2018届高三物理第二轮复习：热学学案

1、2018 届高三物理第二轮复习：热学学案1 / 102018 届高三物理第二轮复习热学学案含答案目的：1、掌握压强的计算；2、能分析清楚是什么状态变化并能列出方程重点：压强计算及状态变化分析难点：一、例题分析例 1、如图示，外界大气压 Po=76cmHg, U 型管左端水银封闭一段气体，右端开口，用水银封闭一段气体气体的压强 PA=_ cmHg例 2.如图，一固定的竖直密闭气缸有一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞，已知大活塞的质量为m 2.50kg，横截面积为s = 80.0cm，小活塞的质量为m2= 1.50kg，2横截面积为s = 40.0cm；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为

2、丨=40.0cm，气缸外大气5压强为p =1.00 10 Pa，缸内封闭有温度为 T=300K 的气体.初始时大活塞与大圆筒底部相距1,忽略两活塞与气缸壁之间的摩擦，重力加速度g取10m/s2.此时缸内气压多大？若2给两活塞间封闭气体升温至T1=325K,缸内气压多大？活塞移动的距离？例 3、如图所示，两端封闭的 U 形玻璃管，内径均匀，两边水银柱等高。水银柱上方封闭的空气柱长度 11= 30 cm ,2= 38 cm，现从阀门 C 处缓慢注入水银，结果左管中水银面上升 5 cm, 右管状态变化分析A 被,则 A 部分2018 届高三物理第二轮复习：热学学案2 / 10中水银面上升 6 cm,

3、求封闭端气体原来的压强。门2018 届高三物理第二轮复习：热学学案3 / 10例 4、在室温条件下研究等容变化，实验装置如图所示，由于不慎使水银压强计左管水银面下 h= 10 cm 处有长为 1 = 4 cm 的空气柱。开始时压强计的两侧水银柱最高端均在同一水平面，温度计读数为 7C,后来对水加热，使水温上升到77C，并通过调节压强计的右管,使左管水银面仍在原来的位置。若大气压P0=76cmHg，求:(1) 加热后左管空气柱的长度I;(2) 加热后压强计两管水银面的高度差Aho、相关练习1、一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明玻璃板，集热器容积为V),开始时内部封闭气体的压强为

4、po。经过太阳暴晒，气体温度由To=3OOK 升至 T1=350K。(1) 求此时气体的压强。2018 届高三物理第二轮复习：热学学案4 / 10出气口(2)保持 T1=350K 不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到p。求集热器内剩余气 体的质量与原来总质量的比值。判断在抽气过程中剩余气体是吸热还是放热，并简述原因。2018 届高三物理第二轮复习：热学学案5 / 102、图中系统由左右两个侧壁绝热、 底部截面均为 S 的容器组成。左容器足够高，上端敞开， 右容器上端由导热材料封闭。两个容器的下端由可忽略容积的细管连通。容器内两个绝热的活塞 A、B 下方封有氮气，B 上方封有氢气。大气的压

5、强Po,温度为 TO=273K,两个活塞因自身重量对下方气体产生的附加压强均为0.1 Poo系统平衡时，各气体柱的高度如图所示。现将系统的底部浸入恒温热水槽中，再次平衡时A 上升了一定的高度。用外力将A 缓慢推回第一次平衡时的位置并固定，第三次达到平衡后，氢气柱高度为 0.8h。氮气和氢气均可视 为理想气体。求(1) 第二次平衡时氮气的体积;(2) 水的温度。2018 届高三物理第二轮复习：热学学案6 / 103、如图所示，内径均匀，截面积为5 cm2的 U 形薄玻璃管，右侧 B 管管口封闭，左侧 A 管上端开口，管中装入水银，并在管口装配有光滑的、质量不计的活塞，使两管中均封入l =11 c

