2019-2020学年高中物理 第2章 气体定律与人类生活 章末优化总结精练（含解析）沪教版选修3-3

章末优化总结气体压强的计算关于气体压强的计算方法常见的情况有三种：1参考液片法对于u形管内被封闭气体的压强等类型的问题，可以根据连通器原理，即同种液体在同一深度处压强相等，选取合适的较低液片(一般为气体与液体交界处或与交界处等高的液片)为研究对象，通过分析液片两侧的受力情况，建立力的平衡方程，从而解得所求气体的压强2平衡条件法被固体(如活塞等)封闭在静止容器中的气体压强的计算，可以恰当地选取固体(如活塞等)为研究对象，对其进行受力分析，然后根据力的平衡条件列出平衡方程，从而解得气体压强3动力学方法当封闭气体所在的系统处于力学非平衡状态时，欲求封闭气体的压强，首先要恰当地选择与气体相关联的液柱或固体等为研究对象，并对其进行受力分析；然后根据牛顿运动定律列出方程，运用动力学方法求解气体的压强如图所示，一端封闭的u形管内封闭了一段气柱a.已知b、c段水银柱长h6 cm，外界大气压p0为76 cmhg，求气体a的压强pa. 解析选择开口端水银柱的下表面c为参考液片，c液片受到向下的压强为：pcpaph又c液体受到向上的压强等于大气压，即pcp0由可得：pap0ph(766) cmhg70 cmhg9.3104 pa.答案9.3104 pa气体状态变化的图像问题用图像表示气体状态变化的过程及变化规律具有形象、直观、物理意义明朗等优点利用图像对气体状态、状态变化及规律进行分析，会给解答带来很大的方便. 图像上的一个点表示一定质量气体的一个平衡状态，它对应着三个状态参量；图像上的某一条直线或曲线表示一定质量气体状态变化的一个过程而理想气体状态方程实质上是三个实验定律的推广与拓展，它们可以由三个实验定律中的任意两个而得到反之，我们也可以把状态方程分三种情况进行讨论1一定质量气体的等温变化图像(如图所示)2一定质量气体的等容变化图像(如图所示)3一定质量气体的等压变化图像(如图所示)如图所示为一定质量的理想气体的pv图线，其中ac为一段双曲线根据图线分析并计算：(1)气体状态从ab，从bc，从ca各是什么变化过程(2)若ta527 ，那么tb为多少？并画出pt图解析(1)从ab为等容变化，从bc为等压变化，从ca为等温变化(2)从ab，根据查理定律得：，tbta(273527) k200 k所以tb73 ，pt图如图所示答案(1)等容变化等压变化等温变化(2)73 pt图见解析变质量问题分析分析变质量问题时，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，用理想气体状态方程求解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，就可把充气过程中的气体质量变化的问题转化为定质量气体的状态变化问题这类问题常用状态方程的分态式求解，即：.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，质量不变，故抽气过程可看成是等温膨胀过程3分装问题将一个大容器里的气体分装到多个小容器中的问题也是一个典型的变质量问题分析这类问题时，可以把大容器中的气体和多个小容器中的气体看成整体来作为研究对象，可将变质量问题转化为定质量问题，用状态方程的分态式求解4漏气问题容器漏气过程中气体的质量不断发生变化，属于变质量问题，不能用理想气体状态方程求解如果选容器内剩余气体为研究对象，便可使问题变成一定质量的气体状态变化，可用理想气体状态方程求解一只两用活塞气筒的原理如图所示(打气时如图甲，抽气时如图乙)，其筒内体积为v0，现将它与另一只容积为v的容器相连接，容器内的空气压强为p0，当分别作为打气筒和抽气筒时，活塞工作n次后，在上述两种情况下，容器内的气体压强分别为(假定温度不变)()anp0，p0b.p0， p0c.p0，p0d.p0，p0解析打气时，活塞每推动一次，把体积为v0、压强为p0的气体推入容器内，若活塞工作n次，就是把压强为p0、体积为nv0的气体压入容器内，容器内原来有压强为p0、体积为v的气体，现在全部充入容器中，根据玻意耳定律得：p0(vnv0)pv，所以pp0p0.第一次抽气：p0vp1(vv0)，则p1p0；第二次抽气：p1vp2(vv0)，则p2p1p0；则第n次抽气后：pnp0. 答案d汽缸类问题汽缸类问题是热学部分典型的物理综合题，它需要考查气体、汽缸或活塞等多个研究对象，涉及热学、力学乃至电学等物理知识，需要灵活、综合地应用知识来解决问题1解决汽缸类问题的一般思路(1)弄清题意，确定研究对象一般地说，研究对象分两类：一类是热学研究对象(一定质量的理想气体)；另一类是力学研究对象(汽缸、活塞或某系统)(2)分析清楚题目所述的物理过程，对热学研究对象分析清楚初、末状态及状态变化过程，依气体定律列出方程；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(3)注意挖掘题目的隐含条件，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2汽缸类问题的几种常见类型(1)气体系统处于平衡状态，需综合应用气体定律和物体的平衡条件解题(2)气体系统处于力学非平衡状态，需要综合应用气体定律和牛顿运动定律解题如图所示，一直立汽缸由横截面积sa20 cm2和sb10 cm2的两部分圆筒连接而成，活塞a与b间用长为2l的细线相连，均可在缸内无摩擦地上、下滑动，a与b间封闭一定量的空气，a和b的上、下均与大气相通，大气压强保持为p01.0105 pa.(1)当汽缸内空气温度为600 k、压强为1.2105 pa时，活塞a与b平衡位置如图所示已知活塞b的质量mb1 kg，取g10 m/s2，求活塞a的质量ma.(2)当汽缸内气体温度由600 k缓慢降低时，两活塞保持2l的距离一起向下缓慢移动(两活塞仍可视为处于平衡状态)，直到活塞a到达两圆筒的连接处，若此后缸内空气继续降温，直到活塞a、b间的距离开始小于2l为止，分析整个降温过程中汽缸内空气压强的变化情况，求气体的最低温度解析(1)对a和b组成的系统，力的平衡方程为：p0sap1sb(mamb)gp0sbp1sa解得mamb1 kg.(2)a与b保持2l距离一同缓慢移动的降温过程，因a和b仍视为平衡状态，所以压强不变当a刚到连接处时，缸内空气体积为v22lsb.此时温度为t2，由盖吕萨克定律有：解得t2t1600 k400 k.对活塞b，因静止，由力