（江蘇專版）2018版高中物理 第八章 氣體章末總結(jié)學(xué)案 新人教版選修3-3

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1、 第八章 氣體 章末總結(jié) 一、氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用 1．玻意耳定律、查理定律、蓋—呂薩克定律可看成是理想氣體狀態(tài)方程在T恒定、V恒定、p恒定時(shí)的特例． 2．正確確定狀態(tài)參量是運(yùn)用氣體實(shí)驗(yàn)定律的關(guān)鍵． 求解壓強(qiáng)的方法：(1)在連通器內(nèi)靈活選取等壓面，由兩側(cè)壓強(qiáng)相等列方程求氣體壓強(qiáng)．(2)也可以把封閉氣體的物體(如液柱、活塞、汽缸等)作為力學(xué)研究對(duì)象，分析受力情況，根據(jù)研究對(duì)象所處的不同狀態(tài)，運(yùn)用平衡條件或牛頓第二定律列式求解． 3．注意氣體實(shí)驗(yàn)定律或理想氣體狀態(tài)方程只適用于一定質(zhì)量的氣體，對(duì)打氣、抽氣、灌氣、漏氣等變質(zhì)量問(wèn)題，巧妙地選取研究對(duì)象，使變質(zhì)量的

2、氣體問(wèn)題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量的氣體問(wèn)題． 例1　如圖1所示，一內(nèi)壁光滑的汽缸固定于水平地面上，在距汽缸底部L1＝54 cm處有一固定于汽缸上的卡環(huán)，活塞與汽缸底部之間封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，活塞在圖示位置時(shí)封閉氣體的溫度t1＝267 ℃、壓強(qiáng)p1＝1.5 atm.設(shè)大氣壓強(qiáng)p0恒為1 atm，汽缸導(dǎo)熱性能良好，不計(jì)活塞的厚度．由于汽缸緩慢放熱，活塞最終會(huì)左移到某一位置而平衡．求： 圖1 (1)活塞剛要離開(kāi)卡環(huán)處時(shí)封閉氣體的溫度； (2)封閉氣體溫度下降到t3＝27 ℃時(shí)活塞與汽缸底部之間的距離． 答案　(1)87 ℃　(2)45 cm 解析　(1)設(shè)活塞的面積為S0，活塞剛要離開(kāi)卡環(huán)

3、處時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng)為p0， 其溫度設(shè)為T(mén)2，由查理定律有 ＝得：T2＝＝×(267＋273) K＝360 K 即t2＝(360－273) ℃＝87 ℃ (2)由于t3

4、BC段水平將玻璃管A端緩慢豎直向下插入水銀槽中，使A端在水銀面下10 cm.已知大氣壓為75 cmHg且保持不變． 圖2 (1)若環(huán)境溫度緩慢升高，求溫度升高到多少K時(shí)，水銀柱剛好全部溢出； (2)若環(huán)境溫度緩慢降低，求溫度降低到多少K時(shí)，水銀柱剛好全部進(jìn)入CD段． 答案　(1)360 K　(2)208 K 解析　設(shè)玻璃管截面積為S (1)A端插入水銀槽后，水銀柱向右移動(dòng)10 cm，等壓變化，由＝得 T2＝T1＝×300 K＝360 K (2)當(dāng)液柱剛好全部進(jìn)入CD管時(shí)，水銀槽中的水銀將沿AB管上升10 cm 封閉氣體體積及壓強(qiáng)V3＝160S cm3，p3＝65 cmHg

5、 由＝得：T3＝T1＝×300 K＝208 K. 二、理想氣體的圖象問(wèn)題 要會(huì)識(shí)別圖象反映的氣體狀態(tài)的變化特點(diǎn)，并且熟練進(jìn)行圖象的轉(zhuǎn)化，理解圖象的斜率、截距的物理意義．當(dāng)圖象反映的氣體狀態(tài)變化過(guò)程不是單一過(guò)程，而是連續(xù)發(fā)生幾種變化時(shí)，注意分段分析，要特別關(guān)注兩階段銜接點(diǎn)的狀態(tài)． 例3　一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)變化過(guò)程的p－V圖象如圖3所示，其中A是初狀態(tài)，B、C是中間狀態(tài)，A→B是等溫變化，如將上述變化過(guò)程改用p－T圖象和V－T圖象表示，則下列各圖象中正確的是(　　) 圖3 答案　BD 解析　在p－V圖象中，由A→B，氣體經(jīng)歷的是等溫變化過(guò)程，氣體的體積增大，壓強(qiáng)減小

