高中物理选修3-3《气体》重点题型

1/3选修3-3《气体》复习一、气体压强的计算（一）.液体封闭的静止容器中气体的压强1.知识要点（1）液体在距液面深度为h处产生的压强：Pghh（式中表示液体的密度）。（2）连通器原理：在连通器中，同种液体的同一水平面上的压强相等；2.典型例1如图1、2、3、4玻璃管中都灌有水银，分别求出四种情况下被封闭气体A的压强PA（设大气压强PcmHg076）。练习:1如图所示，粗细均匀的竖直倒置的U型管右端封闭，左端开口插入水银槽中，封闭着两段空气柱1和2。已知h1=15cm，h2=12cm，外界大气压强p0=76cmHg，求空气柱1和2的压强。2.有一段12cm长汞柱，在均匀玻璃管中封住了一定质量的气体。如图所示。若管中向上将玻璃管放置在一个倾角为30°的光滑斜面上。在下滑过程中被封闭气体的压强（设大气压强为P0=76cmHg）为（）A.76cmHgB.82cmHgC.88cmHgD.70cmHg（二）.活塞封闭的静止容器中气体的压强1.解题的基本思路（1）对活塞（或气缸）进行受力分析，画出受力示意图；（2）列出活塞（或气缸）的平衡方程，求出未知量。注意：不要忘记气缸底部和活塞外面的大气压。2.典例例2如图5所示，一个横截面积为S的圆筒形容器竖直放置，金属圆板A的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为θ，圆板的质量为M。不计圆板与容器内壁之间的摩擦。若大气压强为P0，则被圆板封闭在容器中的气体压强P等于（）A.PMgS0cosB.PMgS0coscosC.PMgS02cosD.PMgS0练习:3如图所示，活塞质量为m，缸套质量为M，通过弹簧吊在天花板上，气缸内封住了一定质量的空气，而活塞与缸套间无摩擦,活塞面积为S，则下列说法正确的是()(P0为大气压强)A、内外空气对缸套的总作用力方向向上，大小为MgB、内外空气对缸套的总作用力方向向下，大小为mgC、气缸内空气压强为P0-Mg/SD、气缸内空气压强为P0+mg/S4.如图7，气缸由两个横截面不同的圆筒连接而成。活塞A、B被轻刚性细杆连接在一起，可无摩擦移动。A、B的质量分别为mA=12kg，mB=8.0kg，横截面积分别为SA=4.0×10－2m2，SB=2.0×10－2m2。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P0=1.0×105Pa。（1）气缸水平放置达到如图7所示的平衡状态，求气体的压强。（2）现将气缸竖直放置，达到平衡后。求此时气体的压强。取重力加速度g=10m/s2。2/3二、图像类问题一定质量的理想气体状态变化时，可以用图像表示气体状态的变化过程。应用图像解题，形象、直观、思路清晰，既能达到化难为易的目的，又能训练学生灵活多变的思维能力。1、利用图像判断气体状态变化过程,和能的转化和守恒定律判断气体做功、热传递及气体内能的变化例3一定质量的理想气体，温度经过不同状态变化回到初始状态温度，可能的过程是：A.先等压膨胀，后等容降压B.先等压压缩，后等容降压C.先等容升压，后等压膨胀D.先等容降压，后等压膨胀例4一定质量的理想气体沿如图所示箭头方向发生状态变化，则下列说法正确的是：A.ab过程放热，内能减少B.bc过程吸收的热量多于做功值C.ca过程内能一直不变D.完成一个循环过程，气体放出热量练习5.一定质量的理想气体状态变化的p-T图像如图所示,由图像知().(A)气体在a、b、c三个状态的密度ρa＜ρc＜ρb(B)在a→b的过程中,气体的内能增加(C)在b→c的过程中,气体分子的平均动能增大(D)在c→a的过程中,气体放热6.一定质量的理想气体的状态变化过程如图中直线段AB所示，C是AB的中点，则().(A)从状态A变化到状态B的过程中，气体的内能保持不变(B)从状态A变化到状态B的过程巾，气体的温度先升高后降低(C)从状态A变化到状态C，气体一定吸热(D)从状态A变化到状态B的整个过程，气体一定吸热2、图像与规律的转换,图像与图像之间的转换.通过对物理图像的分析，根据图像提供的物理信息，我们可以将图像反映的物理过程“还原”成数学公式，而达到快捷、准确的解题目的。理想气体状态变化的过程，可以用不同的图像描述，已知某个图像，可以根据这一图像转换成另一图像。如由P-V图像变成P-T图像或V-T图像。例5如图是一定质量的理想气体由状态A经过状态B变为状态C的V--T图象．已知气体在状态A时的压强是1.5×105Pa.（1）说出A到B过程中压强变化的情形，并根据图像提供的信息，计算图中TA的温度值．（2）请在图乙坐标系中，作出由状态A经过状态B变为状态C的P--T图像，并在图线相应位置上标出字母A、B、C．如果需要计算才能确定有关坐标值，请写出计算过程．练习7、如图所示，水平放置的汽缸内壁光滑，活塞厚度不计，在A、B两处设有限制装置，使活塞只能在A、B之间运动，B左面汽缸的容积为V0，A、B之间的容积为0.1V0。开始时活塞在B处，缸内气体的压强为0.9p0（p0为大气压强），温度为297K，现缓慢加热汽缸内气体，直至399.3K。求：（1）活塞刚离开B处时的温度TB；（2）缸内气体最后的压强p；（3）在右图中画出整个过程的p-V图线。三、综合提升例6：上端开口、竖直放置的玻璃管，内横截面积为0.10cm2，管中有一段15cm长的水银柱将一些空气封闭在管中，如右图所示，此时ABCV/m30.60.4OTA300400T/K甲乙2.01.51.00.5P/105pa01234T/×100KBAV0p1.2p01.1p0p00.9p00.9V0V01.1V01.2V0V3/3气体的温度为27℃.当温度升高到30℃时，为了使气体体积不变，需要再注入多少克水银？设大气压强为p0＝75cmHg且不变，水银密度ρ＝13.6g/cm3.例7：如图所示U形管左端开口、右端封闭，左管水银面到管口为18.6cm，右端封闭的空气柱长为10cm，外界大气压强Po＝75cmHg，在温度保持不变的情况下，由左管开口处慢慢地向管内灌入水银，试求再灌入管中的水银柱长度最多为多少厘米？例8：放在光滑水平面上的气缸，如图7所示，缸体的质量为M，活塞的质量为m，静止时活塞距缸底L0，活塞面积为S，外界大气压强为p0，现水平推力向左推活塞，使活塞和气缸以共同加速度向左加速运动时，活塞到气缸底的距离变为L，求向左的加速度多大？水平推力多大？(假设气体的温度不变)例9.如图8—7，粗细均匀，两端开口的U型管竖直放置，管的内径很小，水平部分BC长为14cm，一空气柱将管内水银分割成左右两段，大气压强相当与高为76cmHg的压强。（1）当空气柱温度为T0=273K，长为L0=8cm时BC管内左边水银柱长2cm，AB管内水银柱长也是2cm，则右边水银柱总是长多少？（2）当空气柱温度升高到多少时，左边的水银恰好全部进入竖直管AB内？（3）当空气柱温度为490K时，两竖直管内水银柱上表面高度各为多少？