高中物理热学部分--_理想气体状态方程

高中物理热学部分--理想气体状态方程一、单选题1.一定质量的理想气体，在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p1、V1、T1，在另一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p2、V2、T2，下列关系正确的是A．p1=p2，V1=2V2，T1=21T2B．p1=p2，V1=21V2，T1=2T2C．p1=2p2，V1=2V2，T1=2T2D．p1=2p2，V1=V2，T1=2T22．已知理想气体的内能与温度成正比。如图所示的实线为汽缸内一定质量的理想气体由状态1到状态2的变化曲线，则在整个过程中汽缸内气体的内能A.先增大后减小B.先减小后增大C.单调变化D.保持不变3.地面附近有一正在上升的空气团，它与外界的热交热忽略不计.已知大气压强随高度增加而降低，则该气团在此上升过程中（不计气团内分子间的势能）A.体积减小，温度降低B.体积减小，温度不变C.体积增大，温度降低D.体积增大，温度不变4.下列说法正确的是A.气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力B.气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均冲量C.气体分子热运动的平均动能减少，气体的压强一定减小D.单位面积的气体分子数增加，气体的压强一定增大5．气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总和，其大小与气体的状态有关，分子热运动的平均动能与分子间势能分别取决于气体的A．温度和体积B．体积和压强C．温度和压强D．压强和温度6.带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体。气体开始处于状态a，然后经过过程ab到达状态b或进过过程ac到状态c，b、c状态温度相同，如V-T图所示。设气体在状态b和状态c的压强分别为Pb、和PC,在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac，则A.PbPc，QabQacB.PbPc，QabQacC.PbPc，QabQacD.PbPc，QabQac7.下列说法中正确的是A.气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，从而气体的压强一定增大B.气体的体积变小时，单位体积的分子数增多，单位时间内打到器壁单位面积上的分子数增多，从而气体的压强一定增大C.压缩一定量的气体，气体的内能一定增加D.分子a从远处趋近固定不动的分子b，当a到达受b的作用力为零处时，a的动能一定最大8．对一定量的气体，若用N表示单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数，则A当体积减小时，V必定增加B当温度升高时，N必定增加C当压强不变而体积和温度变化时，N必定变化D当压强不变而体积和温度变化时，N可能不变二、双选题9.一位质量为60kg的同学为了表演“轻功”，他用打气筒给4只相同的气球充以相等质量的空气（可视为理想气体），然后将这4只气球以相同的方式放在水平放置的木板上，在气球的上方放置一轻质塑料板，如图所示。（1）关于气球内气体的压强，下列说法正确的是A.大于大气压强B.是由于气体重力而产生的C.是由于气体分子之间的斥力而产生的D.是由于大量气体分子的碰撞而产生的（2）在这位同学慢慢站上轻质塑料板中间位置的过程中，球内气体温度可视为不变。下列说法正确的是A.球内气体体积变大B.球内气体体积变小C.球内气体内能变大D.球内气体内能不变10.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11.氧气钢瓶充气后压强高于外界人气压，假设缓慢漏气时瓶内外温度始终相等且保持不变，氧气分子之间的相互作用.在该漏气过程中瓶内氧气A.分子总数减少，分子总动能不变B.密度降低，分子平均动能不变C.吸收热量，膨胀做功D.压强降低，不对外做功12.对一定质量的气体，下列说法中正确的是A.温度升高，压强一定增大B.温度升高，分子热运动的平均动能一定增大C.压强增大，体积一定减小D.吸收热量，可能使分子热运动加剧、气体体积增大填空题13.若一定质量的理想气体分别按下图所示的三种不同过程变化，其中表示等压变化的是（填“A”、“B”或“C”），该过程中气体的内能（增“增加”、“减少”或“不变”）.14.一定质量的理想气体由状态A经状态B变为状态C，其中AB过程为等压变化，BC过程为等容变化。已知VA=0.3m3，TA=TC=300K、TB=400K。（1）求气体在状态B时的体积。（2）说明BC过程压强变化的微观原因（3）设AB过程气体吸收热量为Q1，BC过气体放出热量为Q2，比较Q1、Q2的大小说明原因。理想气体1.D2B3C4答案：A解析：本题考查气体部分的知识.根据压强的定义A正确,B错.气体分子热运动的平均动能减小,说明温度降低,但不能说明压强也一定减小,C错.单位体积的气体分子增加,但温度降低有可能气体的压强减小,D错。5答案：A6C解析：由于温度是分子平均动能的标志，所以气体分子的动能宏观上取决于温度；分子势能是由于分子间引力和分子间距离共同决定，宏观上取决于气体的体积。因此答案A正确。7答案：D8答案：C9答案：（1）AD；(2)BD；10BC11BC12答案:BD13C,增加14.解析：设气体在B状态时的体积为VB，由盖--吕萨克定律得，,代入数据得。