2014屆光山二高高三一輪復(fù)習(xí)物理學(xué)案熱力學(xué)三定律Word版

1、2014屆光山二高高三（往）一輪復(fù)習(xí)物理學(xué)案例1、如圖所示，玻璃管中都灌有水銀，分別求三種情況中被封閉氣體a的壓強(qiáng)（p0=76cmHg）.     跟蹤練習(xí)1、如下圖所示，粗細(xì)均勻的豎直倒置的U形管右端封閉，左端開口插入水銀槽中，封閉著兩段空氣柱1和2，已知，外界大氣壓強(qiáng)，求空氣柱1和2的壓強(qiáng)。例2、汽缸截面積為S，質(zhì)量為m的梯形活塞上面是水平的，下面與水平方向的夾角為，如下圖所示，當(dāng)活塞上放質(zhì)量為M的重物而處于靜止。設(shè)外部大氣壓為P0，若活塞與缸壁之間無(wú)摩擦。求汽缸中氣體的壓強(qiáng)。跟蹤練習(xí)2、如圖7所示，有一段12cm長(zhǎng)的汞柱，在均勻玻璃管中封住一定質(zhì)量的氣體，若

2、開口向上將玻璃管放置在傾角為30°的光滑斜面上，在下滑的過(guò)程中被封住氣體的壓強(qiáng)P為（大氣壓強(qiáng)P0=76cmHg）（ ）A. 76cm HgB. 82cm HgC. 88cmHgD. 70cmHg例3、如圖1所示，容器A和B內(nèi)分別裝有氫氣和氧氣，用一段水平細(xì)玻璃管相連，管內(nèi)有一段水銀柱，當(dāng)氫氣的溫度為0，氧氣的溫度為20時(shí)，水銀柱保持靜止判斷在下列情形下，水銀柱將如何移動(dòng)？(1)使氫氣和氧氣的溫度均升高20(2)使氫氣和氧氣的溫度均降低20(3)使氫氣溫度升高10，氧氣溫度升高201 / 11跟蹤練習(xí)3、兩端封閉的U型管中有一些水銀將空氣隔為兩部分，當(dāng)管豎直放置，環(huán)境溫度均勻時(shí)，左、右

3、兩氣柱的長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)1和L2，如圖2所示現(xiàn)將環(huán)境溫度逐漸升高，則 （ ）AL1變長(zhǎng)，L2變短； BL2變長(zhǎng)，L1；變短；CL1和L2不變化； D條件不足，無(wú)法判定例4、如圖所示，兩端開口的U形玻璃管兩邊粗細(xì)不同，粗管B的橫截面積是細(xì)管A的2倍。管中裝入水銀，兩管中水銀面與管口距離均為12cm，大氣壓強(qiáng)為p075cmHg。（1）若用一活塞將細(xì)管A的管口封閉，并緩慢向下推活塞，保持封閉氣體溫度不變，當(dāng)兩管中水銀面高度差為6cm時(shí)，活塞下移的距離為多少？AB（2）若將兩管口均封閉，使細(xì)管A內(nèi)封閉氣體的溫度從t27開始緩慢升高，粗管B內(nèi)氣體溫度不變，當(dāng)兩管中水銀面高度差為6cm時(shí)，A管內(nèi)封閉氣體的溫度

4、為多少？例5、煤氣泄漏到不通風(fēng)的廚房是很危險(xiǎn)的.當(dāng)泄漏的煤氣與廚房的空氣混合，使得 混合后廚房?jī)?nèi)氣體的壓強(qiáng)達(dá)到1.05atm(設(shè)廚房原來(lái)的空氣壓強(qiáng)為1.00 atm)，如果此時(shí)遇 到火星就會(huì)發(fā)生爆炸.設(shè)某居民家廚房的長(zhǎng)高寬為4m×2m×3m.，且門窗封閉.煤氣管道內(nèi) 的壓強(qiáng)為4.00 atm,且在發(fā)生煤氣泄漏時(shí)管內(nèi)壓強(qiáng)保持不變.管道內(nèi)多少升煤氣泄漏到該居民的廚房，遇到火星就會(huì)爆炸？設(shè)煤氣泄漏使得廚房?jī)?nèi)的氣體壓強(qiáng)恰好達(dá)到1.05atm時(shí)遇到了火星并發(fā)生了爆炸.爆炸時(shí)廚房的溫度由常溫迅速上升至2000，估算此時(shí)產(chǎn)生的氣體壓強(qiáng)是標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的多少倍？例6、如圖所示，粗細(xì)均勻，兩端開

