物理选修3-3 气体

《物理选修3-3 气体》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理选修3-3 气体（10页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、物理选修3-3-气体一、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1. 1atm= 1。01X105pa= 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）: 1m3= 103 l= 106ml . 热力学温度T= t+273.154. 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

2、/u5. 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、典型例题例1.已知大气压强为PcmHg, 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，poS=PS；在图 中:pS+G=pS, poS+PghS=pS取cmHg（厘米汞柱）为压强单位则有：p= p+h；同理，图 中试管内气体的压强为:P= ph；采用正交分解法解得:图中：p= R

3、+hsinO；图 中:p=pohsinO；图中取高出槽的汞柱为研究对象，可得到:p= poh；图中取与管内气体接触的水银面(无质量)为研究对象:P0S+PghS=pSp= p0+h 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8.3 1所示，甲 中装有与 甲 乙图 8.3-1容器等体积的水，乙中充满空气，试问:(1)两容器各侧壁

4、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：(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度不变，所以器壁各处的压强不发生 变化。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3.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

5、段时间后再打开阀门，问会不会再有气体喷出？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:此题有两个过程，第一次相当于绝热膨胀过程，第二次是等容升温。例4 .一房间内，上午10时的温度为15oC,下午2时的温度为25oC，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

6、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：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.点评：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5 .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B.A.气体的压强变大气体的体积变小 开始封闭气体的压强

7、D.C.气体的体积变大 解析：由活塞的受力分析可知，Pi=P0mg/s,而气缸稍微倾斜一点后， 封闭气体的压强P2=P0mgcos 9 /s ,气体的压强变小+ SS图 8.3-2SP0图8.3-3由查理定律可知,一定质量的理想气体在体积不变时，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to=C;如果温度能降低到to,那么气体的压 强将减小到 Pa。-273 0t(C)一定质量的理想气体在等容变化过程中测得，气体在0C时的压强为P0, P10,则气体在21C时的压强在下述各表达式中正确的是（A、P = P +二 b、P = P +i0P C、P = P +i

8、i io 273ii o 273ii io 27310C时的压强为 ）D、P = 284 Pii 283 io如图所示,4端封闭有气体的U形玻璃管倒插入水银槽中，当温度为Ti时，管中水银面处在M处，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。 Ti时管中气体压强小于T2时管中气体压强C。TI3所以PApB故活塞向右移动。如图所示，上端开口的光滑圆柱形气缸竖直放置，截面积为40cm2的活塞将一定质量的气 体和一形状不规则的固体A封闭在气缸内.在气缸内距缸底60cm处设有a、b两限制装置， 使活塞只能向上滑动.开始时活塞搁在a、b上，

9、缸内气体的压强为p0（p0=1.0X105 Pa为大 气压强），温度为300K.现缓慢加热汽缸内气体，当温度为330K，活塞恰好离开a、b;当温 度为360K时，活塞上升了 4cm.求：（1）活塞的质量（2）物体A的体积解：设物体A的体积为V,气体的状态参量为：T = 300K pi = 1.0x 105Pa 匕=60x40-AV T = 330K p2 = （1.0x105 +）PaV = V T = 360K p = p V = 64x40一AV 气体从状态1到状态2为等容过213323程:T = T代入数据m=4kg气体从状态2到状态3为等压过程：V = V代入数据得1223AV = 6

10、40cm3一根两端开口、粗细均匀的长直玻璃管横截面积为S=2X103m2,竖直插入水面足够宽广 的水中。管中有一个质量为m=0o 4kg的密闭活塞，封闭一段长度为L0=66cm的气体，气 体温度T0=300K，如图所示。开始时，活塞处于静止状态，不计活塞与管壁间的摩擦。外界 大气压强P0 = 1。0X105Pa，水的密度p=1。0X103kg/m3,试问：（1）开始时封闭气体的压强多大？ （2）现保持管内封闭气体温度不变，用竖直向上的力 F缓慢地拉动活塞。当活塞上升到某一位置时停止移动，此时F=6。0N，则这时管内外水 面高度差为多少？管内气柱长度多大？（3）再将活塞固定住，改变管内气体的温度