6、m 长的空气柱。活塞上、下气体的压强都是po= 76 cmHg=1.01x105Pa,这时两管内水银面的高度差 h = 6 cm,外界环境温度不变。今用细绳缓慢地向上拉活塞，使两管中水银面相平，求：(1) 活塞在 A 管中向上移动的距离是多少；(2) 这时力 F 应多大才能使活塞静止在该位置上。2018 届高三物理第二轮复习：热学学案7 / 102018 届高三物理第二轮复习热学学案答案目的：1、掌握压强的计算；2、能分析清楚是什么状态变化并能列出方程 重点：力分析及状态变化分析难点：状态变化分析 一、例题分析例 1、如图示，外界大气压 Po=76cmHg, U 型管左端 A 被水银封闭一段气

7、体，右端开口，用水银封闭一段气体，则 A 部分气体的压强 PA=_ cmHg例 1、设右管内圭寸闭气体为 B 部分，以 B 气体上面水银柱为研究对象，分析其力。 的压强：P从左管分析，则 B 部分气体压强：PB= PA+ 12比较上两式可得：PA= 72 cmHg例 2.如图，一固定的竖直密闭气缸有一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞，已知大活塞的质量为2.50kg,横截面积为s = 80.0cm,小活塞的质量为1.50kg,横截面积为 足=40.0cm；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为丨=40.0cm，气缸外大气压强为p=1.00 105Pa,缸内封闭有温度为 T=300K 的气体

8、.初始时大活塞与大圆筒底部相 距丄，忽略两活塞与气缸壁之间的摩擦，重力加速度g取10m/s2.此时缸内气压多大？若2给两活塞间封闭气体升温至 T1=325K,缸内气压多大？活塞移动的距离？Pi Si+ PoS2= PoS1+PiS2+ mig +m2g(2)、因为在温度升高过程中两活塞整体所受力情况没有改变，所以当温度升高中缸内气 压仍然为Pi=i.ixio5Pa17.Fj11/U1kB= P0+8即：PB= 76 + 8 =84 cmHg例 2 解析：( (1)、设封闭气体的压强 Pi.将两活塞视为一整体！整体受力平衡:P0S1得:mpm?gS1 -S2Pi=i.ixi05Pa。1-S2PS

9、2Im1g+m2gB 气体2018 届高三物理第二轮复习：热学学案8 / I0(3)、以封闭气体为对象，设活塞上移x2018 届高三物理第二轮复习：热学学案9 / 10、+ll初态：VSiS222末态：V = (- x) Si(- x) S22 2由盖吕萨克定律得：V1V2Ti 2得: x=5cm例 3、如图所示，两端封闭的 U 形玻璃管，内径均匀，两边水银柱等高。水银柱上方封闭的 空气柱长度 li= 30 cm ,2= 38 cm，现从阀门 C 处缓慢注入水银，结果左管中水银面上升 5 cm, 右管中水银面上升 6 cm,求封闭端气体原来的压强。Ti= T =300KT2=325K例 3 解

10、析：设原来两部分气体压强都为初态左管中气体的体积Vi=liS,po（因水银面等高）,右管中气体体积V2=12S0末状态左管的气体压强pi,右管气体压强为3=Pi i ,左管的气体体积为V= (li 5) S,右管气体体积V= (l2 6) S,根据玻意耳定律:左管中气体：poliS=pi(li 5)S即：30po= 25pi右管中气体：pol2S= (pi i)(l2 6)S即：38po= 32pi 32联立式得pi= 96 cmHg5P0=6pi=80 cmHg。2018 届高三物理第二轮复习：热学学案10 / I0例 4、在室温条件下研究等容变化，实验装置如图所示，由于不慎使水银压强计左管

11、水银面下 h= 10 cm 处有长为 1 = 4 cm 的空气柱。开始时压强计的两侧水银柱最高端均在同一水平面，温度计读数为 7C,后来对水加热，使水温上升到77C，并通过调节压强计的右管,使左管水银面仍在原来的位置。若大气压P0=76cmHg，求:(1) 加热后左管空气柱的长度I;(2) 加热后压强计两管水银面的高度差Aho例 4 解析：研究的对象为两部分气体，一部分为球形容器中的气体A,这部分气体做的是等容变化。另一部分气体 B,即为压强计左管中封入的气体，这部分气体做的是等温变化。(1)根据题意pB=Po+ (h+I) = (76 + 10 + 4) cmHg = 90 cmHg而PA=