5、口的U形管豎直放置，管的內(nèi)徑很小，水平部分BC長(zhǎng)14厘米，一空氣柱將管內(nèi)水銀分隔成左右兩段，大氣壓強(qiáng)相當(dāng)于高為76厘米水銀柱的壓強(qiáng) （1）當(dāng)空氣柱溫度為T0=273開，長(zhǎng)為I0=8厘米時(shí)，BC管內(nèi)左邊水銀柱長(zhǎng)2厘米，AB管內(nèi)水銀柱長(zhǎng)也是2厘米，則右邊水銀柱總長(zhǎng)是多少？（2）當(dāng)空氣柱溫度升高到多少時(shí)，左邊的水銀恰好全部進(jìn)入豎直管AB內(nèi)？（3）當(dāng)空氣柱溫度為490開時(shí)，兩豎直管內(nèi)水銀柱上表面高度各為多少？ 鞏固練習(xí)1、水平放置的氣缸A和B的活塞面積分別為且Sa<Sb，它們可以無(wú)摩擦地沿器壁自由滑動(dòng)，氣缸內(nèi)封有氣體。當(dāng)活塞處于平衡狀態(tài)時(shí)，氣缸A、B內(nèi)氣體的壓強(qiáng)分別為（大氣壓不為零），則下列正確

6、的是（ ）A. B. C. D. 2、如下圖所示，質(zhì)量為M的汽缸放在光滑水平地面上，活塞質(zhì)量為m，面積為S。封住一部分氣體，不計(jì)摩擦，大氣壓強(qiáng)為，若在活塞上加一水平向左的恒力F，求汽缸、活塞共同加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)。（設(shè)溫度不變）3、如圖所示，圓柱形氣缸A、B的直徑相同，B是封閉的，氣缸內(nèi)各部分理想氣體的壓強(qiáng)為p1=0.5×105Pa，p2=1.5×105Pa，外界大氣壓p0=1.0×105Pa，初溫均為27，l1=30cm，l2=16cm，l3=8cm。A、B內(nèi)兩活塞用硬細(xì)桿相連處于靜止?fàn)顟B(tài)，忽略一切摩擦，欲使B內(nèi)兩部分氣體壓強(qiáng)相等，須使A的溫度升高多少?

7、（表示B內(nèi)溫度不變）4、圖中系統(tǒng)由左右連個(gè)側(cè)壁絕熱、底部、截面均為S的容器組成。左容器足夠高，上端敞開，右容器上端由導(dǎo)熱材料封閉。兩個(gè)容器的下端由可忽略容積的細(xì)管連通。 容器內(nèi)兩個(gè)絕熱的活塞A、B下方封有氮?dú)?，B上方封有氫氣。大氣的壓強(qiáng)p0，溫度為T0=273K，連個(gè)活塞因自身重量對(duì)下方氣體產(chǎn)生的附加壓強(qiáng)均為0.1 p0。系統(tǒng)平衡時(shí)，各氣體柱的高度如圖所示?，F(xiàn)將系統(tǒng)的底部浸入恒溫?zé)崴壑?，再次平衡時(shí)A上升了一定的高度。用外力將A緩慢推回第一次平衡時(shí)的位置并固定，第三次達(dá)到平衡后，氫氣柱高度為0.8h。氮?dú)夂蜌錃饩梢暈槔硐霘怏w。求（i）第二次平衡時(shí)氮?dú)獾捏w積；（ii）水的溫度。5、如圖所示，豎

