2018届高三物理第二轮复习：热学　学案.docx

2018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：状态变化分析一、例题分析例1、如图示，外界大气压P0=76cmHg,，U型管左端A被水银封闭一段气体，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，横截面积为，小活塞的质量为，横截面积为；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为，气缸外大气压强为，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，忽略两活塞与气缸壁之间的摩擦，重力加速度取此时缸内气压多大？若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l130 cm，l238 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。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h10 cm处有长为l4 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7 ，后来对水加热，使水温上升到77 ，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l；(2)加热后压强计两管水银面的高度差h。二、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V0，开始时内部封闭气体的压强为p0。经过太阳暴晒，气体温度由T0=300K升至T1=350K。（1）求此时气体的压强。进气口出气口（2）保持T1=350K不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到p0。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、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T0=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 p0。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。3、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l11 cm长的空气柱。活塞上、下气体的压强都是p076 cmHg=1.01105Pa，这时两管内水银面的高度差h6 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P0=76cmHg,，U型管左端A被水银封闭一段气体，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、设右管内封闭气体为B部分，以B气体上面水银柱为研究对象，分析其力。得B气体的压强： PB= P0+8 即：PB= 76 + 8 =84 cmHg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，横截面积为，小活塞的质量为，横截面积为；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为，气缸外大气压强为，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，忽略两活塞与气缸壁之间的摩擦，重力加速度取此时缸内气压多大？若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？m1g+m2gP1S2P1S1P0S1P0S2例2解析：(1)、设封闭气体的压强P1 .将两活塞视为一整体！整体 受力平衡： P1S1 + P0S2 = P0S1 + P1S2 + m1g + m2g得： P1=1.1105Pa（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P1=1.1105Pa（3）、以封闭气体为对象，设活塞上移x ： 初态： T1 = T = 300K 末态： T2=325K由盖吕萨克定律得：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l130 cm，l238 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。例3解析：设原来两部分气体压强都为p0(因水银面等高)，初态左管中气体的体积 V1l1S， 右管中气体体积 V2l2S。末状态左管的气体压强 p1， 右管气体压强为 p2p11，左管的气体体积为 V1(l15)S， 右管气体体积 V2(l26)S，根据玻意耳定律：左管中气体： p0l1S p1(l15)S 即：30p0 25p1 右管中气体： p0l2S (p11)(l26)S 即：38p032p132 联立式得p196 cmHgp0p180 cmHg。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h10 cm处有长为l4 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7 ，后来对水加热，使水温上升到77 ，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l；(2)加热后压强计两管水银面的高度差h。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pBp0(hl)(76104) cmHg90 cmHg而pApBh80 cmHgA部分气体在做等容变化时，根据查理定律，有 解得pApA80 cmHg100 cmHgB部分气体的压强pBpA10110 cmHg根据玻意耳定律 pBVB pBVB解得l cm3.27 cm。(2)压强计左、右两管水银面之差h，有h103.2776110解得h(110103.2776) cm 20.73 cm。二、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V0，开始时内部封闭气体的压强为p0。经过太阳暴晒，气体温度由T0=300K升至T1=350K。（1）求此时气体的压强。进气口出气口（2）保持T1=350K不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到p0。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。练习1解析：（1），解得：（2）若气体总质量不变，保持温度T1=350K不变，则由玻意耳定律有 PV0=P0V/ 得V/ =体积对应气体的总质量M现在实际V0体积对应气体的质量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T0=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 p0。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。练习2【解析】34.物理选修3-3（15分）（1）考虑氢气的等温过程。该过程的初态压强为，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 活塞A从最高点被推回第一次平衡时位置的过程是等温过程。该过程的初态压强为1.1，体积为V；末态的压强为，体积为，则 由玻意耳定律得 (2) 活塞A从最初位置升到最高点的过程为等压过程。该过程的初态体积和温度分别为和，末态体积为。设末态温度为T，由盖-吕萨克定律得 3、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l11 cm长的空气柱。活塞上、下气体的压强都是p076 cmHg=1.01105Pa，这时两管内水银面的高度差h6 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pA76 cmHg，体积为VAlS