江苏省东海县石榴高级中学高三物理一轮复习 气体学案

用心 爱心 专心 1 第第 3 3 课时课时 气体气体 知识梳理 1 气体的状态参量 p V T 1 压强 p 气体的压强是大量分子对器壁碰撞的宏观表现 微观决定因素 一个是气体分子的 另一个是分子的密集程度 宏观决定因素 一个是单位体积内的分子数 另一个是温度 T 2 体积 V 气体的体积 通常就是容器的容积 不是指分子本身的体积 3 温度 T 物体内部分子热运动的平均动能的标志 2 玻意耳定律的表达式为 在p V图象中等温线是一条 3 查理定律的表达式为 在p T图象中等容线是一条 4 盖 吕萨克定律的表达式为 在V T图象中等压线是一条 5 理想气体状态方程的表达式为 适用条件是 6 气体分子运动的特点 分子之间碰撞频繁 作杂乱无章的热运动 大量分子任一时刻向各方向运动的机会均等 分子速率按 中间多 两头少 的统计规律分布 7 理想气体 1 分子间无相互作用力 分子势能为零 2 一定质量的理想气体的内能只与温度有关 3 在温度不太低 压强不太大 常温常压 的条件下 实际气体可以近似为理想气体 方法提示 1 理想气体的内能仅由温度决定 体积无关 2 气体的压强可结合微观定义与宏观的的状态方程统筹考虑 典型例题 例 1 已知地球半径约为 6 4 106 m 空气的摩尔质量约为 29 10 3 kg mol 一个标准大气 压约为 1 0 105 Pa 利用以上数据可估算出地球表面大气在标准状况下的体积为 B A 4 1016 m3 B 4 1018 m3 C 4 1030 m3 D 4 1022 m3 例 2 2008 年全国 II 卷理综 对一定量的气体 下列说法正确的是 A 气体的体积是所有气体分子的体积之和 B 气体分子的热运动越剧烈 气体温度就越高 C 气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的 D 当气体膨胀时 气体分子之间的势能减小 因而气体的内能减少 例 2 BC 例 3 2008 年四川延考卷理综 下列说法正确的是 A 大量分子能聚集在一起形成液体或固体 说明分子之间存在引力 B 被活塞封闭在气缸中的气体体积增大时压强一定减小 C 被活塞封闭在气缸中的气体温度升高时压强一定增大 D 气体压强的大小只与温度和气体分子的总数有关 例 3 A 例 4 一定质量的理想气体 下列过程可能实现的是 A 若压强变大 温度降低 则体积减小 B 若压强变大 体积变大 则内能增大 用心 爱心 专心 2 C 若体积减小 温度减小 则压强一定减小 D 若压强变大 体积减小 则温度可能升高 也可能降低 例 4 ABD 例 5 下列各图中 P表示压强 V表示体积 T表示热力学温度 t表示摄氏温度 在下面 四幅图中 1 表示等压变化的是 2 表示等容变化的是 3 表 示等温变化的是 例 5 1 AC 2 D 3 B 例 6 如图气缸静止在水平面上 缸内用活塞封闭一定质量的空气 活塞的 的质量为m 横截面积为S 下表面与水平方向成 角 若大气压为p0 求 封闭气体的压强p 例 6 Smgpp 0 例 7 竖直平面内有如图所示的均匀玻璃管 内用两段水银柱封闭 两段空气柱 a b 各段水银柱高度如图所示 大气压为p0 求空 气柱 a b 的压强各多大 例 7 从开口端开始计算 右端为大气压p0 同种液体同一水 平面上的压强相同 所以 b 气柱的压强为pb po g h2 h1 而 a 气柱的压强为pa pb gh3 p0 g h2 h1 h3 例 8 用微观解释下列现象 1 一定质量的气体在体积保持不变的情况下 温度越高压强越大 2 一定质量的气体在压强保持不变的情况下 体积越大 说明温度越高 3 一定质量的气体 在温度保持不变的情况下 体积越大 压强越小 4 在压强相同的情况下 温度越高的气体 说明分子密度越小 例 9 09 山东 一定质量的理想气体由状态A经状态B变为状态C 其中A B过程为 等压变化 B C过程为等容变化 已知VA 0 3m3 TA TB 300K TB 400K 1 求气体在状态B时的体积 2 说明B C过程压强变化的微观原因 3 没A B过程气体吸收热量为Q B C过 气体 放出热量为Q2 比较Q1 Q2的 大小说明原因 解析 设气体在 B 状态时的体积为 VB 由盖 吕萨克定律得 AB AB VV TT 代入数据得 h1 h3 h2 a b 用心 爱心 专心 3 3 0 4 B Vm 2 微观原因 气体体积不变 分子密集程度不变 温度变小 气体分子平均动能减小 导致气体压强减小 3 1 Q大于 2 Q 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 1 Q大于 2 Q 例 10 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 答案 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 1 122 pVp V 式中 3 112 76 0 3 50 36 0 pcmHg VmpcmHg 2 V是在此等温过程末氦气的体积 由 式得 3 2 7 39Vm 2 在停止加热较长一段时间后 氦气的温度逐渐从 1 300TK 下降到与外界气体温度 相同 即 2 225TK 这是一等压过程 根据盖 