高二物理人教选修33课件第八章学案4习题课气体实验定律和理想气体状态方程的应用

1、,第八章,气 体,目标定位,1.会巧妙地选择研究对象，使变质量问题转化为一定质量的气体问题. 2.会利用图象对气体状态、状态变化及规律进行分析，并应用于解决气体状态变化问题. 3.会应用气体实验定律和理想气体状态方程解决综合问题.,学案4习题课：气体实验定律和理想气体状态方程的应用,知识探究,自我检测,一、变质量问题,分析变质量问题时，可以通过巧妙选择合适的研究对象，使这类问题转化为定质量的气体问题，从而用气体实验定律或理想气体状态方程解决.以常见的两类问题举例说明：,知识探究,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

2、充气过程看成等温压缩过程.,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，总质量不变，故抽气过程可看成是等温膨胀过程.,例1氧气瓶的容积是40 L，其中氧气的压强是130 atm，规定瓶内氧气压强降到10 atm时就要重新充氧.有一个车间，每天需要用1 atm的氧气400 L，这瓶氧气能用几天？假定温度不变.,解析用如图所示的方框图表示思路.,由V1V2：p1V1p2V2，,由(V2V1)V3：p2(V2V1)p3V3，,答案12天,二、理想气体的图象问题,例2使一定质量的理想气体的状态按图1甲中箭头所

3、示的顺序变化，图中BC段是以纵轴和横轴为渐近线的双曲线的一部分.,图1,(1)已知气体在状态A的温度TA300 K，求气体在状态B、C和D的温度各是多少？,解析从pV图中可以直观地看出，气体在A、B、C、D各状态下压强和体积分别为pA4 atm，pB4 atm，pC2 atm，pD2 atm，VA10 L，VC40 L，VD20 L. (1)根据理想气体状态方程,由题意知B到C是等温变化，所以TBTC600 K.,答案600 K600 K300 K,(2)将上述状态变化过程在图乙中画成用体积V和温度T表示的图线(图中要标明A、B、C、D四点，并且要画箭头表示变化的方向).说明每段图线各表示什么

4、过程.,解析由状态B到状态C为等温变化， 由玻意耳定律有pBVBpCVC，得,在VT图上状态变化过程的图线由A、B、C、D各状态依次连接(如图)，AB是等压膨胀过程，BC是等温膨胀过程，CD是等压压缩过程.,三、理想气体的综合问题,1.定性分析液柱移动问题： 定性分析液柱移动问题常使用假设推理法：根据题设条件，假设液柱不动，运用相应的物理规律及有关知识进行严谨的推理，得出正确的答案.,常用推论有两个：,2.定量计算问题： 定量计算问题是热学部分的典型的物理综合题，它需要考查气体、气缸或活塞等多个研究对象，涉及热学、力学等物理知识，需要灵活、综合地应用知识来解决问题.,解决该问题的一般思路： (

5、1)弄清题意，确定研究对象. (2)分析清楚初、末状态及状态变化过程，依据气体实验定律列出方程；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进而求出压强.,(3)注意挖掘题目中的隐含条件，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.,例3如图3所示，固定的绝热 气缸内有一质量为m的T型绝热 活塞(体积可忽略)，距气缸底部 h0处连接一U形管(管内气体的体 积忽略不计).初始时，封闭气体温度为T0，活塞距离气缸底部为1.5h0，两边水银柱存在高度差.已知水银的密度为，大气压强为p0，气缸横截面积为S，活塞竖直部分长为1.2h0，重力加速度为

6、g，试问：,图3,(1)初始时，水银柱两液面高度差多大？,(2)缓慢降低气体温度，水银柱两液面相平时温度是多少？,解析降低温度直至水银柱两液面相平的过程中，气体先等压变化，后等容变化.,末状态：p2p0，V21.2h0S，T2？,自我检测,1.(变质量问题)某种喷雾器的贮液筒的总容积为7.5 L，如图4所示，装入6 L的药液后再用密封盖将贮液筒 密封，与贮液筒相连的活塞式打气筒每次能压 入300 cm3、1 atm的空气，设整个过程温度保持 不变，求：,1,2,3,4,图4,(1)要使贮液筒中空气的压强达到4 atm，打气筒应打压几次？ 解析设每打一次气，贮液筒内增加的压强为p 由玻意耳定律得

7、：1 atm300 cm31.5103 cm3p，p0.2 atm 需打气次数n 41 0.2 15,1,2,3,4,答案15,(2)在贮液筒中空气的压强达到4 atm时，打开喷嘴使其喷雾，直到内外气体压强相等，这时筒内还剩多少药液？,1,2,3,4,解析设停止喷雾时贮液筒内气体体积为V 由玻意耳定律得：4 atm1.5 L1 atmV V6 L 故还剩药液7.5 L6 L1.5 L. 答案1.5 L,2.(理想气体的图象问题)一定质量的理想气体，经历一膨胀过程，此过程可以用图5中的直线ABC来表示， 在A、B、C三个状态上，气体的温度TA、TB、 TC相比较，大小关系为(),1,2,3,4,

8、图5,A.TBTATC B.TATBTC C.TBTATC D.TBTATC,解析由题图中各状态的压强和体积的值：pAVApCVCpBVB，因为 pV T C，可知TATCTB.,答案C,1,2,3,4,3.(液体移动问题)两端封闭、内径均匀的直玻璃管水平放置，如图6所示.V左V右，温度均为20，现将右端空气柱温度降为0，左端空气柱温度降为10，则管中水银柱将(),1,2,3,4,图6,A.不动 B.向左移动 C.向右移动 D.无法确定是否移动,解析设降温后水银柱不动，则两段空气柱均为等容变化，初始状态左右压强相等，即p左p右p,1,2,3,4,所以p右p左，即右侧压强降低得比左侧多，故水银柱向右移动，选项C正确.,答案C,1,2,3,4,4.(液体移动问题)如图7所示，A气缸横截面积为 500 cm2，A、B两个气缸中装有体积均为10 L、 压强均为1 atm、温度均为27 的理想气体，中间用细管连接.细管中有一绝热活塞M，细管容积不计.现给左边的活塞N施加一个推力，使其缓慢向右移动，同时给B中气体加热，使此过程中A气缸中的气体温度保持不变，活塞M保持在原位置不动.不计活塞与器壁、细管间的摩擦，