注意：一定质量的某种理想气体内能由温度 决定。 三、典型例题三、典型例题 例1 已知大气压强为p0 cmHg,一端开口的玻璃管内封闭一部分气体， 管内水银柱高度为h cm， （或两边水银柱面高度差为h cm），玻璃管静止，求下列图中封闭理想气体的压强各是 多少？ 解析解析： 将图中的水银柱隔离出来做受力分析； 中取与管内气体接触的水银面为研究对象做 受力分析 本题的所有试管的加速度都为零所以在中：G=N，p0S=PS；在图中： p0S+G=pS，p
3、0S+ghS=pS，取 cmHg(厘米汞柱)为压强单位则有：p= p0+h；同理，图 中试管内气体的压强为：p= p0-h；采用正交分解法解得：图中：p= p0+hsin；图 中：p=p0-hsin；图中取高出槽的汞柱为研究对象，可得到：p= p0-h；图中取 一 寸 光 阴 不 可 轻 2 与管内气体接触的水银面（无质量）为研究对象：p0S+ghS=pS，p= p0+h 点评点评： （1） 确定封闭气体压强主要是找准封闭气体与水银柱（或其他起隔绝作用的物体）的接 触面，利用平衡的条件计算封闭气体的压强 （2） 封闭气体达到平衡状态时， 其内部各处、 各个方向上压强值处处相等 （3） 液体压强
4、产生的原因是重力 （4）液体可将其表面所受压强向各个方向传递 例 2.两个完全相同的圆柱形密闭容器，如图 8所示，甲 中装有与容 器等体积的水，乙中充满空气，试问： （1）两容器各侧壁压强的大小关系及压强大小决定于哪些因素？ （2）若两容器同时做自由落体运动，容器侧壁所受压强将怎样变化？ 解析：解析： （1）对于甲容器，上壁压强为零，底面压强最大，侧壁压强自上而下由小变大其大小决 定于深度，对于乙容器各处器壁上的压强均相等，其大小决定于气体分子的温度和 气体分子的密度。 （2）甲容器做自由落体运动时，处于完全失重状态，器壁各处的压强均为零；乙容器做 自由落体运动时，气体分子的温度和气体分子的密
5、度不变，所以器壁各处的压强不发 生变化。 点评点评：要分析、弄清液体压强和气体压强产生的原因是解决本题的关键。 例钢瓶内装有高压气体，打开阀门高压气体迅速从瓶口喷出，当内外气压相等时立即关 闭阀门。过一段时间后再打开阀门，问会不会再有气体喷出？ 解析：解析：第一次打开阀门气体高速喷出，气体迅速膨胀对外做功，但来不及吸热。由热力学第 一定律可知，气体内能减少，导致温度突然下降。关闭阀门时，瓶内气体温度低于 外界温度，但瓶内压强等于外界气体压强。过一段时间后，通过与外界热交换，瓶 内温度升高到和外界温度相同，而瓶的体积没变，故而瓶内气体压强增大。因此， 再次打开阀门，会有气体喷出。 点评点评：此题
6、有两个过程，第一次相当于绝热膨胀过程，第二次是等容升温。 例一房间内，上午 10 时的温度为 15 0C，下午 2 时的温度为 250C，假定大气压无变化， 则下午 2 时与上午 10 时相比较，房间内的 （ ） A空气密度增大 B空气分子的平均动增大 C空气分子速率都增大 D空气质量增大 解析：解析： 由于房间与外界相通， 外界大气压无变化， 因而房间内气体压强不变。 但温度升高后， 体积膨胀，导致分子数密度减小。所以，房间内空气质量减少，空气分子的平均动 增大。但并非每个分子速率都增大，因为单个分子的运动是无规则的。答案 B 是正 确。 图 甲 乙 一 寸 光 阴 不 可 轻 3 点评点评
7、：本题要求学生正确理解题意，弄清温度变化对分子运动的影响。 例如图所示，一气缸竖直放置，气缸内有一质量不可忽略的活塞，将一定量的理想气体 封在气缸内，活塞与气缸壁无摩擦，气体处于平衡状态现保持温度不变把气缸稍微倾斜一 点，在达到平衡后，与原来相比，则（ ） 气体的压强变大 气体的压强变小 气体的体积变大 气体的体积变小 解析：解析：由活塞的受力分析可知,开始封闭气体的压强 P1=P0-mg/s,而气缸稍微倾斜一点后， 封闭气体的压强P2=P0-mgcos/s , , 由于P1P2，而温度不变，由气态方程，mg mg 则 V2V1，故 AD 正确 由查理定律可知，一定质量的理想气体在体积不变时，
8、它的压强 随温度变化关系如图中实线表示。把这个结论进行合理外推，便 可得出图中t0 ；如果温度能降低到t0，那么气体的 压强将减小到 Pa。 273273 0 0 一定质量的理想气体在等容变化过程中测得，气体在 0时的压强为P0， 10时的压强为 P10，则气体在 21时的压强在下述各表达式中正确的是 ( ) A、 273 0 1011 P PP+= B、 273 10 0 011 P PP+= C 、 273 10 1011 P PP+= D、 1011 283 284 PP = A D 如图所示，A 端封闭有气体的 U 形玻璃管倒插入水银槽中，当温度为 T1 时，管中水银面处 在 M 处，
9、温度为 T2 时，管中水银面处在 N 处，且 M、N 位于同一高度，若大气压强不变， 则：（ ） A . 两次管中气体压强相等 B . T1 时管中气体压强小于 T2 时管中气体压强 C . T1T2 A D 对于一定质量的理想气体，可能发生的过程是 ( ) A压强和温度不变，体积变大 B温度不变，压强减少，体积减少 C体积不变，温度升高，压强增大， D压强增大，体积增大，温度降低 C 在图所示的气缸中封闭着温度为 100的空气, 一重物用绳索经 滑轮与缸中活塞相连接, 重物和活塞均处于平衡状态, 这时活塞 离缸底的高度为 10 cm,如果缸内空气变为 0, 问: 图 图 p(Pa) 0 t0
