高中物理选修33精品学案第八章气体Word下载.docx

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例1　如图1所示，足够长的圆柱形汽缸竖直放置，其横截面积为1×

10－3m2，汽缸内有质量m＝2kg的活塞，活塞与汽缸壁密封良好，不计摩擦．开始时活塞被销子K销于图中位置，离缸底12cm，此时汽缸内密闭气体的压强为1.5×

105Pa，温度为300K．外界大气压为1.0×

105Pa，g＝10m/s2.

图1

（1）现对密闭气体加热，当温度升到400K时，其压强为多大；

（2）达到问题

（1）的条件时拔去销子K，活塞开始向上运动，当它最后静止在某一位置时，汽缸内气体的温度为360K，则这时活塞离缸底的距离为多少？

[答案]　

（1）2.0×

105Pa　

（2）18cm

[解析]　

（1）气体体积不变，由查理定律得

＝

，即

解得：

p2＝2.0×

105Pa.

（2）p3＝p0＋

＝1.2×

105Pa，T3＝360K

设气体温度为360K时活塞离缸底的距离为l3，由理想气体状态方程得

，V1＝l1S，V3＝l3S

l3＝18cm.

例2　如图2所示，一定质量的理想气体被封闭在体积为V0的容器中，室温为T0＝300K，有一光滑导热活塞C（不占体积）将容器分成A、B两室，B室的体积是A室的两倍，A室容器上连接有一U形管（U形管内气体的体积忽略不计），两边水银柱高度差为76cm，B室容器中连接有一阀门K，可与大气相通（外界大气压等于76cmHg）．求：

图2

（1）将阀门K打开后，A室的体积变成多少？

（2）打开阀门K后将容器内的气体从300K分别加热到400K和540K时，U形管内两边水银面的高度差各为多少？

[答案]　

（1）

V0　

（2）0　15.2cm

[解析]　

（1）初始时，pA0＝p0＋ph＝152cmHg，VA0＝

打开阀门后，A室气体做等温变化，pA＝76cmHg，体积为VA，由玻意耳定律得

pA0VA0＝pAVA

VA＝

V0.

（2）假设打开阀门后，气体温度从T0＝300K升高到T时，活塞C恰好到达容器最右端，气体体积变为V0，压强仍为p0，即等压变化过程．

根据盖—吕萨克定律

得

T＝

T0＝450K

因为T1＝400K<

450K，所以pA1＝p0，水银柱的高度差为零．

从T＝450K升高到T2＝540K为等容变化过程．根据查理定律得

，解得pA2＝

91.2cmHg.

T2＝540K时，p0＋ph′＝91.2cmHg，得

ph′＝15.2cmHg

故水银面高度差h′＝15.2cm.

二、气体图象问题的综合应用

要会识别图象反映的气体状态的变化特点，并且熟练进行图象的转化，理解图象的斜率、截距的物理意义．当图象反映的气体状态变化过程不是单一过程，而是连续发生几种变化时，注意分段分析，要特别关注两阶段衔接点的状态．

例3　一定质量的理想气体，在状态变化过程中的p－T图象如图3所示．在A状态时的体积为V0，试画出对应的V－T图象和p－V图象．

图3

[答案]　见[解析]图

[解析]　对气体A→B的过程，根据玻意耳定律，有p0V0＝3p0VB，则VB＝

V0，C→A是等容变化．由此可知A、B、C三个状态的状态参量分别为：

A：

p0、T0、V0；

B：

3p0、T0、

V0；

C：

3p0、3T0、V0.

V－T图象和p－V图象分别如图甲、乙所示．

例4　（多选）一定质量的理想气体的状态变化过程的p－V图象如图4所示，其中A是初状态，B、C是中间状态，A→B是等温变化，如将上述变化过程改用p－T图象和V－T图象表示，则下列各图象中正确的是（　　）

图4

[答案]　BD

[解析]　在p－V图象中，由A→B，气体经历的是等温变化过程，气体的体积增大，压强减小；

由B→C，气体经历的是等容变化过程，根据查理定律

，pC>

pB，则TC>

TB，气体的压强增大，温度升高；

由C→A，气体经历的是等压变化过程，根据盖—吕萨克定律

，VC>

VA，则TC>

TA，气体的体积减小，温度降低．A项中，B→C连线不过原点，不是等容变化过程，A错误；

C项中，B→C体积减小，C错误；

B、D两项符合全过程．综上所述，正确[答案]选B、D.