12、PB h= 80 cmHgPAPA；A部分气体在做等容变化时，根据查理定律，有=B部分气体的压强PB；= PA；+ 10= 110 cmHg 根据玻意耳定律pBV?=PBV3” E ,PBI90X4解得l=-= cm = 3.27 cm。PB110(2)压强计左、右两管水银面之差Ah,有Ah+10+3.27+76=110解得Ah= (110 10 3.27 76) cm = 20.73 cm。1、一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明玻璃板，集热器容积为V),开始时内部封闭气体的压强为pc。经过太阳暴晒，气体温度由To=300K 升至=350K。解得PA；273 + 77x80

13、cmHg= 100 cmHg相关练习273 + 72018 届高三物理第二轮复习：热学学案11 / 10(1)求此时气体的压强。2018 届高三物理第二轮复习：热学学案12 / 10(2)保持 T1=350K 不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到po。求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值。判断在抽气过程中剩余气体是吸热还是放热，并简述原因。(2)若气体总质量不变，保持温度T=350K 不变，则由玻意耳定律有出气口练习 1 解析：器 T，解得：-6“进气口2018 届高三物理第二轮复习：热学学案13 / 10得 V =7v06v0体积对应气体的总质量M6现在实际 V0体积对应气体的质

14、量 m根据 W+Q= U,以内 T 不变，所以 U=0。因为体积膨胀，所以 W 为负，所以 Q 为 正，吸热。2、图中系统由左右两个侧壁绝热、底部截面均为 S 的容器组成。左容器足够高，上端敞开，右容器上端由导热材料封闭。两个容器的下端由可忽略容积的细管连通。容器内两个绝热的活塞 A、B 下方封有氮气，B 上方封有氢气。大气的压强P0,温度为 T=273K,两个活塞因自身重量对下方气体产生的附加压强均为0.1 p。系统平衡时，各气体柱的高度如图所示。现将系统的底部浸入恒温热水槽中，再次平衡时A 上升了一定的高度。用外力将A 缓慢推回第一次平衡时的位置并固定，第三次达到平衡后，氢气柱高度为 0.

15、8h。氮气和氢气均可视为理想气体。(1)第二次平衡时氮气的体积;(2)水的温度。练习 2【解析】34.物理一一选修 3-3( 15 分)(1)考虑氢气的等温过程。该过程的初态压强为po体积为 hS,末态体积为 0.8hS。设末态的压强为 P ,由玻意耳定律得Pohs0.8hS-1.25 Po活塞 A 从最高点被推回第一次平衡时位置的过程是PV2018 届高三物理第二轮复习：热学学案14 / 101.1Po，体积为 V;末态的压强为P，体积为V，则p = p 0.1 po= 1.35poV =2.2hS该过程的初态体积和温度分别为2hST，由盖-吕萨克定律得3、如图所示，内径均匀，截面积为5 c

16、m2的 U 形薄玻璃管，右侧 B 管管口封闭，左侧 A 管上端开口，管中装入水银，并在管口装配有光滑的、质量不计的活塞，使两管中均封入l =11 cm 长的空气柱。活塞上、下气体的压强都是p0= 76 cmHg=1.01x105pa,这时两管内水银面的高度差 h = 6 cm,外界环境温度不变。今用细绳缓慢地向上拉活塞，使两管中水银面相平，求：(1) 活塞在 A 管中向上移动的距离是多少；(2) 这时力 F 应多大才能使活塞静止在该位置上。练习 3 解析(1)A 部分气体原状态压强 PA=76 cmHg ,体积为 VA=IS,末状态压强 PA；体 积VA= I S。B 部分气体原状态压强PB= PA h，体积 VB=IS,末状态压强 PB=PA,体积 VB= (l + 2)S,根据玻意耳定律，有 PAVA=PAVA，即76x11S=PAISPBVB=pBVB:即(76 6)x11S= PA； (14；)S 联立得76=匸，解得 1= 15.2 cm7014等温过程。该过程的初态压强为由玻意耳定律得V =