物理選修33氣體Word版

1、傳播優(yōu)秀word版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！物理選修3-3氣體一、考點聚焦1.氣體狀態(tài)和狀態(tài)參量。熱力學(xué)溫度。 2.氣體的體積、溫度、壓強(qiáng)之間的關(guān)系.。 3.氣體分子運動的特點。氣體壓強(qiáng)的微觀意義。 二、知識掃描11atm= 1.01×105 pa= 76 cmhg，相當(dāng)于 10.3 m高水柱所產(chǎn)生的壓強(qiáng)。2氣體的狀態(tài)參量有：(p、v、t)壓強(qiáng)(p)：封閉氣體的壓強(qiáng)是大量分子對器壁 撞擊 的宏觀表現(xiàn)，其決定因素有：1) 溫度 ；2) 單位體積內(nèi)分子數(shù) 。體積(v)：1m3= 103 l= 106ml 。 熱力學(xué)溫度t= t+273.15 。4一定質(zhì)量的理想氣體的體積、壓強(qiáng)、

2、溫度之間的關(guān)系是： pv/t=常數(shù) ，克拉珀瓏方程是： pv/t=rm/ 。5理想氣體分子間沒有相互作用力。注意：一定質(zhì)量的某種理想氣體內(nèi)能由溫度 決定。三、典型例題例1已知大氣壓強(qiáng)為p0 cmhg,一端開口的玻璃管內(nèi)封閉一部分氣體，管內(nèi)水銀柱高度為h cm，（或兩邊水銀柱面高度差為h cm），玻璃管靜止，求下列圖中封閉理想氣體的壓強(qiáng)各是多少？解析：將圖中的水銀柱隔離出來做受力分析；中取與管內(nèi)氣體接觸的水銀面為研究對象做受力分析 本題的所有試管的加速度都為零所以在中：g=n，p0s=ps；在圖中：p0s+g=ps，p0s+ghs=ps，取cmhg(厘米汞柱)為壓強(qiáng)單位則有：p= p0+h；同理

3、，圖中試管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為：p= p0-h；采用正交分解法解得：圖中：p= p0+hsin；圖中：p=p0-hsin；圖中取高出槽的汞柱為研究對象，可得到：p= p0-h；圖中取與管內(nèi)氣體接觸的水銀面（無質(zhì)量）為研究對象：p0s+ghs=ps，p= p0+h點評：（1） 確定封閉氣體壓強(qiáng)主要是找準(zhǔn)封閉氣體與水銀柱（或其他起隔絕作用的物體）的接觸面，利用平衡的條件計算封閉氣體的壓強(qiáng)（2） 封閉氣體達(dá)到平衡狀態(tài)時，其內(nèi)部各處、各個方向上壓強(qiáng)值處處相等（3） 液體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因是重力甲乙（4）液體可將其表面所受壓強(qiáng)向各個方向傳遞圖例2.兩個完全相同的圓柱形密閉容器，如圖8所示，甲中裝有與容器等體積的水

4、，乙中充滿空氣，試問：（1）兩容器各側(cè)壁壓強(qiáng)的大小關(guān)系及壓強(qiáng)大小決定于哪些因素？（2）若兩容器同時做自由落體運動，容器側(cè)壁所受壓強(qiáng)將怎樣變化？解析：（1）對于甲容器，上壁壓強(qiáng)為零，底面壓強(qiáng)最大，側(cè)壁壓強(qiáng)自上而下由小變大其大小決定于深度，對于乙容器各處器壁上的壓強(qiáng)均相等，其大小決定于氣體分子的溫度和氣體分子的密度。（2）甲容器做自由落體運動時，處于完全失重狀態(tài)，器壁各處的壓強(qiáng)均為零；乙容器做自由落體運動時，氣體分子的溫度和氣體分子的密度不變，所以器壁各處的壓強(qiáng)不發(fā)生變化。點評：要分析、弄清液體壓強(qiáng)和氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因是解決本題的關(guān)鍵。例鋼瓶內(nèi)裝有高壓氣體，打開閥門高壓氣體迅速從瓶口噴出，當(dāng)內(nèi)外氣

