高考物理 57气体精解分析

用心 爱心 专心 1 高考题精解分析 高考题精解分析 5757 气体气体 高频考点 气体实验定律 理想气体状态方程高频考点 气体实验定律 理想气体状态方程 动态发布 动态发布 2011 新课标理综卷第 33 题 2011 海南物理卷 17 题 1 2011 山东理综 36 题 2 2010 江苏物理第 12 题 2010 海南物理第 17 题 2010 山东理综第 36 题 命题规律 命题规律 高考对气体考查的内容包括 气体实验定律 理想气体状态方程 饱和蒸气 未 饱和蒸气和饱和蒸气压 相对湿度等 重点是气体实验定律 理想气体状态方程和前提状态 变化的图象等 难度中等 命题分析命题分析 考查方式一考查方式一 气体实验定律 理想气体状态方程气体实验定律 理想气体状态方程 命题分析 高考对气体实验定律 理想气体状态方程的考查一般为计算题 难度中等 气体实验定律 理想气体状态方程的考查一般为计算题 难度中等 例 1 2011 新课标理综卷第 33 题 如图 一上端开口 下端封闭的细长玻璃管 下 部有长l1 66cm 的水银柱 中间封有长l2 6 6cm 的空气柱 上部有长l3 44cm 的水银柱 此时水银面恰好与管口平齐 已知大气压强为p0 70cmHg 如果使玻璃管绕低端在竖直 平面内缓慢地转动一周 求在开口向下和转回到原来位置时管中空气柱的长度 封入的 气体可视为理想气体 在转动过程中没有发生漏气 解析 设玻璃管开口向上时 空气柱压强为p1 p0 gl3 式中 和g分别表示水银的密度和重力加速度 玻璃管开口响下时 原来上部的水银有一部分会流出 封闭端会有部分真空 设此时开 口端剩下的水银柱长度为 x 则p2 gl1 p2 gx p0 式中 p2管内空气柱的压强 由玻意耳定律得 p1 Sl2 p2 Sh 式中 h 是此时空气柱的长度 S 为玻璃管的横截面积 由 式和题给条件得 h 12cm 从开始转动一周后 设空气柱的压强为p3 则p3 p0 gx 由玻意耳定律得p1 Sl2 p3 Sh 式中 h 是此时空气柱的长度 由 h 9 2cm 点评 此题考查压强 气体实验定律等 用心 爱心 专心 2 例 2 2011 海南物理卷 17 题 1 如图 容积为V1的容器内充有压缩空气 容器与水银压 强计相连 压强计左右两管下部由软胶管相连 气阀关闭时 两管中水银面等高 左管中水 银面上方到气阀之间空气的体积为V2 打开气阀 左管中水银下降 缓慢地向上提右管 使 左管中水银面回到原来高度 此时右管与左管中水银面的高度差为 h 已知水银的密度为 大气压强为p0 重力加速度为 g 空气可视为理想气体 其温度不变 求气阀打开前容 器中压缩空气的压强p1 解析 设恒温槽的温度为T2 由题意知T1 273K A 内气体发生等容变化 根据查理定律得 1 p1 T1 p1 T1 p1 p0 ph1 p2 p0 ph2 联立上述三式 代入数据解得T2 364K 此过程 A 内气体温度升高 内能增大 由热力学第一定律 气体不对外做功 气体将吸热 答案 364K 增大 吸热 1 点评 此题综合考查气体实验定律和热力学第一定律 例 4 2010 江苏物理第 12 题 1 为了将空气装入气瓶内 现将一定质量的空气等温压缩 空气可视为理想气体 下列图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积V关系的是 用心 爱心 专心 3 2 在将空气压缩装入气瓶的过程中 温度保持不变 外界做了 24kJ 的功 现潜水员背着 该气瓶缓慢地潜入海底 若在此过程中 瓶中空气的质量保持不变 且放出了 5kJ 的热 量 在上述两个过程中 空气的内能共减小 kJ 空气 选填 吸收 或 放出 的总能量为 kJ 解析解析 根据理想气体状态方程 空气等温压缩 pV C p与 1 V成正比 所以该过程中空 气的压强p和体积V关系的是图 B 将空气压缩装入气瓶的过程中 温度保持不变 气体内能保持不变 外界做了 24kJ 的功 空气放出 24kJ 能量 气瓶缓慢地潜入海底的过程中 放出了 5kJ 的热量 所以在上述两个 过程中 空气的内能共减小 5kJ 空气放出的总能量为 24kJ 5kJ 29kJ 答案答案 1 B 2 5 放出 29 例 5 2010 海南物理第 17 题 如右图 体积为V 