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1、物理资源大观园提供 http:/物理资源大观园提供 http:/专题十二 气体的性质雷区扫描本部分常见的失分点有：1.不善于灵活、正确提取研究对象，恰当的利用气体规律；2.不能正确地确定气体的状态参量；3.推理和运算能力不熟练；4.没有理解气体的等温、等容和等压变化过程图象的物理意义，没有掌握它们的特点.产生以上失误的原因是没有对气体的三个状态参量进行深入的理解，解题过程不规范，缺乏从所给材料中提取有用的信息的能力.排雷示例例 1.(2001 年全国)在一密封的啤酒瓶中，下方为溶有 CO2 的啤酒，上方为纯 CO2 气体.在 20时，溶于啤酒的 CO2 的质量为 mA=1.05010-3 kg
2、，上方气体状态的 CO2 的质量 mB=0.13710-3 kg，压强为 p0=1 标准大气压.当温度升高到 40时，啤酒中溶解的 CO2 的质量有所减少，变为 mA =mA-m，瓶中气体 CO2 的压强上升到 p1.已知 =0.60 ，啤酒的体积不因溶A01p入 CO2 而变化，且不考虑容器体积和啤酒体积随温度的变化，又知对同种气体，在体积不变的情况下 与 m 成正比.试计算 p1 等于多少标准大气压 (结果保留两位有效数字).Tp雷区探测本题主要考查学生对气体实验定律及状态方程的适用条件的理解，同时考查学生对新知识的接受能力，是个很新颖的题目.雷区诊断个别同学误认为啤酒瓶上方的 CO2 气
3、体，做等容变化，由查理定律有： = ，即：0Tp1= ,得 p1= 大气压.实际上，由题中可知，啤酒上方的 CO2 气体207314139的质量随温度的升高而有所增加，气体实验三定律或状态方程已不能直接运用，错解考生正是死套公式的结果.解答此题首先由题中给出的溶入啤酒 CO2 的质量变化，根据啤酒瓶内CO2 的总质量守恒确定出啤酒上方 CO2 气体在 40时的总质量，然后由题中所给出的对同种气体体积不变时， 与 m 成正比的条件，建立方程求解 .Tp正确解答 在 40时，溶入啤酒的 CO2 的质量为mA m Am 因质量守恒，气态 CO2 的质量为mB m B+m 由题设,=0.60 A01p
4、物理资源大观园提供 http:/物理资源大观园提供 http:/由于对同种气体，体积不变时， 与 m 成正比，可得Tp= 01p293Bm由以上各式解得 p1= p0 31296.0BAm解得p1=1.6 标准大气压 例 2.（1999 年上海）如图均匀薄壁 U 形管，左管上端封闭，右管开口且足够长.管的横截面积为 S，内装密度为 的液体.右管内有一质量为 m 的活塞搁在固定卡口上，卡口与左管上端等高，活塞与管壁间无摩擦且不漏气.温度为 T0 时，左、右管内液面高度相等，两管内空气柱长度均为 L，压强均为大气压强 p0.现使两边温度同时逐渐升高，求：(1)温度升高到多少时，右管活塞开始离开卡口
5、上升?(2)温度升高到多少时，左管内液面下降 h?雷区探测本题因涉及到两部分气体，一些同学因不能正确选择研究对象而出现失误，有的同学因不能正确分析右管气体的状态变化而出现失误，本题要求学生有较强的综合分析能力和应变能力.雷区诊断开始时，两管中气体压强为 p0，此时，卡口对活塞的支持力大小即为活塞重力大小，当温度升高时，管内气体压强增大，但因活塞有重力，所以活塞开始一段时间内不动，因两管中气体质量、种类都相同，因此升高相同的温度其压强变化量相同，由此可以判定，在右管活塞离开卡口上升之前，气体做等容变化.对第（2）问，要注意，左管液面下降 h，则右管液面要上升 h，两管液面高度差为 2h，同时应知