5、壓相等時立即關(guān)閉閥門。過一段時間后再打開閥門，問會不會再有氣體噴出？解析：第一次打開閥門氣體高速噴出，氣體迅速膨脹對外做功，但來不及吸熱。由熱力學(xué)第一定律可知，氣體內(nèi)能減少，導(dǎo)致溫度突然下降。關(guān)閉閥門時，瓶內(nèi)氣體溫度低于外界溫度，但瓶內(nèi)壓強(qiáng)等于外界氣體壓強(qiáng)。過一段時間后，通過與外界熱交換，瓶內(nèi)溫度升高到和外界溫度相同，而瓶的體積沒變，故而瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大。因此，再次打開閥門，會有氣體噴出。點評：此題有兩個過程，第一次相當(dāng)于絕熱膨脹過程，第二次是等容升溫。例一房間內(nèi)，上午10時的溫度為150c，下午2時的溫度為250c，假定大氣壓無變化，則下午2時與上午10時相比較，房間內(nèi)的 （）a空氣密度增大

6、 b空氣分子的平均動增大 c空氣分子速率都增大 d空氣質(zhì)量增大解析：由于房間與外界相通，外界大氣壓無變化，因而房間內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變。但溫度升高后，體積膨脹，導(dǎo)致分子數(shù)密度減小。所以，房間內(nèi)空氣質(zhì)量減少，空氣分子的平均動增大。但并非每個分子速率都增大，因為單個分子的運動是無規(guī)則的。答案b是正確。點評：本題要求學(xué)生正確理解題意，弄清溫度變化對分子運動的影響。例如圖所示，一氣缸豎直放置，氣缸內(nèi)有一質(zhì)量不可忽略的活塞，將一定量的理想氣體封在氣缸內(nèi)，活塞與氣缸壁無摩擦，氣體處于平衡狀態(tài)現(xiàn)保持溫度不變把氣缸稍微傾斜一點，在達(dá)到平衡后，與原來相比，則（）氣體的壓強(qiáng)變大 氣體的壓強(qiáng)變小氣體的體積變大 氣體的體積

7、變小解析：由活塞的受力分析可知,開始封閉氣體的壓強(qiáng)p1=p0-mg/s,而氣缸稍微傾斜一點后，圖封閉氣體的壓強(qiáng)p2=p0-mgcos/s ,由于p1p2，而溫度不變，由氣態(tài)方程，mgmg則v2v1，故ad正確圖t()p(pa)0t0由查理定律可知，一定質(zhì)量的理想氣體在體積不變時，它的壓強(qiáng)隨溫度變化關(guān)系如圖中實線表示。把這個結(jié)論進(jìn)行合理外推，便可得出圖中t0 ；如果溫度能降低到t0，那么氣體的壓強(qiáng)將減小到 pa。273 0一定質(zhì)量的理想氣體在等容變化過程中測得，氣體在0時的壓強(qiáng)為p0， 10時的壓強(qiáng)為p10，則氣體在21時的壓強(qiáng)在下述各表達(dá)式中正確的是 ( )a、 b、 c 、 d、a dmna

8、 如圖所示，a端封閉有氣體的u形玻璃管倒插入水銀槽中，當(dāng)溫度為t1時，管中水銀面處在m處，溫度為t2時，管中水銀面處在n處，且m、n位于同一高度，若大氣壓強(qiáng)不變，則：（ ）a . 兩次管中氣體壓強(qiáng)相等b . t1時管中氣體壓強(qiáng)小于t2時管中氣體壓強(qiáng)c . t1<t2d . t1>t2a d對于一定質(zhì)量的理想氣體，可能發(fā)生的過程是 ( )a壓強(qiáng)和溫度不變，體積變大b溫度不變，壓強(qiáng)減少，體積減少c體積不變，溫度升高，壓強(qiáng)增大，d壓強(qiáng)增大，體積增大，溫度降低c在圖所示的氣缸中封閉著溫度為100的空氣, 一重物用繩索經(jīng)滑輪與缸中活塞相連接, 重物和活塞均處于平衡狀態(tài), 這時活塞離缸底的高度

9、為10 cm,如果缸內(nèi)空氣變?yōu)?, 問:重物是上升還是下降？這時重物將從原處移動多少厘米?(設(shè)活塞與氣缸壁間無摩擦) 缸內(nèi)氣體溫度降低, 壓強(qiáng)減小, 故活塞下移, 重物上升.分析可知缸內(nèi)氣體作等壓變化. 設(shè)活塞截面積為s cm2, 氣體初態(tài)體積v1=10s cm3, 溫度t1=373 k, 末態(tài)溫度t2=273 k， 體積設(shè)為v2=hscm3 (h為活塞到缸底的距離) 據(jù)可得h =7.4 cm，則重物上升高度h=107.4=2.6 cmh如圖所示, 兩端開口的彎管, 左管插入水銀槽中,右管有一段高為h的水銀柱，中間封有一段空氣，則 （ ）（a）彎管左管內(nèi)外水銀面的高度差為h（b）若把彎管向上移