内壁光滑的圆柱形导热气缸顶部有一质量 和厚度均可忽略的活塞 气缸内密封有温度为 2 4T0 压强为 1 2p0的理想 气体 p0和T0分别为大气的压强和温度 已知 气体内能 U 与温度 T 的关 系为U T 为正的常量 容器内气体的所有变化过程都是缓慢的 求 i 气缸内气体与大气达到平衡时的体积 V1 ii 在活塞下降过程中 气缸内气体放出的热量 Q 解析 在气体由压强p 1 2p0下降到p0的过程中 气体体积不变 温度由 T 2 4T0变 为T1 由查理定律得 01 pT Tp 在气体温度由T1变为T0的过程中 体积由V减小到V1 气体压强不变 由盖 吕萨克定律 得 1 10 TV VT 由 式得 V1 V 2 在活塞下降过程中 活塞对气体做的功为 W p0 V V1 在这一过程中 气体内能的减少为 U T1 T0 用心 爱心 专心 4 由热力学第一定律得 气缸内气体放出的热量为Q W U 由 式得 Q p0V 2 T0 点评 此题考查热力学第一定律和气体实验定律等知识点 注意应用查理定律时温度必须 变换成热力学温度 例 6 2010 山东理综第 36 题 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 经过太阳曝晒 气体温度由T0 300K 升至T1 350K 1 求此时气体的压强 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 解析 1 由查理定律 1 1 0 0 T p T p 得 00 0 1 1 6 7 pp T T p 2 由玻意耳定律VpVp 001 得 00 0 1 6 7 VV p p V 代入数据得VB 0 4m3 2 微观原因 气体体积不变 分子密集程度不变 温度降低 气体分子平均动能减小 分 子平均速度减小 导致气体压强减小 3 Q1大于 Q2 因为TA TB 故A B增加的内能与B C减小的内能相同 而A B过程气体 对外做正功 B C过程气体不做功 由热力学第一定律可知Q1大于Q2 用心 爱心 专心 5 点评 此题考查盖 吕萨克定律 压强变化的微观原因和热力学第一定律 注意应用 盖 吕萨克定律时 温度必须变换成热力学温度 而体积只要两边单位相同即可 例 8 2009 年海南物理第 17 题 一气象探测气球 在充有压强为 1 00atm 即 76 0cmHg 温度为 27 0 的氦气时 体积为 3 50m3 在上升至海拔 6 50km 高空的过程中 气球内氦气 逐渐减小到此高度上的大气压 36 0cmGg 气球内部因启动一持续加热过程而维持其温度不变 此后停止加热 保持高度不变 已知在这一海拔高度气温为 48 0 求 1 氦气在停止加热前的体积 2 氦气在停止加热较长一段时间后的体积 解析解析 1 在气球上升至海拔 6 50km 高空的过程中 气球内氦气经历一等温过程 根据玻意耳 马略特定律有p1 V1 p2 V2 式中 p1 76 0cmHg V1 3 50m3 p2 36 0cmHg V2是在此等温过程末氦气的体积 由上式得V2 7 39m3 2 在停止加热较长一段时间后 氦气的温度逐渐从T1 300K 下降到与外界气体温度相同 即T2 225K 这是一等压过程 根据盖 吕萨克定律有V2 T1 V3 T2 式中 V3是在此等压过程末氦气的体积 由上式得V3 5 54m3 点评 此题考查玻意耳 马略特定律和盖 吕萨克定律的应用 在应用玻意耳 马略特定 律列式时 只要两边压强和体积的单位相同即可 而应用盖 吕萨克定律和查理定律时 温 度必须变换成热力学温度 例 9 2009 年宁夏卷第 33 题 1 带有活塞的汽缸内封闭一定量 的理想气体 气体开始处于状态 a 然后经过过程 ab 到达状态 b 或经过过程 ac 到状态 c b c 状态温度相同 如 V T 图所示 设气体在状态 b 和状态 c 的压强分 别为pb 和pc 在过程 ab 和 ac 中吸收的热量分别为 Qab和 Qac 则 填入选项前的字母 有填错的不得分 A pb pc Qab Qac B pb pc Qab Qac C pb Qac D pb pc Qab Qac 用心 爱心 专心 6 2 图中系统由左右连个侧壁绝热 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