10、 M N A 一 寸 光 阴 不 可 轻 4 重物是上升还是下降？ 这时重物将从原处移动多少厘米? (设活塞与气缸壁间无摩擦) 缸内气体温度降低缸内气体温度降低, 压强减小压强减小, 故活塞下移故活塞下移, 重物上升重物上升. 分析可知缸内气体作等压变化分析可知缸内气体作等压变化. 设活塞截面积为设活塞截面积为 S cm2, 气体初态体积气体初态体积 V1=10S cm3, 温温 度度 T1=373 K, 末态温度末态温度 T2=273 K， 体积设为体积设为 V2=hScm3 (h 为活塞到缸底的距离为活塞到缸底的距离) 据据 可得可得 h =7.4 cm，则重物上升高度则重物上升高度h=1
11、07.4=2.6 cm 如图所示, 两端开口的弯管, 左管插入水银槽中,右管有一段高为 h 的水 银柱，中间封有一段空气，则 （ ） （A）弯管左管内外水银面的高度差为 h （B）若把弯管向上移动少许, 则管内气体体积增大 （C）若把弯管向下移动少许，右管内的水银柱沿管壁上升 （D）若环境温度升高，右管内的水银柱沿管壁上升 封闭气体的压强等于大气压与水银柱产生压强之差， 故左管内外水银面高度差也为封闭气体的压强等于大气压与水银柱产生压强之差， 故左管内外水银面高度差也为 h， A 对；对； 弯管上下移动，封闭气体温度和压强不变，体积不变，弯管上下移动，封闭气体温度和压强不变，体积不变，B 错错
12、 C 对；对； 环境温度升高，封闭气体体积增大，则右管内的水银柱沿管壁上升，环境温度升高，封闭气体体积增大，则右管内的水银柱沿管壁上升，D 对。对。 如图所示，气缸内封闭有一定质量的理想气体，当时温度为 0，大气压为 1atm(设其值为 105Pa)、气缸横截面积为 500cm2，活塞重为 5000N。则： （1）气缸内气体压强为多少？（2）如果开始时内部被封闭气体的总体积为, 5 4 0 V汽缸上部 体积为 0 5 1V 并且汽缸口有个卡环可以卡住活塞，使之只能在汽缸内运 动，所有摩擦不计。现在使气缸内的气体加热至 273，求气缸内气体 压强又为多少？ (1)由受力平衡可知：由受力平衡可知：
13、 (2)缸内气体先做缸内气体先做等压变化，活塞将运动到卡环处就不再运动，设此时温度为等压变化，活塞将运动到卡环处就不再运动，设此时温度为 T1 ，有，有 所以所以 接下来继续升温，气缸内气体将做等体积变化，设所求接下来继续升温，气缸内气体将做等体积变化，设所求 压强为压强为 p2，故有，故有 代入可得代入可得 已知大气压强为p0 cmHg,一端开口的玻璃管内封闭一部分气体，管内水银柱高度为h cm（或 两边水银柱面高度差为h cm） ， 玻璃管静止， 求下列图中封闭理想气体的压强各是多少？ 2 1 2 1 T T V V = h 30 0 5 1V Pa100 . 2 10500 5000 1
14、00 . 1 5 4 5 02 = +=+= S G pp 0 1 0 0 5 4 V T V T = 01 4 5 TT = 2 2 1 1 p T p T = Pa102 . 3 5 8 5 11 1 2 2 =pp T T p 一 寸 光 阴 不 可 轻 5 解析解析： 将图中的水银柱隔离出来做受力分析； 中取与管内气体接触的水银面为研究对象做 受力分析 本题的所有试管的加速度都为零所以在中：G=N，p0S=PS；在图中： p0S+G=pS，p0S+ghS=pS，取 cmHg(厘米汞柱)为压强单位则有：p= p0+h；同理，图 中试管内气体的压强为：p= p0-h；采用正交分解法解得：图
15、中：p= p0+hsin；图 中：p=p0-hsin；图中取高出槽的汞柱为研究对象，可得到：p= p0-h；图中取 与管内气体接触的水银面（无质量）为研究对象：p0S+ghS=pS，p= p0+h 如图，水平放置的汽缸内壁光滑，一个不导热的活塞将汽缸内的气体分为 A、B 两部分，两 部分气体可以分别通过放在其中的电热丝加热。开始时，A 气体的体积是 B 的一半，A 气体 的温度是 17 C，B 气体的温度是 27 C，活塞静止。现缓慢加热汽缸内气体， 使 A、B 两部 分气体的温度都升高 10 C，在此过程中活塞向哪个方向移动？ 某同学是这样解答的： 先设法保持 A、B 气体的体积不变，由于两部分气体原来的压强相等，温度每升高 1 C，压 强就增加原来的 1/273，因此温度都升高 10 C，两边的压强还相等，故活塞不移动。 你认为该同学的思路是否正确？如果认为正确，请列出公式加以说明；如果认为不 正确，请指出错误之处，并确定活塞的移动方向。 该同学思路不正确。在体积不变的情况下，一定质量的理想气该同学思路不正确。在体积不变的情况下，一定质量的理想气 体温度每升高体温度每升高 1 C， 压强就增加， 压强就增加 0 C 时压强的时压强的 1/273， 而现在，
