【步步高】（新课标）高中物理 第八章 气体 章末总结学案 新人教版选修33.doc

章末总结一、气体实验定律和理想气体状态方程的应用1玻意耳定律、查理定律、盖吕萨克定律可看成是理想气体状态方程在t恒定、v恒定、p恒定时的特例2正确确定状态参量是运用气体实验定律的关键3求解压强的方法：(1)在连通器内灵活选取等压面，由两侧压强相等列方程求气体压强(2)也可以把封闭气体的物体(如液柱、活塞、汽缸等)作为力学研究对象，分析受力情况，根据研究对象所处的不同状态，运用平衡条件或牛顿第二定律列式求解4注意气体实验定律或理想气体状态方程的适用条件，即适用于定质量的气体，对打气、抽气、灌气、漏气等变质量问题，巧妙地选取对象，使变质量的气体问题转化为定质量的气体问题例1如图1所示，两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同汽缸直立放置，汽缸底部和顶部均有细管连通，顶部的细管带有阀门k.两汽缸的容积均为v0，汽缸中各有一个绝热活塞(质量不同，厚度可忽略)开始时k关闭，两活塞下方和右活塞上方充有气体(可视为理想气体)，压强分别为p0和p0/3；左活塞在汽缸正中间，其上方为真空；右活塞上方气体体积为v0/4.现使汽缸底与一恒温热源接触，平衡后左活塞升至汽缸顶部，且与顶部刚好没有挤压；然后打开k，经过一段时间，重新达到平衡已知外界温度为t0，不计活塞与汽缸壁间的摩擦求：图1(1)恒温热源的温度t；(2)重新达到平衡后，左汽缸中活塞上方气体的体积vx.解析(1)设左、右活塞的质量分别为m1、m2，左、右活塞的横截面积均为s由活塞平衡可知：p0sm1gp0sm2g得m2gp0s打开阀门后，由于左边活塞上升到顶部，但对顶部无压力，所以下面的气体发生等压变化，而右侧上方气体的温度和压强均不变，所以体积仍保持v0不变，所以当下面接触温度为t的恒温热源稳定后，活塞下方体积增大为(v0v0)，则由等压变化：解得tt0(2)如图所示，当把阀门k打开重新达到平衡后，由于右侧上部分气体要充入左侧的上部，且由两式知m1gm2g，打开活塞后，左侧活塞降至某位置，右侧活塞升到顶端，汽缸上部保持温度t0等温变化，汽缸下部保持温度t等温变化设左侧上方气体压强为p，由pvx，设下方气体压强为p2：pp2，解得p2pp0所以有p2(2v0vx)p0联立上述两个方程有6vv0vxv0，解得vxv0，另一解vxv0，不合题意，舍去答案(1)t0(2)v0例2如图2所示，一定质量的气体放在体积为v0的容器中，室温为t0300 k，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76 cm，右室容器中连接有一阀门k，可与大气相通(外界大气压等于76 cmhg)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300 k分别加热到400 k和540 k时，u形管内两边水银面的高度差各为多少？解析(1)初始时，pa0p0gh2 atm，va0v0/3打开阀门后，a室气体等温变化，pa1 atm，体积为va，由玻意耳定律得pa0 va0pavavav0(2)假设打开阀门后，气体从t0300 k升高到t时，活塞c恰好到达容器最右端，即气体体积变为v0，压强仍为p0，即等压过程根据盖吕萨克定律得tt0450 k因为t1400 kt1.(2)在p图中，直线的斜率越大，温度越高，如图乙所示，t2t1.图42.等容线在pt图中，直线的斜率越大，体积越小，如图4所示，v2v1.3等压线在vt图中，直线的斜率越大，压强越小，如图5所示p2p1.图5例3图6一定质量的理想气体，在状态变化过程中的pt图象如图6所示在a状态时的体积为v0，试画出对应的vt图象和pt图象解析对气体ab的过程，根据玻意耳定律，有p0v03p0vb，则vbv0.由此可知a、b、c三点的状态参量分别为：a：p0、t0、v0；b：3p0、t0、v0；c：3p0、3t0、v0.vt图象和pv图象分别如图甲、乙所示答案见解析图图71(气体实验定律的应用)图7为伽利略设计的一种测温装置示意图，玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有一定质量的空气若玻璃管内水柱上升，则外界大气的变化可能是()a温度降低，压强增大b温度升高，压强不变c温度升高，压强减小d温度不变，压强减小答案a解析对被封闭的一定质量的空气进行研究，当水柱上升时，封闭空气的体积v减小，结合理想气体状态方程c得，当外界大气压强p0不变时，封闭空气的压强p减小，则温度t一定降低，b选项不可能当外界大气压强p0减小时，封闭空气的压强p减小，则温度t一定降低，c、d选项均不可能当外界大气压强p0增大时，封闭空气的压强p存在可能增大、可能不变、可能减小三种情况当封闭空气的压强p增大时，温度t可能升高、不变或降低；当封闭空气的压强p不变时，温度t一定不变；当封闭空气的压强p减小时，温度t一定降低故只有选项a可能2(气体实验定律的应用)容积为1 l的烧瓶，在压强为1.0105 pa时，用塞子塞住，此时温度为27 ；当把它加热到127 时，塞子被打开了，稍过一会儿，重新把塞子塞好(塞子塞好时瓶内气体温度仍为127 ，压强为1.0105 pa)，把273 视作0 k求：(1)塞子打开前，烧瓶内的最大压强；(2)最终瓶内剩余气体的质量与原瓶内气体质量的比值答案(1)1.33105 pa(2)解析(1)塞子打开前：选瓶中气体为研究对象初态有p11.0105 pa，t1300 k末态气体压强设为p2，t2400 k由查理定律可得p2p11.33105 pa.(2)设瓶内原有气体体积为v，打开塞子后在温度为400 k、压强为1.0105 pa时气体的体积为v由玻意耳定律有p2vp1v可得vv故瓶内所剩气体的质量与原瓶内气体质量的比值为.图83(气体实验定律应用)内壁光滑的导热汽缸竖直浸放在盛有冰水混合物的水槽中，用不计质量的活塞封闭压强为1.0105 pa、体积为2.0103 m3的理想气体，现在活塞上方缓慢倒上沙子，使封闭气体的体积变为原来的一半，然后将汽缸移出水槽，缓慢加热，使气体温度变为127 .(1)求汽缸内气体的最终体积；(2)在图8上画出整个过程中汽缸内气体的状态变化(外界大气压强为1.0105 pa)答案(1)1.47103