11、，使管 内外水面相平，此时气体的温度是多少？mg0 4 x 10(1) 当活塞静止时，P = P + 专= 1.0 x 105 + = 1.02 x 105( Pa)(2) 当 F=6.0N 时，有10、2 *10-3p= p + mLP = P -p gh由玻意耳定律气柱长度0.4 x 10 - 6.0=1.0 x 105 += 9.9 x 104 (Pa )2 x 10-3h = V = L0 x 105-99 x 104 = eg) p g1.0 x 103 x 100 S管内外液面的高度差 P1L1S=P2L2ST P T1.02 x105L = L =x2 P 19.9 x104一房

12、间内，上午10时的温度为150C,下午2时的温度为250C，假定大气压无变化，则下午66 = 68(cm)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.空气质量增大由于房间与外界相通，外界大气压无变化,B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（）A.气体的压强变大B气体的压强变小C.气体的体积变大D.气体的体积变小由活塞的受力分析可知，开始封闭气体的压强P1=Pmg/s，而气缸图 8.3-

13、2倾斜一点后，封闭气体的压强P2=Pmgcos 6/s,由于PiVP2,而温度不变，由气态方程，1|1则 V2VV1，故 AD 正确.T | /I变，把玻璃管稍向上提起一段距离，则（）（A） h,l均变大 （B） h,l均变小如图，玻璃管内封闭了一段气体，气柱长度为/，管内外水银面高度差为，若温度保守不（C） h变大l变小 （D）h变小l变大根据pl = c , l变大，p变小，根据p = p0 -Pgh , h变大，选D。气体的温度为C。如图，上端开口的圆柱形气缸竖直放置，截面积为5*10-3m2，一定质量的气体被质量为 2.0kg的光滑活塞封闭在气缸内，其压强为 pa（大气压强取1.01*

14、105pa，&取10m/ s2 ）。 若从初温27oc开始加热气体，使活塞离气缸底部的高度由0.5m缓慢变为0。51m，则此时解析：P = P + 捋=1.41x 105 pa 当=牛，T2=306K，t2=33C 0 ST T如图所示，一定质量的理想气体密封在绝热（即与外界不发生热交换）容器中，容器内装 有一可以活动的绝热活塞.今对活塞施以一竖直向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减小。若忽略活塞与容器壁间的摩擦力，则被密封的气体。（填选项 前的字母）A.温度升高，压强增大，内能减少B.温度降低，压强增大，内能减少C.温度升高，压强增大，内能增加D.温度降低，压强减小，内能

15、增加 图3是密闭的气缸，外力推动活塞P压缩气体，对缸内气体做功800J，同时气体向外界放热200J，缸内气体的（）A.温度升高，内能增加600JB、温度降低，内能增加600JC。温度降低，内能增加600JD、温度降低，内能减少200J 外力F做正功，W0；绝jp,yQ=0；由热力学第一定律U=Q+W0，内能增 加，温度升高；另外，由T=可以判断出压强增大.选C由 W + Q = AU 得：KU = 800J + （-200J） = 600J，一定质量的理想气体的内能大小只与温度有关，AU 0故温度升高，选A.如图5所示，一定质量的理想气体被活塞封闭在可导热的汽缸内，活塞相对于底部的高度为 h,

16、可沿汽缸无摩擦地滑动.取一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上.沙子倒完时，活塞下 降了 h/4,再取相同质量的一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上.外界大气的压强和温度始终保持不变，求此次沙子倒完时活塞距汽缸底部的高度.设大气和活塞对气体的总压强为P0，加一小盒沙子对气体产生的压强为p,由玻意耳定律得p0h=(p0 )(h -错误!h)，式得=错误!p0再加一小盒沙子后,气体的压强变为P0 + 2p,设第二次加沙子后，活塞相对于底部的高度为hp0h=( p0 + 2p)h ，立式解得h=错误!h。空气压缩机在一次压缩过程中,活塞对汽缸中的气体做功为2.0X105 J,同时气体的内能增加了 1.5X105 J.试问:（1）此压缩过程中，气体.或“放出”）的热量等于J.（2）若一定质量的理想气体分别按如图6所示（选填“吸收的三种不同过程变化，其中表示等压变化的是（选填“A、“B”或“C”），该过程中气体的内能一（选填“增加”、“减少”或“不变”）.(1)放出5X104(2)C增加