专题-物理-L73-理想气体的平衡问题

1、理想气体的平衡问题物 理 专 题例题1 如图，水平放置的汽缸内壁光滑，活塞密闭了一定质量的气体，开始时活塞固定在B处，气体压强为pB，体积为VB，气体温度为300K；松开后活塞缓慢移动到A处，此时气体为pA=p0，体积VA=1.1VB，气体温度300K；现将活塞固定在A处，缓慢加热缸内气体，直到缸内气体的温度为330K若活塞面积S=50cm2，大气压强P0=1.0105Pa求（1）活塞最初在B处时缸内气体的压强PB（2）最后固定活塞的装置给活塞水平的作用力解题思路：（1）活塞从B到A过程，对封闭气体运用玻意耳定律列式求解；（2）等容过程，根据查理定律列式求解气压，在对活塞受力分析求解装置给活塞

2、水平的作用力解：（1）等温过程 由玻意耳定律，得到 pAVA=pBVB解得 PB=PAVA/VB=1.1105Pa（2）等容过程，根据查理定律，有：PA/TA=PA/TA 解得：PA=TAPA/TA=0.91105Pa对活塞受力分析可得，固定活塞的装置给活塞水平的作用力水平向左，为：F=PS=（P0PA）S=（1050.91105）（50104）N=45N；答：（1）活塞最初在B处时缸内气体的压强PB为1.1105Pa；（2）最后固定活塞的装置给活塞水平的作用力为45N，向外例题2 U形管两臂粗细不等开口向上，封闭的粗管横截面积是开口的细管的三倍，管中装入水银，大气压为76cmHg。开口管中水

3、银面到管口距离为11cm，且水银面比封闭管内高4cm，封闭管内空气柱长为11cm，如图所示。现在开口端用小活塞封住，并缓慢推动活塞，使两管液面相平，推动过程中两管的气体温度始终不变，求：（1）粗管中气体的最终压强（2）活塞推动的距离。解析：设左管横截面积为S，则右管横截面积为3S，以右管封闭气体为研究对象，（1） P1=80cmHg V1=113S=33S V2=103S=30S等温变化：P1V1= P2V2 8033S = P230S P2=88 cmHg（2）以左管被活塞封闭气体为研究对象，P1=76cmHg，V1=11S，P2=88 cmHg 等温变化：P1V1= P2V2 V2=9.5

4、S cm活塞推动的距离 L=11+3-9.5=4.5 cm例题3 如图，一带有活塞的气缸通过底部的水平细管与一个上端开口的竖直管相连，气缸与竖直管的横截面面积之比为3：1，初始时，该装置的底部盛有水银；活塞与水银面之间有一定量的气体，气柱高度为l（以cm为单位）；竖直管内的水银面比气缸内的水银面高出0.375l。现使活塞缓慢向上移动 ，这时气缸和竖直管内的水银面位于同一水平面上，求初始时气缸内气体的压强（以cmHg为单位）。11l32解析：初状态： 末状态： 由等温变化P1V1=P2V2得：因此，气体初压强例题4 高空火箭的仪器舱内，起飞前舱内气体压强P0相当于1个大气压，温度T0=300K。

5、舱是密封的，如果火箭以加速度g竖直加速起飞，当火箭起飞时，仪器舱内水银气压计的示数为P1=0.6P0，如图所示，则此时舱内气体的压强P和气体温度T分别为（）（A）P=P0，T=300K （B）P=1.2P0，T=360K（C）P=0.6P0，T=300K （D）P=0.6P0，T=180K 解析：水银气压计的密封段为真空，由此得密封舱内气压的计算式为： （FHg为水银柱产生的压力，S为横截面积）由于水银处于超重状态，压力为静止时的两倍，产生的压强也为2倍即：再由查理定律： 得T1=360K答案：B下节课 再见例题4：如图所示，两端开口的U形管中装有水银，在右管中用水银封闭着一段空气，使气体缓慢

6、升高温度，则：（A）两侧水银面高度差h增大 （B）两侧水银面高度差h减小（C）气体压强增大 （D）气体压强不变答案：D练习1：两端封闭的玻璃管在常温下如图竖直放置，管内有一段汞柱将空气分隔成上下两部分，下列判断中正确的是（ ）A当它转过90成水平状态时，原下部空气柱体积会增大B当它竖直向上加速运动时，下部空气柱体积增大C当它自由下落时，上部空气柱体积减小D当它完全浸没在冰水中后，上部空气柱体积增大答案：ACD练习2：如图，一竖直放置的气缸内有两个活塞分别用一根硬杆相连，上活塞上放有一小木块，缸内封有一定质量的气体，整个系统处于平衡。活塞与缸壁间无摩擦且不漏气。下列做法中能使两活塞相对气缸向上移

7、动的是（ ）（A）给气缸内气体缓慢加热（B）取走小木块（C）让整个装置自由下落（D）大气压变小答案：BD练习1 气压缩机的储气罐中储有1.0 atm的空气6.0 L，现再充入1.0 atm的空气9.0 L。设充气过程为等温过程，空气可看作理想气体，则充气后储气罐中气体压强为 ()A2.5 atmB2.0 atmC1.5 atmD1.0 atm例1 如右图中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。 气压缩机的储气罐中储有1.0 atm的空气6.0 L，现再充入1.0 atm的空气9.0 L。设充气过程为等温过程，