高中物理人教版（2019）选择性必修第三册 第二章气体固体和液体章末总结学案

章末总结体系构建①273.15K②p1V1=p综合提升提升一气体压强的计算方法例1（1）若已知大气压强为p0，图中各装置均处于静止状态，图中液体密度均为ρ，重力加速度为g（2）如图，两个内壁光滑的汽缸质量均为M，内部横截面积均为S，两个活塞的质量均为m，左边的汽缸静止在水平面上，右边的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下。两个汽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。（重力加速度为g（3）如图所示，光滑水平面上放有一质量为M的汽缸，汽缸内放有一质量为m的可在汽缸内无摩擦滑动的活塞，活塞面积为S。现用水平恒力F向右推汽缸，最后汽缸和活塞达到相对静止状态，求此时缸内封闭气体的压强p。（已知外界大气压为p0答案：（1）见解析（2）见解析（3）见解析解析：（1）在题图甲中，以高为h的液柱为研究对象，由二力平衡知p所以p在题图乙中，以B液面为研究对象，由F上pp在题图丙中，仍以B液面为研究对象，有p所以p（2）甲中选活塞为研究对象受力分析如图1，由二力平衡知p得p题图乙中选汽缸为研究对象，受力分析如图2所示，由二力平衡知，p得p（3）选取汽缸和活塞整体为研究对象相对静止时有F再选活塞为研究对象，根据牛顿第二定律有pS解得p综合提升1.气体压强的求解方法（1）平衡状态下气体压强的求法力平衡法选取与气体接触的液柱（或活塞）为研究对象进行受力分析，得到液柱（或活塞）的受力平衡方程，求得气体的压强等压面法在连通器中，同一种液体（中间不间断）同一深度处压强相等。液体内深h处压强p=p0液片法选取假想的液体薄片（自身重力不计）为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，消去面积，得到液片两侧压强相等方程，求得气体的压强（2）加速运动系统中封闭气体压强的求法恰当地选取与气体接触的液柱（或活塞）为研究对象，进行受力分析，然后依据牛顿第二定律列式求封闭气体的压强，把压强问题转化为力学问题求解。2.典例分析模型模型分类图示求解方法带活塞汽缸模型汽缸开口向上对活塞，受力平衡：pS=mg汽缸开口向下对活塞，受力平衡：p0S汽缸开口水平对活塞，受力平衡：p0S活塞上放置物体以活塞为研究对象，受力如图乙所示。由平衡条件，得：Mg+mg水银柱模型开口向上对水银柱，受力平衡，类似开口向上的汽缸：pS=mg+p类似开口向上的弯管压强：p开口向下对水银柱，受力平衡，类似开口向下的汽缸：p0S=mg类似开口向下的弯管压强：p水平放置对水银柱，受力平衡，类似开口水平的汽缸：p双液柱封闭气体同种液体在同一深度的压强相等，在连通器中，灵活选取等压面，利用两侧压强相等求解气体压强。如图所示，M、N两处压强相等。故有p玻璃管倾斜沿斜面方向：pS=p迁移应用1.如图所示，竖直放置的弯曲管A端开口，B端封闭，密度为ρ的液体将两段空气封闭在管内，管内液面高度差分别为h1、h2和h3，则B端气体的压强为（已知大气压强为p0A.pB.pC.pD.p答案：B解析：从管口依次向左分析，中间气室压强比管口小ρgh3，B端气体压强比中间气室小ρgh1，所以提升二应用理想气体状态方程讨论变质量问题例2（2021河南许昌长葛一中高二月考）一只两用活塞气筒的原理如图所示（打气时如图甲所示，抽气时如图乙所示），其筒内体积为V0，现将它与另一只容积为V的容器相连接，开始时气筒和容器内的气体压强为p0，已知气筒和容器导热性良好，当分别作为打气筒和抽气筒使用时，活塞工作nA.np0B.nV0C.(1+V0D.(1+nV答案：D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所以p抽气时，每拉动一次，容器中气体的体积从V膨胀为V+V0，而容器内气体的压强就要减小，活塞推动时将抽气筒中的V0气体排出，而再次拉动活塞时，将容器中剩余的气体从第一次抽气：p0V第二次抽气：p1V第三次抽气：p2V第n次抽气完毕后，气体压强为pn综合提升气体实验定律的适用对象都是一定质量的理想气体，但在实际问题中，常遇到气体的变质量问题；气体的变质量问题，可以通过巧妙地选择合适的研究对象，把“变质量”问题转化为“定质量”的问题，从而可以利用气体实验定律或理想气体状态方程求解，常见以下四种类型：1.充气问题：向球、轮胎等封闭容器中充气是一个典型的“变质量”问题。只要选择容器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问题。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，可把抽气过程中的气体质量变化的问题转化为定质量问题。3.分装问题：将一个大容器内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。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，不能用相关方程求解。如果选漏出的气体和容器内剩余气体为研究对象，便可使问题变成定质量问题，再用相关方程求解即可。迁移应用1.容积为20 L的钢瓶内，贮有压强为1.5×107Pa的氧气。打开钢瓶的阀门，让氧气分装到容积为A.60袋B.56袋C.50袋D.40袋答案：B解析：设可分装n袋，取全部气体研究，据玻意耳定律有：p1V=p22.