高中物理 第二章 气体章末总结课件 教科版选修33.ppt

章末总结 第二章气体 内容索引 知识网络梳理知识构建网络 重点探究启迪思维探究重点 知识网络 成立条件 表达式 p t图像上和p t图像上的等容线 所有分子的动能和分子势能的和由温度 体积 物质的量及物态决定 气体 分子运动的统计规律 大量分子满足的规律 气体实验定律 物体的内能 玻意耳定律 成立条件 表达式 p v图像上的等温线 查理定律 m t一定 pv c 常量 双曲线 m v一定 倾斜 直线 成立条件 表达式 v t图像上和v t图像上的等压线 气体 气体实验定律 盖吕萨克定律 气体热现象的微观意义 气体分子运动的特点气体压强的微观意义对气体实验定律的微观解释 理想气体的状态方程 理想气体 方程 应用 m p一定 倾斜直线 严格遵守气体实验定律 无分子势能 重点探究 1 正确运用定律的关键在于状态参量的确定 特别是在压强的确定上 2 求解压强的方法 气体实验定律的适用对象是理想气体 而确定气体的初 末状态的压强又常以封闭气体的物体 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 运用平衡的知识 牛顿第二定律等列式求解 3 分析变质量问题时 可以通过巧妙地选择合适的研究对象 使这类问题转化为一定质量的气体问题 从而用气体实验定律 4 对两部分 或多部分 气体相关联的问题 分别对两部分 或多部分 气体依据特点找出各自遵循的规律及相关联的量 写出相应的方程 最后联立求解 一 气体实验定律的综合应用 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 答案 解析 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 1 恒温热源的温度t 图1 解析设左 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 p0s m1g 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 v0 2 重新达到平衡后 左汽缸中活塞上方气体的体积vx 答案 解析 解析如图所示 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m1g m2g 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 联立上述两个方程有6v v0vx v 0 例2如图2所示 一定质量的理想气体放在体积为v0的容器中 室温为t0 300k 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76cm 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76cmhg 求 答案 解析 图2 1 将阀门k打开后 a室的体积变成多少 解析初始时 pa0 p0 水银gh 152cmhg 打开阀门后 a室气体等温变化 pa 76cmhg 体积为va 由玻意耳定律得pa0va0 pava 2 打开阀门k后将容器内的气体从300k分别加热到400k和540k u形管内两边水银面的高度差各为多少 答案 解析 答案015 2cm 解析假设打开阀门后 气体从t0 300k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pa仍为p0 即等压过程 因为t1 400k 450k 所以pa1 pa p0 水银柱的高度差为零 从t 450k升高到t2 540k为等容过程 t2 540k时 p0 水银gh 91 2cmhg 故水银高度差h 15 2cm 例3如图3甲所示 一导热性能良好 内壁光滑的汽缸水平放置 横截面积为s 2 10 3m2 质量为m 4kg 厚度不计的活塞与汽缸底部之间封闭了一部分理想气体 此时活塞与汽缸底部之间的距离为24cm 在活塞的右侧12cm处有一对与汽缸固定连接的卡环 气体的温度为300k 大气压强p0 1 105pa 现将汽缸竖直放置 如图乙所示 取g 10m s2 求 1 活塞与汽缸底部之间的距离 答案 解析 答案20cm 图3 解析以汽缸内气体为研究对象 初状态 p1 p0 1 105pat1 300k v1 24cm s t1 t2 v2 hs由玻意耳定律得p1v1 p2v2解得h 20cm 2 加热到675k时封闭气体的压强 答案 解析 答案1 5 105pa 解析假设活塞能到达卡环处 则t3 675k v3 36cm s 得p3 1 5 105pa p2 1 2 105pa所以活塞能到达卡环处 封闭气体压强为1 5 105pa 要会识别图像反映的气体状态的变化特点 并且熟练进行图像的转化 理解图像的斜率 截距的物理意义 当图像反映的气体状态变化过程不是单一过程 而是连续发生几种变化时 注意分段分析 要特别关注两阶段衔接点的状态 二 气体的图像问题 例4 多选 一定质量的理想气体的状态变化过程的p v图像如图4所示 其中a是初状态 b c是中间状态 a b是等温变化 如将上述变化过程改用p t图像和v t图像表示 则下列各图像中正确的是 答案 解析 图4 解析在p v图像中 由a b 气体经历的是等温变化过程 气体的体积增大 压强减小 由b c 气体经历的是等容变化过程 根据查理定律pc pb 则tc tb 气体的压强增大 温度升高 由c a 气体经历的是等压变化过程 根据盖吕萨克定律vc va 则tc ta 气体的体积减小 温度降低 a项中 b c连线不过原点 不是等容变化过程 a错误 c项中 b c体积减小 c错误 b d两项符合全过程 综上所述 正确答案选b d 例5一定质量的理想气体 在状态变化过程中的p t图像如图5所示 在a状态时的体积为v0 试画出对应的v t图像和p v图像 答案 解析 图5 答案见解析图 v t图像和p v图像分别如图甲 乙所示 例61mol的理想气体 其状态变化的p v图像如图6所示 请画出对应的状态变化的p t图像和v t图像 答案 解析 图6 答案见解析图 解析1mol的理想气体在标准状态下 1atm 273k 的体积是22 4l 所以状态a的温度是273k a到b的过程是等容变化 压强增大1倍 则温度升高1倍 所以b的温度是546k b到c的过程是等压变化 体积增大1倍 则温度升高1倍 所以c的温度是1092k 因此 p t图像和v t图像分别如图甲 乙所示 例7如图7甲所示 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 0 105pa 体积为2 0 10 3m3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