8、直放置的均勻細(xì)U型試管，左側(cè)管長(zhǎng)LOA30cm，右管足夠長(zhǎng)且管口開口，初始時(shí)左管內(nèi)被水銀封閉的空氣柱長(zhǎng)20cm，氣體溫度為27°C，左右兩管水銀面等高。已知大氣壓強(qiáng)為p075cmHg.（1）現(xiàn)對(duì)左側(cè)封閉氣體加熱，直至兩側(cè)水銀面形成10cm長(zhǎng)的高度差.則此時(shí)氣體的溫度為多少攝氏度？（2）保持此時(shí)溫度不變，從右側(cè)管口緩慢加入水銀，則至少加入多少長(zhǎng)度的水銀，可以使得左側(cè)管內(nèi)氣體恢復(fù)最初的長(zhǎng)度？6、如圖（a）所示，長(zhǎng)為52cm粗細(xì)均勻的細(xì)玻璃管的一端開口另一端封閉，在與水平方向成30°角放置時(shí)，一段長(zhǎng)為h20cm的水銀柱封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，管內(nèi)氣柱長(zhǎng)度為L(zhǎng)130cm，大氣壓強(qiáng)

9、p076cmHg，室溫t127?，F(xiàn)將玻璃管沿逆時(shí)針?lè)较蚓徛D(zhuǎn)過(guò)60°，使它下端浸入冰水混合物中，足夠長(zhǎng)的時(shí)間后對(duì)冰水混合物進(jìn)行加熱。（1）求管內(nèi)氣柱長(zhǎng)度的最小值；（2）為了保證水銀不會(huì)從管內(nèi)溢出，求水溫升高的最大值；（3）如果水溫升高到最大值后繼續(xù)加熱，管內(nèi)氣柱長(zhǎng)度的變化與水溫變化是否滿足線性關(guān)系？為什么？7、如圖所示，兩個(gè)可導(dǎo)熱的氣缸豎直放置，它們的底部由一細(xì)管連通（忽略細(xì)管的容積）。兩氣缸各有一活塞，質(zhì)量分別為和，活塞與氣缸壁無(wú)摩擦?；钊南路綖槔硐霘怏w，上方為真空。當(dāng)氣體處于平衡狀態(tài)時(shí)，兩活塞位于同一高度h。（已知=3m,=2m）（1）在兩活塞上同時(shí)各放一質(zhì)量為m的物塊，求氣體

10、再次達(dá)到平衡后兩活塞的高度差（假定環(huán)境的溫度始終保持為）。（2）在達(dá)到上一問(wèn)的終態(tài)后，環(huán)境溫度由緩慢上升到T，試問(wèn)在這個(gè)過(guò)程中，氣體對(duì)活塞做了多少功？氣體是吸收還是放出了熱量？（假定在氣體狀態(tài)變化過(guò)程中，兩物塊均不會(huì)碰到氣缸頂部）參考答案例1、    答案：（a）71cmHg (b)71cmHg (c)66cmHg 跟蹤練習(xí)1、解析：設(shè)空氣柱1和2的壓強(qiáng)分別為，選水銀柱和下端管內(nèi)與水銀槽內(nèi)水銀面相平的液片a為研究對(duì)象，根據(jù)帕斯卡定律，氣柱1的壓強(qiáng)通過(guò)水銀柱傳遞到液片a上，同時(shí)水銀柱由于自重在a處產(chǎn)生的壓強(qiáng)為，從而知液片a受到向下的壓力為，S為液片a的面積。液片a很

11、薄，自重不計(jì)，液片a受到向上的壓強(qiáng)是大氣壓強(qiáng)通過(guò)水銀槽中的水銀傳遞到液片a的，故液片a受到向上的壓力為。因整個(gè)水銀柱處于靜止?fàn)顟B(tài)，故液片a所受上、下壓力相等，即，故氣柱1的壓強(qiáng)為。通過(guò)氣柱2上端畫等高線AB，則由連通器原理可知：。再以水銀柱的下端面的液片b為研究對(duì)象，可求得空氣柱2的壓強(qiáng)為（與求同理）。點(diǎn)評(píng)：求靜止液體封閉氣體的壓強(qiáng)時(shí)，一般選取最低液面和與氣體相關(guān)聯(lián)的液柱為研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析，列平衡方程較簡(jiǎn)單。例2、取活塞和重物為研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析：受重力，活塞受到大氣豎直向下的壓力，同時(shí)也受到封閉氣體對(duì)活塞的推力，方向跟活塞斜面垂直，如下圖所示。同時(shí)右缸壁對(duì)活塞有彈力N作用，方向水平