6、道，右管中活塞上升后，右管中气体做等压变化，之后由状态方程即可求得.正确解答 （1）右管内气体为等容过程 = 0Tp1图 121物理资源大观园提供 http:/物理资源大观园提供 http:/p1p 0mg/S 由、式得 T1T 0（1 ） Spmg0(2)对左管内气体列出状态方程 0TLSp2Vp2p 0mg/S2 gh 2（ h）S 所以 T2 （p 0mg/S 2 gh） （ h） L例 3.（1998 年上海）如图所示，一个具有均匀横截面的不导热的封闭容器，被一不导热活塞分成 A、 B 两部分.A 、 B 中充有同种理想气体，活塞可无摩擦地左右移动.开始时 A、 B 的体积分别为VA
7、2、 B ，温度分别为 TA和 TB，两边压强均为 p，活塞处于平衡状态.现用某种方法使活塞能导热而发生移动，最后，两部分气体温度相同，两边的压强仍为 p.试求：(1)最终状态时，A 、 B 两部分气体体积之比 A B.(2)最终状态时，A、B 两部分气体的温度 T .雷区探测本题考查重点是理想气体状态方程，要求学生对两部分气体分别列气态方程，且注意无论活塞怎样移动，两部分气体体积之和不变.雷区诊断部分同学因在解题过程中把气体的状态参量调换而导致失误，个别同学不能找出两部分气体的联系纽带而出现失误.正确解答 (1) ATpV ABp/，并注意 VA2 ， B 得 2 BT（2）+,图 122物
8、理资源大观园提供 http:/物理资源大观园提供 http:/ ATpVBTVpBA)(并注意 VA2 ， B 及 A BV A+VB=3 得 T = = BABAT32例 4.（2000 年上海）如图所示，粗细均匀，两端开口的 U 形管竖直放置，管的内径很小，水平部分 BC 长14 cm.一空气柱将管内水银分隔成左右两段.大气压强相当于高为 76 cm 水银柱的压强.(1)当空气柱温度为 T0273 K，长为 l08 cm 时，BC 管内左边水银柱长 2 cm，AB 管内水银柱长也是 2 cm，则右边水银柱总长是多少?(2)当空气柱温度升高到多少时，左边的水银恰好全部进入竖直管 AB 内?(
9、3)当空气柱温度为90 K 时，两竖直管内水银柱上表面高度各为多少?雷区探测本题考查对气体状态变化的分析，要求学生能准确找出被封气柱在各个阶段的各个状态参量的变化特点，要求学生有较强的综合分析能力和推理、计算能力.雷区诊断分析气柱的变化情况：状态:p 1=p0+2,V1=8 S,T1=T0,左管水银恰好全部进入竖直管中，右边竖直 CD 内水银柱高度也是 4 cm，状态：p 2=p0+4,V2=12 S，T 2=？以后温度继续升高，但因左边管内水银柱长度不再变化，因此做等压变化，状态:p 3=p2,V3=?，T 3= 490 K，列方程即可求解.正确解答 (1)U 形管两端均开口，所以两竖直管内
10、水银面高度应相同，即右边竖直管内水银柱高度为 h02 cm 右边水平管内水银柱长度为1l 02 cm右边水银柱总长是2 cmcm6 cm (2)左边的水银全部进入竖直管内时，两竖直管内水银柱高度均为h14 cm 此时,右边水平管内水银柱长度为 2 cm，所以空气柱长为l114 cm2 cm12 cm 0)(Tlp10)(lhp图 123物理资源大观园提供 http:/物理资源大观园提供 http:/所以 T1T 0 273 20 01)(Lhp8712(3)设温度为 T290 时，空气柱长为 l2等压过程 1l2所以 l2T 2 90 cm1cm140其中有 2 cm 气柱进入右边竖直管内所以