(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)大于；因为TA=TB，故AB增加的内能与BC减小的内能相同，而AB过程气体对外做正功，BC过程气体不做功，由热力学第一定律可知大于考点：压强的围观意义、理想气体状态方程、热力学第一定律例1两瓶气体，压强、体积、温度分别为1p、1V、1T和2p、2V、2T，把它们混合装在体积为V，温度恒为T的容器中，求它们的压强。解析设想把甲瓶中的气体装入容器的左边，占据体积为1V，乙瓶中的气体装在容器的右边，占据体积为2V，它们的共同压强为p，如图19－l所示。对甲气体，由状态方程得11111TVPTVP对乙气体，由状态方程得TVPTVP2222据上述二式两边相加，并注意到它们的体积关系VVV21，得222111TVPTVPTPV这就是分态式气体的状态方程，一般地，有333222111TVPTVPTVPTPV几种不同气体混合后它们的压强222111VTTVPVTTVPP上式中的第一项111VTTVP是甲气体单独装进体积为V的容器中的压强，第二项222VTTVP是乙气体单独装进体积为V的容器中的压强。由此可得出道尔顿分压原理：容器中装有几种气体时，气体的压强等于每种气体所产生的压强之和。对于把一定质量的理想气体分成几部分状态参量不相同的气体或者把状态参量不相同的几部分气体合装在同一个容器的问题，应用分态式状态方程非常方便。例2一艘位于水面下200m深处的潜水艇，艇上有一个容积为32m的贮气筒，筒内贮有压缩空气，将筒内一部分空气压入水箱（水箱有排水孔和海水相连），排出海水310m，此时筒内剩余气体的压强是95atm。设在排水过程中温度不变，求贮气钢筒里原来压缩空气的压强。（计算时可取Paatm5101，海水密度233/10,/10smgmkg）此题是把原贮气筒内的压缩空气分成两部分，一部分压入水箱，另一部分留在贮气筒里，用气体的分态式状态方程方便。此题可让学生自行完成或板演。解析贮气筒内原来气体压强设为p，体积为32mV。压入水箱中气体压强atmPaghpp21102120010101053501，3110mV。剩余在贮气筒内气体压强atmp952，体积322mV，因温度不变，有2211VPVPPV代入数据可解得贮气筒内原来压缩空气压强atmVVPVVPP2002295210212211例3（1998年全国高考题）如图19－2所示，活塞把密闭气缸分成左、右两个气室，每室各与U形管压强计的一臂相连，压强计的两壁截面处处相同，U形管内盛有密度为32/105.7mkg的液体。开始时左、右两气室的体积都为320102.1MV，气压都为Pap30100.4，且液体的液面处在同一高度，如图19－2所示，现缓慢向左推进活塞，直到液体在U形管中的高度差h=40cm，求此时左、右气室的体积1V、2V，假定两气室的温度保持不变，计算时可以不计U形管和连接管道中气体的体积，g取2/10sm。分析此题中两气室的体积关联条件是体积和是一恒量，压强关联条件是压强差等于gh。解以1p、1V表示压缩后左室气体的压强和体积，2p、2V表示这时右室气体的压强和体积，0p、0V表示初态两室气体的压强和体积。由玻意耳定律得00220111VpVpVpVp由题述可知体积关系0212VVV两气室压强关系ghpp21解以上四式得02)(220010021ghVPVghVghPV解方程并选择物理意义正确的解得)(22220001hgPghPghVV代入数值，得331100.8mV32102106.12mVVV例4（1999年全国高考题）如图19－3，气缸由两个截面不同的圆筒连接而成，活塞A、B被轻质刚性细杆连接在一起，可无摩擦移动，A、B的质量分别为kgmA12,kgmB0.8,22100.4mSA,横截面积分别为22100.2mSB，一定质量的理想气体被封闭在两活塞之间，活塞外侧大气压强Pap50100.1。（l）气缸水平放置达到如图19－3甲所示的平衡状态，求气体的压强。（2）已知此时气体的体积321100.2mV。现保持温度不变，将气缸竖直放置，达到平衡后如图19－3乙所示。与图19－3甲相比，活塞在气缸内移动的距离l为多少？取重力加速度2/10smg。解析（l）气缸处于甲图所示位置时，设气缸内气体压强为1P，对于活塞和杆，由力的平衡条件得BABASpSpSpSp0110解得Papp501100.1（2）汽缸处于乙图所示位置时，设气缸内气体压强为2p，对于活塞和杆，由力的平衡条件得BABABASpSpgmmSpSp0220)(设2V为气缸处于乙图所示位置时缸内气体的体积，由玻意耳定律可得2211VpVp由几何关系可得)(21BASSlVV由上述各式解得活塞在气缸内移动距离ml2101.9例5如图19－4所示，粗细均匀、两端封闭的玻璃管竖直放置，中间一段水银柱隔出两段空气柱，已知122ll，若初始两部分气体温度相同，现使两部分气体温度同时升高，管中水银柱将如何运动？分析先弄清初始情况，设上、下两段空气柱的压强分别为2p、1p水银柱产生的压强np。初态水银柱静止不动，处于平衡状态，以水银柱为研究对象，受力分析如图19－5所示，由力的平衡方程可得SpghSSp12∴hppghpp221现使气体温度升高，必将引起气体的压强、体积的变化，这也必将引起水银柱受力情况的变化。显然，若变化后气体的压强仍能使水银柱受力平衡，水银柱将保持不动；若变化后气体的压强使水银柱平衡被打破，水银柱将移动。由此可见，水银柱移动的原因是气体的压强变化引起水银柱受力发生变化，从而运动状态改变。引导学生根据上述分析提出解决水银柱移动问题的思路：l．先假设水银柱不动，气体做等容变化。温度升高或降低时，两部分气体的压强如何变化。2．根据两部分气体压强变化的大小分析水银柱受力变化情况，进而判断水银柱移动方向。此题的具体解法有如下四种：（1）假设法假设水银柱不动，即假设两部分气体都作等容变化，设两部分气体同时温度由T升高到T′，由查理定律，得111'1TPTP222'2TPTP上面二式可化为111'11'111TPTTpPTP222'22'222TPTTpPTP∴1111TTpp∴2222TTpp由题意可知212121,,PPTTTT∴21PP即水银柱将向上方移动。（2）极限法