10、動少許, 則管內(nèi)氣體體積增大（c）若把彎管向下移動少許，右管內(nèi)的水銀柱沿管壁上升（d）若環(huán)境溫度升高，右管內(nèi)的水銀柱沿管壁上升封閉氣體的壓強(qiáng)等于大氣壓與水銀柱產(chǎn)生壓強(qiáng)之差，故左管內(nèi)外水銀面高度差也為h，a對；彎管上下移動，封閉氣體溫度和壓強(qiáng)不變，體積不變，b錯c對；環(huán)境溫度升高，封閉氣體體積增大，則右管內(nèi)的水銀柱沿管壁上升，d對。如圖所示，氣缸內(nèi)封閉有一定質(zhì)量的理想氣體，當(dāng)時溫度為0，大氣壓為1atm(設(shè)其值為105pa)、氣缸橫截面積為500cm2，活塞重為5000n。則：30°（1）氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)為多少？（2）如果開始時內(nèi)部被封閉氣體的總體積為汽缸上部體積為并且汽缸口有個卡環(huán)可以

11、卡住活塞，使之只能在汽缸內(nèi)運動，所有摩擦不計?，F(xiàn)在使氣缸內(nèi)的氣體加熱至273，求氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)又為多少？(1)由受力平衡可知：(2)缸內(nèi)氣體先做等壓變化，活塞將運動到卡環(huán)處就不再運動，設(shè)此時溫度為t1 ，有 所以接下來繼續(xù)升溫，氣缸內(nèi)氣體將做等體積變化，設(shè)所求 壓強(qiáng)為p2，故有 代入可得 已知大氣壓強(qiáng)為p0 cmhg,一端開口的玻璃管內(nèi)封閉一部分氣體，管內(nèi)水銀柱高度為h cm（或兩邊水銀柱面高度差為h cm），玻璃管靜止，求下列圖中封閉理想氣體的壓強(qiáng)各是多少？解析：將圖中的水銀柱隔離出來做受力分析；中取與管內(nèi)氣體接觸的水銀面為研究對象做受力分析 本題的所有試管的加速度都為零所以在中：g=n，p

12、0s=ps；在圖中：p0s+g=ps，p0s+ghs=ps，取cmhg(厘米汞柱)為壓強(qiáng)單位則有：p= p0+h；同理，圖中試管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為：p= p0-h；采用正交分解法解得：圖中：p= p0+hsin；圖中：p=p0-hsin；圖中取高出槽的汞柱為研究對象，可得到：p= p0-h；圖中取與管內(nèi)氣體接觸的水銀面（無質(zhì)量）為研究對象：p0s+ghs=ps，p= p0+h如圖，水平放置的汽缸內(nèi)壁光滑，一個不導(dǎo)熱的活塞將汽缸內(nèi)的氣體分為a、b兩部分，兩部分氣體可以分別通過放在其中的電熱絲加熱。開始時，a氣體的體積是b的一半，a氣體的溫度是17ºc，b氣體的溫度是27ºc，活塞

13、靜止?，F(xiàn)緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體， 使a、b兩部分氣體的溫度都升高10ºc，在此過程中活塞向哪個方向移動？ 某同學(xué)是這樣解答的：先設(shè)法保持a、b氣體的體積不變，由于兩部分氣體原來的壓強(qiáng)相等，溫度每升高1ºc，壓強(qiáng)就增加原來的1/273，因此溫度都升高10ºc，兩邊的壓強(qiáng)還相等，故活塞不移動。ab 你認(rèn)為該同學(xué)的思路是否正確？如果認(rèn)為正確，請列出公式加以說明；如果認(rèn)為不正確，請指出錯誤之處，并確定活塞的移動方向。該同學(xué)思路不正確。在體積不變的情況下，一定質(zhì)量的理想氣體溫度每升高1ºc，壓強(qiáng)就增加0ºc時壓強(qiáng)的1/273，而現(xiàn)在a、b的溫度不同而壓強(qiáng)相等

14、，說明0ºc時它們的壓強(qiáng)不相等，因此升高相同的溫度后，最后的壓強(qiáng)不等。設(shè)想先保持a、b的體積不變, 當(dāng)溫度分別升高10ºc時, 對a有-同理，對b有由于papb，所以pa'pb' 故活塞向右移動。ba如圖所示，上端開口的光滑圓柱形氣缸豎直放置，截面積為40cm2的活塞將一定質(zhì)量的氣體和一形狀不規(guī)則的固體a封閉在氣缸內(nèi)。在氣缸內(nèi)距缸底60cm處設(shè)有a、b兩限制裝置，使活塞只能向上滑動。開始時活塞擱在a、b上，缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p0（p0=1.0×105 pa為大氣壓強(qiáng)），溫度為300k?，F(xiàn)緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體，當(dāng)溫度為330k，活塞恰好離開a、b;當(dāng)溫度