11、右管内水银面高度为 h14 cm左边管内水银面高度为 h24 cm2 cm6 cm排雷演习1.如图 124 所示，某水银气压计的玻璃管顶端高出水银槽液面 1 m，因上部混入少量空气，使其读数不准.当气温为 27，标准气压计读数为 76cmHg，该气压计读数为 70 cmHg.(1)在相同气温下，若用该气压计测量气压，测得读数为 68 cmHg，则实际气压应为多少?(2)若气温为-3 时，用该气压计测得气压计读数仍为 70 cmHg，则实际气压为多少?2.图 125 中直线 AB 为一定质量的理想气体等容过程的 pt 图线，原点 O 处的压强p=0，温度 t=0.现先使该气体从状态 A 出发，经
12、过一等温膨胀过程，体积变为原来的 2 倍，然后保持体积不变，缓慢加热气体，使之达到某一状态 F.此时其压强等于状态 B 的压强.试用作图方法，在所给的 pt 图上画出 F 的位置.3.如图 126 所示，U 形管内分别由水银封有 l1、l 2 两部分气体，若水银和管的热膨胀图 124图 125物理资源大观园提供 http:/物理资源大观园提供 http:/不计，则下列陈述中正确的有A.只对 l1 加热，则 h 变小，气柱 l2 的长度减小B.只对 l2 加热，则 h 不变，气柱 l2 的长度增加C.使 l1、l 2 同时升高相同的温度，则 l1 增大，h 减小( 无水银溢出)D.若在右管中再注
13、入一些水银， h 将增大4.如图 127 所示，一个绝热的气缸，内有一个绝热的活塞，将气缸分为体积不等的A、B 两部分，活塞可在气缸内无摩擦的滑动.当 A 内充有温度为 20的空气，B 内充有10的空气时，活塞刚好静止不动.若将 A 和 B 中空气温度同时升高或降低相同的温度，那么活塞移动的情况是A.无论是升高还是降低相同的温度，活塞都是向右运动B.无论是升高还是降低相同的温度，活塞都是向左运动C.升高相同温度活塞向左移动，降低相同温度活塞向右移动D.升高相同温度活塞向右移动，降低相同温度活塞向左移动5.一定质量的理想气体的 pt 图象如图 128 所示，在气体由状态 A 变化到状态 B 的过
14、程中，体积的变化情况是A.一定不变B.一定减小C.一定增大图 126图 127图 128物理资源大观园提供 http:/物理资源大观园提供 http:/D.不能判定怎样变化6.一个质量可不计的活塞将一定的理想气体封闭在上端开口的直立圆筒形气缸内，活塞上堆放着铁砂，如图 129 所示.最初活塞搁置在气缸内壁的卡环上，气体柱的高度为H0，压强等于大气压强 p0.现在对气体缓慢加热，当气体温度升高了 T=60 K 时，活塞( 及铁砂) 开始离开卡环而上升.继续加热直到气柱高度为 H1=1.5 H0.此后，在维持温度不变的条件下逐渐取走铁砂，直到铁砂全部被取走时，气柱高度变为 H2=1.8 H0，求此
15、时气体的温度.(不计活塞与气缸之间的摩擦 ).7.麦克劳真空计是一种测量极稀薄气体压强的仪器，其基本部分是一个玻璃连通器，其上端玻璃管 A 与盛有待测气体的容器连接，其下端 D 经过橡皮软管与水银容器 R 相通，如图 1210 所示.图中 K1、K 2 是互相平行的竖直毛细管，它们的内径皆为 d，K 1 顶端封闭，玻璃泡 B 与管 C 相通处刻有标记 m.测量时，先降低 R 使水银面低于 m，如图( a).逐渐提升R，直到 K2 中水银面与 K1 顶端等高，这时 K1 中水银面比顶端低 h，如图(b) 所示.设待测容器较大，水银面升降不影响其中压强，测量过程中温度不变.已知 B(m 以上)的容积为V，K 1 的容积远小于 V，水银密度为 .(1)试导出上述过程中计算待测压强