6、；由B→C，氣體經(jīng)歷的是等容變化過(guò)程，根據(jù)查理定律＝，pC>pB，則TC>TB，氣體的壓強(qiáng)增大，溫度升高；由C→A，氣體經(jīng)歷的是等壓變化過(guò)程，根據(jù)蓋—呂薩克定律＝，VC>VA，則TC>TA，氣體的體積減小，溫度降低．A項(xiàng)中，B→C連線不過(guò)原點(diǎn)，不是等容變化過(guò)程，A錯(cuò)誤；C項(xiàng)中，B→C體積減小，C錯(cuò)誤；B、D兩項(xiàng)符合全過(guò)程．綜上所述，正確答案選B、D. 1．(氣體實(shí)驗(yàn)定律的應(yīng)用)如圖4所示，粗細(xì)均勻的彎曲玻璃管A、B兩端開(kāi)口，管內(nèi)有一段水銀柱，管內(nèi)左側(cè)水銀面與管口A之間氣柱長(zhǎng)為lA＝40 cm，現(xiàn)將左管豎直插入水銀槽中，穩(wěn)定后管中左側(cè)的水銀面相對(duì)玻璃管下降了2 cm，設(shè)被封閉的氣體為理想氣

7、體，整個(gè)過(guò)程溫度不變，已知大氣壓強(qiáng)p0＝76 cmHg，求：穩(wěn)定后A端上方 圖4 (1)氣柱的壓強(qiáng)； (2)氣柱的長(zhǎng)度． 答案　(1)80 cmHg　(2)38 cm 解析　(1)插入水銀槽后左管壓強(qiáng)：p＝p0＋2h＝80 cmHg (2)設(shè)玻璃管橫截面積為S，由玻意耳定律得 p0lAS＝plA′S 代入數(shù)據(jù)，解得lA′＝38 cm. 2．(氣體實(shí)驗(yàn)定律的應(yīng)用)容積為1 L的燒瓶，在壓強(qiáng)為1.0×105 Pa時(shí)，用塞子塞住，此時(shí)溫度為27 ℃；當(dāng)把它加熱到127 ℃時(shí)，塞子被打開(kāi)了，稍過(guò)一會(huì)兒，重新把塞子塞好(塞子塞好時(shí)瓶?jī)?nèi)氣體溫度仍為127 ℃，壓強(qiáng)為1.0×105 P

8、a)，把－273 ℃視作0 K．求： (1)塞子打開(kāi)前，燒瓶?jī)?nèi)的最大壓強(qiáng)； (2)最終瓶?jī)?nèi)剩余氣體的質(zhì)量與原瓶?jī)?nèi)氣體質(zhì)量的比值． 答案　(1)1.33×105 Pa　(2) 解析　(1)塞子打開(kāi)前：選瓶中氣體為研究對(duì)象 初態(tài)有p1＝1.0×105 Pa，T1＝300 K 末態(tài)氣體壓強(qiáng)設(shè)為p2，T2＝400 K 由查理定律可得p2＝p1≈1.33×105 Pa. (2)設(shè)瓶?jī)?nèi)原有氣體體積為V，打開(kāi)塞子后在溫度為400 K、壓強(qiáng)為1.0×105 Pa時(shí)氣體的體積為V′ 由玻意耳定律有p2V＝p1V′，可得V′＝V 故瓶?jī)?nèi)所剩氣體的質(zhì)量與原瓶?jī)?nèi)氣體質(zhì)量的比值為. 3．(理想氣體

9、的圖象問(wèn)題)如圖5甲所示，內(nèi)壁光滑的導(dǎo)熱汽缸豎直浸放在盛有冰水混合物的水槽中，用不計(jì)質(zhì)量的活塞封閉壓強(qiáng)為1.0×105 Pa、體積為2.0×10－3 m3的理想氣體，現(xiàn)在活塞上方緩慢倒上沙子，使封閉氣體的體積變?yōu)樵瓉?lái)的一半，然后將汽缸移出水槽，緩慢加熱，使氣體溫度變?yōu)?27 ℃. 圖5 (1)求汽缸內(nèi)氣體的最終體積； (2)在圖乙上畫(huà)出整個(gè)過(guò)程中汽缸內(nèi)氣體的狀態(tài)變化(外界大氣壓強(qiáng)為1.0×105 Pa)． 答案　(1)1.47×10－3 m3　(2)見(jiàn)解析圖 解析　(1)在活塞上方倒沙的全過(guò)程中溫度保持不變，即滿足玻意耳定律，有p0V0＝p1V1 解得p1＝p0＝×1.0×105 Pa ＝2.0×105 Pa 在緩慢加熱到127 ℃的過(guò)程中壓強(qiáng)保持不變，則 ＝ 所以V2＝V1＝×1.0×10－3 m3 ≈1.47×10－3 m3. (2)整個(gè)過(guò)程中汽缸內(nèi)氣體的狀態(tài)變化如圖所示 6