15、為360k時, 活塞上升了4cm。求:(1)活塞的質(zhì)量 (2)物體a的體積解：設(shè)物體a的體積為v，氣體的狀態(tài)參量為： 氣體從狀態(tài)1到狀態(tài)2為等容過程：代入數(shù)據(jù)m=4kg 氣體從狀態(tài)2到狀態(tài)3為等壓過程：代入數(shù)據(jù)得一根兩端開口、粗細(xì)均勻的長直玻璃管橫截面積為s2×10-3m2，豎直插入水面足夠?qū)拸V的水中。管中有一個質(zhì)量為m0.4kg的密閉活塞，封閉一段長度為l066cm的氣體，氣體溫度t0=300k，如圖所示。開始時，活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)，不計活塞與管壁間的摩擦。外界大氣壓強(qiáng)p01.0×105pa，水的密度1.0×103kg/m3。試問：（1）開始時封閉氣體的壓強(qiáng)多大?

16、 （2）現(xiàn)保持管內(nèi)封閉氣體溫度不變，用豎直向上的力f緩慢地拉動活塞。當(dāng)活塞上升到某一位置時停止移動,此時f6.0n，則這時管內(nèi)外水面高度差為多少？ 管內(nèi)氣柱長度多大？（3）再將活塞固定住，改變管內(nèi)氣體的溫度，使管內(nèi)外水面相平，此時氣體的溫度是多少？l0 （1）當(dāng)活塞靜止時， （2）當(dāng)f=6.0n時，有：管內(nèi)外液面的高度差 由玻意耳定律 p1l1s=p2l2s氣柱長度一房間內(nèi)，上午10時的溫度為150c，下午2時的溫度為250c，假定大氣壓無變化，則下午2時與上午10時相比較，房間內(nèi)的 （）a空氣密度增大 b空氣分子的平均動增大 c空氣分子速率都增大 d空氣質(zhì)量增大由于房間與外界相通，外界大氣壓

17、無變化，b如圖所示，一氣缸豎直放置，氣缸內(nèi)有一質(zhì)量不可忽略的活塞，將一定量的理想氣體封在氣缸內(nèi)，活塞與氣缸壁無摩擦，氣體處于平衡狀態(tài)現(xiàn)保持溫度不變把氣缸稍微傾斜一點，在達(dá)到平衡后，與原來相比，則（）氣體的壓強(qiáng)變大 氣體的壓強(qiáng)變小氣體的體積變大 氣體的體積變小由活塞的受力分析可知,開始封閉氣體的壓強(qiáng)p1=p0-mg/s,而氣缸稍微傾斜一點后，圖封閉氣體的壓強(qiáng)p2=p0-mgcos/s,由于p1p2，而溫度不變，由氣態(tài)方程，則v2v1，故ad正確如圖，玻璃管內(nèi)封閉了一段氣體，氣柱長度為，管內(nèi)外水銀面高度差為，若溫度保守不變，把玻璃管稍向上提起一段距離，則( )（a）均變大 （b）均變小（c）變大變

18、小 （d）變小變大根據(jù)，變大，變小，根據(jù)，變大，選d。如圖，上端開口的圓柱形氣缸豎直放置，截面積為，一定質(zhì)量的氣體被質(zhì)量為2.0kg的光滑活塞封閉在氣缸內(nèi)，其壓強(qiáng)為_pa（大氣壓強(qiáng)取1.01*，g?。?。若從初溫開始加熱氣體，使活塞離氣缸底部的高度由0.5m緩慢變?yōu)?.51m，則此時氣體的溫度為_。解析：，t2=306k，t2=33如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體密封在絕熱（即與外界不發(fā)生熱交換）容器中，容器內(nèi)裝有一可以活動的絕熱活塞。今對活塞施以一豎直向下的壓力f，使活塞緩慢向下移動一段距離后，氣體的體積減小。若忽略活塞與容器壁間的摩擦力，則被密封的氣體 。（填選項前的字母）a溫度升高，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減少 b溫度降低，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減少 c溫度升高，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能增加 d溫度降低，壓強(qiáng)減小，內(nèi)能增加圖3是密閉的氣缸，外力推動活塞p壓縮氣體，對缸內(nèi)氣體做功800j，同時氣體向外界放熱200j，缸內(nèi)氣體的( )a.溫度升高，內(nèi)能增加600