高中物理 第八章 气体 课时4 习题课：气体实验定律和理想气体状态方程的应用课件 新人教版选修33.ppt

第八章 气体 目标定位 1 会巧妙地选择研究对象 使变质量问题转化为一定质量的气体问题 2 会利用图象对气体状态 状态变化及规律进行分析 并应用于解决气体状态变化问题 3 会应用气体实验定律和理想气体状态方程解决综合问题 学案4习题课 气体实验定律和理想气体状态方程的应用 知识探究 自我检测 一 变质量问题 分析变质量问题时 可以通过巧妙选择合适的研究对象 使这类问题转化为定质量的气体问题 从而用气体实验定律或理想气体状态方程解决 以常见的两类问题举例说明 知识探究 1 打气问题向球 轮胎中充气是一个典型的变质量的气体问题 只要选择球内原有气体和即将打入的气体作为研究对象 就可把充气过程看成等温压缩过程 2 抽气问题从容器内抽气的过程中 容器内的气体质量不断减小 这属于变质量问题 分析时 将每次抽气过程中抽出的气体和剩余气体作为研究对象 总质量不变 故抽气过程可看成是等温膨胀过程 例1氧气瓶的容积是40l 其中氧气的压强是130atm 规定瓶内氧气压强降到10atm时就要重新充氧 有一个车间 每天需要用1atm的氧气400l 这瓶氧气能用几天 假定温度不变 解析用如图所示的方框图表示思路 由v1 v2 p1v1 p2v2 由 v2 v1 v3 p2 v2 v1 p3v3 答案12天 二 理想气体的图象问题 例2使一定质量的理想气体的状态按图1甲中箭头所示的顺序变化 图中bc段是以纵轴和横轴为渐近线的双曲线的一部分 图1 1 已知气体在状态a的温度ta 300k 求气体在状态b c和d的温度各是多少 解析从p v图中可以直观地看出 气体在a b c d各状态下压强和体积分别为pa 4atm pb 4atm pc 2atm pd 2atm va 10l vc 40l vd 20l 1 根据理想气体状态方程 由题意知b到c是等温变化 所以tb tc 600k 答案600k600k300k 2 将上述状态变化过程在图乙中画成用体积v和温度t表示的图线 图中要标明a b c d四点 并且要画箭头表示变化的方向 说明每段图线各表示什么过程 解析由状态b到状态c为等温变化 由玻意耳定律有pbvb pcvc 得 在v t图上状态变化过程的图线由a b c d各状态依次连接 如图 ab是等压膨胀过程 bc是等温膨胀过程 cd是等压压缩过程 三 理想气体的综合问题 1 定性分析液柱移动问题 定性分析液柱移动问题常使用假设推理法 根据题设条件 假设液柱不动 运用相应的物理规律及有关知识进行严谨的推理 得出正确的答案 常用推论有两个 2 定量计算问题 定量计算问题是热学部分的典型的物理综合题 它需要考查气体 气缸或活塞等多个研究对象 涉及热学 力学等物理知识 需要灵活 综合地应用知识来解决问题 解决该问题的一般思路 1 弄清题意 确定研究对象 2 分析清楚初 末状态及状态变化过程 依据气体实验定律列出方程 对力学研究对象要正确地进行受力分析 依据力学规律列出方程进而求出压强 3 注意挖掘题目中的隐含条件 如几何关系等 列出辅助方程 4 多个方程联立求解 对求解的结果注意检验它们的合理性 例3如图3所示 固定的绝热气缸内有一质量为m的t型绝热活塞 体积可忽略 距气缸底部h0处连接一u形管 管内气体的体积忽略不计 初始时 封闭气体温度为t0 活塞距离气缸底部为1 5h0 两边水银柱存在高度差 已知水银的密度为 大气压强为p0 气缸横截面积为s 活塞竖直部分长为1 2h0 重力加速度为g 试问 图3 1 初始时 水银柱两液面高度差多大 2 缓慢降低气体温度 水银柱两液面相平时温度是多少 解析降低温度直至水银柱两液面相平的过程中 气体先等压变化 后等容变化 末状态 p2 p0 v2 1 2h0s t2 自我检测 1 变质量问题 某种喷雾器的贮液筒的总容积为7 5l 如图4所示 装入6l的药液后再用密封盖将贮液筒密封 与贮液筒相连的活塞式打气筒每次能压入300cm3 1atm的空气 设整个过程温度保持不变 求 1 2 3 4 图4 1 2 3 4 答案15 2 在贮液筒中空气的压强达到4atm时 打开喷嘴使其喷雾 直到内外气体压强相等 这时筒内还剩多少药液 1 2 3 4 解析设停止喷雾时贮液筒内气体体积为v由玻意耳定律得 4atm 1 5l 1atm vv 6l故还剩药液7 5l 6l 1 5l 答案1 5l 2 理想气体的图象问题 一定质量的理想气体 经历一膨胀过程 此过程可以用图5中的直线abc来表示 在a b c三个状态上 气体的温度ta tb tc相比较 大小关系为 1 2 3 4 图5 a tb ta tcb ta tb tcc tb ta tcd tb ta tc 答案c 1 2 3 4 3 液体移动问题 两端封闭 内径均匀的直玻璃管水平放置 如图6所示 v左 v右 温度均为20 现将右端空气柱温度降为0 左端空气柱温度降为10 则管中水银柱将 1 2 3 4 图6 a 不动b 向左移动c 向右移动d 无法确定是否移动 解析设降温后水银柱不动 则两段空气柱均为等容变化 初始状态左右压强相等 即p左 p右 p 1 2 3 4 所以 p右 p左 即右侧压强降低得比左侧多 故水银柱向右移动