（2021山东潍坊寿光中学高三月考）随着我们国家经济的高速发展，普通人的住房条件得到不断改善，越来越多的人搬进了漂亮的楼房，但是，下水道阻塞却成了一个越来越让人头疼的问题，疏通器是解决此类问题的工具之一。在疏通管道时，疏通器气体体积需缩小到原来的14才能打通堵塞的管道。疏通器如图所示，通过打气筒将气体打入储气室，拨动开关，储气室内气体喷出。若储气室体积为2V，初始时内部气体压强为p0，每次可打入压强为p答案：12次解析：疏通器内气体初始状态参量为p1、T1、V1，气体压缩后状态参量分别为p2、T2、V2由玻意耳定律得p即p得p设打气筒需要向储气室打气n次，打气前气体状态参量分别为p3、T3、V3，打气后气体状态参量分别为p4、T3=T4，p3=由玻意耳定律得p即p解得n故打气筒需要向储气室打气12次。提升三气体状态变化的图像分析方法例3如图所示，1、2、3为一定质量理想气体在p-V图中的三个状态。该理想气体由状态1经过程1→2→3到达状态3，其中2→3之间图线为双曲线。已知状态1的参量为p1=1.0×10（1）若状态2的压强p2=4.0×10（2）在（1）的前提下，若状态3的体积V3=6 L答案：（1）800 K（2）解析：（1）1→2是等容变化由查理定律得p1T1（2）2→3是等温变化由玻意耳定律得p解得p3综合提升1.常见气体状态变化的图像名称图像特点其他图像等温线ppV=CT（C为常量），即pp=CTV等容线pp=CVp图线的延长线均过点（-273.15，0等压线VV=CpVV与t成线性关系，但不成正比，图线延长线均过点（-273.15，02.解决图像问题应注意的几点（1）看清坐标轴，理解图像的意义：图像上的一个点表示一定质量气体的一个平衡状态；图像上的一条直线或曲线表示一定质量气体状态变化的一个过程。（2）观察图像，弄清图像中各量的变化情况，看是否属于特殊变化过程，如等温变化、等容变化或等压变化。（3）若不是特殊过程，可在坐标系中作特殊变化的图像（如等温线、等容线或等压线）实现两个状态的比较。（4）涉及微观量的考查时，要注意各宏观量和相应微观量的对应关系。迁移应用1.（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A.B.C.D.答案：B;D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，根据查理定律得pBTB=pCTC，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，根据盖高考体验1.（2021全国甲，33，15分）（1）如图，一定量的理想气体经历的两个不同过程，分别由体积-温度(V-t)图上的两条直线Ⅰ和Ⅱ表示，V1和V2分别为两直线与纵轴交点的纵坐标；t0为它们的延长线与横轴交点的横坐标，t0=-273.15∘C；a为直线Ⅰ上的一点。由图可知，气体在状态a（2）如图，一汽缸中由活塞封闭有一定量的理想气体，中间的隔板将气体分为A、B两部分；初始时，A、B的体积均为V，压强均等于大气压p0。隔板上装有压力传感器和控制装置，当隔板两边压强差超过0.5p0时隔板就会滑动，否则隔板停止运动。气体温度始终保持不变。向右缓慢推动活塞，使B（ⅰ）求A的体积和B的压强；（ⅱ）再使活塞向左缓慢回到初始位置，求此时A的体积和B的压强。答案：（1）1V2V1（2）（ⅰ）0.4V;2p解析：（1）根据V-t图像画出a、b在图线I上，ab图线过原点，是等压线，可知pa=pb，所以papb=1；b'、c（2）（ⅰ）B气体等温变化：p0V隔板静止时，pA气体等温变化：pV（ⅱ）活塞回到初始位置的过程中，B气体等温变化，设B的压强为pB'pA气体等温变化，设A的压强为pA'p当pB'比pA'V联立解得VA'=(2.（2020山东，15，7分）中医拔罐的物理原理是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上，进而治疗某些疾病。常见拔罐有两种，如图所示，左侧为火罐，下端开口;右侧为抽气拔罐，下端开口，上端留有抽气阀门。使用火罐时，先加热罐中气体，然后迅速按到皮肤上，自然降温后火罐内部气压低于外部大气压，使火罐紧紧吸附在皮肤上。抽气拔罐是先把罐体按在皮肤上，再通过抽气降低罐内气体压强。某次使用火罐时，罐内气体初始压强与外部大气压相同，温度为450 K,最终降到300 K,因皮肤凸起，内部气体体积变为罐容积的2021。若换用抽气拔罐，抽气后罐内剩余气体体积变为抽气拔罐容积的答案：1解析：设火罐内气体初始状态参量分别为p1、T1、V1，温度降低后状态参量分别为p2、T2p1=p0、T1=450 由理想气体状态方程得p代入数据得p对于抽气罐，设初态气体状态参量分别为p3、V3，末态气体状态参量分别为p4、V4，罐的容积为V'0由玻意耳定律得p联立代入数据得V设抽出的气体的体积为ΔV，由题意知ΔV故应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值为Δm联立代入数据得Δm3.（多选）[2020江苏，13（1）]玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史，它是一种非晶体。下列关于玻璃的说法正确的有()A.没有固定的熔点B.天然具有规则的几何形状C.沿不同方向的导热性能相同D.分子在空间上周期性排列答案：A;