吕萨克定律有 32 12 VV TT 式中 3 V是在此等压过程末氦气的体积 由 式得 3 3 5 54Vm 同步训练 1 1 一定量的理想气体 处在某一初始状态 现在要使它的温度经过状态变化后回到初始状态 的温度 用下列哪些过程可能实现 A 先保持压强不变而使它的体积膨胀 接着保持体积不变而减小压强 B 先保持压强不变而使它的体积减小 接着保持体积不变而减小压强 C 先保持体积不变而增大压强 接着保持压强不变而使它的体积膨胀 D 先保持体积不变而减小压强 接着保持压强不变而使它的体积膨胀 1 1 AD 2 关于密封在容器中的气体到压强 下列说法中正确的是 A 气体的压强是由于气体受到重力作用而产生的 B 气体的压强是由于气体分子间的相互作用的分子斥力而产生的 C 气体的压强是由于容器器壁对气体分子的排斥作用而产生的 用心 爱心 专心 4 D 气体的压强是由于大量气体分子频繁撞击容器壁而产生的 2 2 D 3 关于气体的体积和气体的压强 下列说法中正确的是 A 气体的体积是所有气体分子体积的总和 B 气体的体积与气体的质量和分子体积无关 只取决于容器的容积 C 气体的压强取决于气体的质量和温度 D 气体的压强取决于气体的密度和温度 3 3 BD 4 一定质量的理想气体 在温度不变的情况下 体积增大 压强减小 体积减小 压强增 大的原因是 A 体积增大后 气体分子运动的速率变小了 B 体积减小后 气体分子运动的速率变大了 C 体积增大后 单位体积内的分子数变少了 D 体积减小后 在单位时间内 撞击到单位面积上的分子数变多了 4 4 CD 5 封闭在气缸内一定质量的气体 如果保持气体体积不变 当温度升高时 以下说法正确 的是 A 气体的密度增大 B 气体的压强增大 C 气体分子的平均动能减小 D 每秒撞击单位面积器壁的气体分子增多 5 BD 6 如图所示 容器 A B 各有一个可以自由移动的轻活塞 活塞下面是水 上面是大气 大 气压强恒定 A B 的底部由带有阀门 K 的管道相连 整个装置与外界绝热 起初 A 中水面 比 B 中的高 打开阀门 使 A 中的水逐渐向 B 中流 最后达到平衡 在这个过程中 A 大气压力对水做功 水的内能减小 B 水克服大气压力做功 水的内能减小 C 大气压力对水不做功 水的内能不变 D 大气压力对水不做功 水的内能增加 6 D 7 如图所示 一气缸竖直倒放 气缸内有一质量不可忽略的活塞 将一定质量的理想气体 封在气缸内 活塞与气缸壁无摩擦 气体处于平衡状态 现保持温度不 变把气缸稍微倾斜一点 在达到平衡后与原来相比 则 A 气体的压强变大 B 气体的压强变小 C 气体的体积变大 D 气体的体积变小 7 AD 8 如图甲 乙中两个气缸的质量均为M 内部横截面积均为S 两个活塞的质量均为m 左 边的气缸静止在水平面上 右边的活塞和气缸竖直悬挂在天花板下 两个气缸内分别封闭有 一定质量的空气 A B 大气压为p0 求封闭气体 A B 的压强各多大 用心 爱心 专心 5 8 S Mg PP S mg PP BA 00 9 下列关于分子运动和热现象的说法正确的是 填入正确选项前的字母 每 选错一个扣 1 分 最低得分为 0 分 A 气体如果失去了容器的约束就会散开 这是因为气体分子之间存在势能的缘故 B 一定量 100 的水变成 100 的水蒸汽 其分子之间的势能增加 C 对于一定量的气体 如果压强不变 体积增大 那么它一定从外界吸热 D 如果气体分子总数不变 而气体温度升高 气体分子的平均动能增大 因此压强必 然增大 E 一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子之间势能的总和 F 如果气体温度升高 那么所有分子的速率都增加 9 BCE 解析 1 A 错误之处在于气体分子是无规则的运动的 故失去容器后就会散开 D 选 项中没考虑气体的体积对压强的影响 F 选项对气温升高 分子平均动能增大 平均速率增 大 但不是每个分子速率增大 对单个分子的研究是毫无意义的 10 在做托里拆利实验时 玻璃管有一些残存的空气 此时玻璃管竖值 放置 如图所示 假如把玻璃管竖直向上提起一段距离 玻璃管下端仍 浸没在水银中 则管内空气体积如何变化 管内水银柱竖直高度如何变 化 10 此类问题可运用假设法解决 11 09 山东卷 一定质量的理想气体由状态A经状态B变为状态C 其中A B过程为等 压变化 B C过程为等容变化 已知VA 0 3m3 TA TB 300K TB 400K 1 求气体在状态B时的体积 2 说明B C过程压强变化的微观原因 3 没A B过程气体吸收热量为Q B C过 气体 放出热量为Q2 比较Q1 Q2 的大小说明原因 11 1 设气体在 B 状态时的体积为 VB 由盖 吕萨克定律得 AB AB VV TT 代入数据得 3 0 4 B Vm 2 微观原因 气体体积不变 分子密集程度不变 温度变小 气体分子平均动能减小 导 致气体压强减小 3 1 Q大于 2 Q 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 1 Q大于 2 Q 12 如图 粗细均匀的弯曲玻璃管 A B 两端开口 管内有一段水银柱 右管 内气体柱长为 39cm 中管内水银面与管口 A 之间气体柱长为 40cm 先将口 B 封闭 再将左管竖直插入水银槽中 设整个过程温度不