12、向左，它們處于平衡狀態(tài)，符合共點(diǎn)力平衡的條件，即合力等于零。所以在數(shù)值上與N的合力等于，且反向。點(diǎn)評(píng)：此類問(wèn)題解法的實(shí)質(zhì)，就是將求解氣體的壓強(qiáng)問(wèn)題，轉(zhuǎn)化為力學(xué)平衡問(wèn)題處理。靜力平衡法只適用于熱學(xué)系統(tǒng)處于靜止或勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)封閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算。跟蹤練習(xí)2、解析：設(shè)水銀柱質(zhì)量為m，橫截面積為S。水銀柱受四力：重力mg，斜面的支持力FN，大氣壓力為P0S和封閉氣體壓力PS，受力分析如圖8所示，玻璃管和水銀柱組成的系統(tǒng)的加速度，由牛頓第二定律有解得故選項(xiàng)A正確。例3、解：原來(lái)水銀柱靜止，說(shuō)明氫氣和氧氣的壓強(qiáng)相等，即pA=pB=p0.當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，假設(shè)水銀柱不動(dòng)，根據(jù)(1)式對(duì)三種情況分析如下：(1)

13、0TATB，TA=TB=20K0，pApB0，水銀柱將向右移動(dòng).(2)0TATB，TA=TB=-20K0，0pApB，即pApB，水銀柱將向左移動(dòng)pBpA0，水銀柱將向左移動(dòng).跟蹤練習(xí)3、解：假設(shè)左、右兩氣柱的長(zhǎng)度不變，在p-T圖上作出兩條等容線，如圖3所示.原來(lái)在相同溫度下，p2p1，所以斜率較大的等容線2為氣體2的等容線，斜率較小的等容線1為氣體1的等容線當(dāng)升高相同的溫度T時(shí)，p2p1，因此右邊水銀面上升，左邊水銀面下降，故正確答案為(B)從圖象還不難看出，若左、右兩邊空氣的溫度均降低T，則因p2p1，所以右邊水銀面下降，左邊水銀面上升，正確答案將為(A)例4例5、鞏固練習(xí)1、 BCD2、

14、 解析：用水平外力F拉活塞時(shí)，當(dāng)汽缸內(nèi)體積不變時(shí)，以活塞和汽缸氣體整體為研究對(duì)象，受力分析，再以活塞為研究對(duì)象，受力分析，水平方向受到水平向右的力，水平向左的力F和向左的大氣壓力，系統(tǒng)在水平方向上列牛頓第二定律方程對(duì)活塞由牛頓第二定律得將加速度的值代入得。 點(diǎn)評(píng)：用這種方法計(jì)算氣體的壓強(qiáng)時(shí)，必須注意單位的統(tǒng)一，否則容易出錯(cuò)，特別是與加速液體相連接的氣體的壓強(qiáng)計(jì)算，如果壓強(qiáng)以厘米汞柱為單位，要使其單位轉(zhuǎn)化為用作單位。3、解析：因活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)，由平衡條件得，(p0p1)S=(p2p2)S 代入數(shù)據(jù)得p3=1.0×105Pa（2分）對(duì)B內(nèi)左側(cè)氣體有p2l2S=pl2/S（2分）對(duì)B內(nèi)右

15、側(cè)氣體有p3l3S=pl3/S（2分）又l2+l3=l2/+l3/=（16+8）cm=24cm（2分）聯(lián)立得l3/=6cm（2分）活塞右移x=l3l3/=2cm，當(dāng)B內(nèi)兩側(cè)壓強(qiáng)相等時(shí)，對(duì)活塞由平衡條件得，(p1/p0)S=(pp0)S解得p1/=p0=1.0×105Pa（2分）對(duì)A內(nèi)氣體由理想氣體的狀態(tài)方程得，p1l1S/T1= p1/l1/S/T1/，其中l(wèi)1/=(30+2)cm=32cm即有0.5×30S/300=1×32S/T1/解得T1/=640K（2分）A內(nèi)溫度升高T=T1/T1=340K（2分）4、5、7、【解析】設(shè)左、右活塞的面積分別為A/和A，由于氣體處于平衡狀態(tài)，故兩活塞對(duì)氣體的壓