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    尊亿国际app报道高中物理选修3-3第八章“气体”全章教学案、作业夹牢考答案_尊亿国际app官网资讯

    来源:尊亿国际app 时间:2016-01-11

    2012年春学期高二(1)物理教学案(43)

    课题: 气体的状态参量(补充)

    主备人:邵洪胜

    教学目的:⒈ 知道气体的状态和状态参量

    ⒉ 了解气体压强值的分析方法

    教学内容:

    1、气体的状态和状态参量:

    ⑴ 气体的状态:在研究气体的热学性质时,在肯定的条件下,气体都会处于肯定的状态,

    称为平均状态。

    (⑵ 气体的状态参量:描述气体状态的物理量。肯定量的气体的状态参量有:

    和。

    2、温度:

    (1)概念:温度是表示物体冷热程度的物理量,是分子平均动能的标志,是大批分子无

    法则热运动剧烈程度的宏观体现。

    (2)单位及换算:SI制单位为开尔文,用K表示,常用的摄氏温度(t)的单位是摄氏度,

    用0C表示。

    a、热力学温度(或绝对温度)T=t+273 。注意:绝对零度(即-2730C)是不可能抵达的,因为分子将永连续息的做无法则的热运动;

    b、改变的温度(升高或降低)?T=?t 。

    3、气体的体积:

    (1)气体的体积就是指气体分子所能够抵达的空间,也就是气体所充满的容器的容积。

    (2) SI制中单位为m3,常用的有L,1L=10-3m3。

    4、气体的压强

    (1)气体作用在器壁单位面积上的压力称为气体的压强。

    气体压强的发生是由于大批气体分子频繁的碰撞器壁的结果,压强的大小取决于单位体积内的分子数和分子的平均速率。若单位体积内分子数增大,分子的平均速率也增大,则气体的压强也增大。

    (2)SI制中压强的单位为帕斯卡(Pa),1Pa=1N/m2,压强的单位有时还用到atm ,cmHg,mmHg等。 1atm=cmHg=5Pa 。

    (3)大气压强发生的机理:大气压是由于气氛受到重力的作用紧紧包围地球而对浸在它里面的物体发生的压强。如果没有地球引力作用,地球外貌就没有大气,从而也不会有大气压。地面大气压的值与地球外貌积的乘积,近似等于地球大气层所受的重力值。

    4、气体压强的确定:

    气体的三个状态参量中,精确地确定气体压强是解决热学问题的关键。一般的分析方法如 下:

    (1)被一段液柱或活塞封闭的气体,其压强可依据液柱或活塞的受力情况来得出。

    173

    例1、写出图中各种情况下被活塞封闭的气体的压强。已知大气压强为P0(Pa) , 重物质量为m(Kg),活塞横截面积为S(m),弹簧的劲度系数为k (N/m) ,且被拉长x (cm ),整个装置静止不动,不计活塞的质量和活塞与气缸壁的摩擦。

    高中物理选修3-3第八章“气体”全章教学案、作业夹牢考答案

    2

    (2)对付U型管内封闭的气体压强,可依据连通器原理及受力平均得出。

    例2、在两端开口的U型管内注入水银时,水银柱中间封闭了一小段空

    气柱(如图所示)气柱上方的水银柱高为H,气柱下方的水银面与左

    边管中水银柱的水银面高度差为h,若大气压强为P0cmHg,下列说

    法中正确的是:

    A、气氛柱的压强为(P0-h-H)cmHg ;

    B、气氛柱压强为(H+h)cmHg ;

    C、h>H; D、h=H 。

    随堂训练:

    1、下列说法中正确的是 ( D )

    A、肯定质量的气体的体积是稳定的;

    B、气体的体积等于一切分子的体积之和;

    C、气体的压强是由气体的重力引起的;

    D、封闭容器内气体对各个方面的压强大小相等。

    2、当气体温度升高30C时,用热力学温标表示,温度升高 ( B )

    A、303K ; B、30K ; C、 243K ; D、273K 。

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    174

    作业43

    学号 姓名 .

    1、密闭容器中气体的压强 ( B )

    A、是由于气体的重力所发生的;

    B、是由于气体分子频繁碰撞容器壁所发生的;

    C、是由于分子之间存在相互作用力而发生的;

    D、当容器自由下落时,气体的压强将减小。

    2、关于大气压强,下列说法中正确的是( AC )

    A、是由于地球对大气的吸引作用而发生的;

    B、大气压强的方向总是竖直向下的;

    C、大气压强的大小随高度的增加而减小;

    D、教室里的大气压强比操场上的大气压强小;

    3、关于热力学温标,下列说法中正确的是( AD )

    A、热力学温标的零度是-273.150C ,叫做绝对零度;

    B、因为热力学温度的每一度的大小和摄氏温度是相同的,所以00C也就是绝对零度;

    C、绝对零度已经抵达了,温度计能够测出开氏零度;

    D、0K是低温的极限,是达不到的。

    4、当温度升高300C时,用热力学温标表示升高的温度是 ( B )

    A、303K ; B、30K ; C、243K ; D、273K 。

    5、下列关于大气压强的说法中正确的是( AC )

    A、相当于由地球对大气的吸引所发生的; B、方向总是竖直向下;

    C、肯定高度内随海拔高度增加而有纪律的减小; D、完全由大气的温度决议。

    6、如果使一个一般居室的室温升高一些,则室内气氛的压强(设室外的大气压强稳定)( C )

    A、肯定增大; B、肯定减小 ; C、坚持稳定 ; D、肯定会发生变化。

    7、下列说法中正确的是( D )

    A、肯定质量的气体的体积是稳定的;

    B、气体的体积等于一切气体分子的体积之和;

    C、气体的压强是由于气体的重力引起的;

    D、封闭容器内气体对各个方向的压强大小相等。

    8、如图所示,U型管的A端封有气体,B端也有一小段气体,现用一条小铁丝插至B端气体,轻轻抽动,使B端上下两局部水银柱相连接,设外界温度稳定,则A端气柱的( B )

    A、体积减小; B、体积稳定;

    C、压强增大; D、压强减小。

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    175

    9、下列关于温度的一些叙述,不正确的是 ( A )

    A、温度是表示物体热量几多的物理量;

    B、温度是表示物体冷热程度的物理量;

    C、温度是物体分子平均动能的标志;

    D、温度能够用摄氏温标表示,也能够用热力学温标表示。

    10、如图所示,除注明外,液体均为水银,h(cm)为液柱长或高度差,大气压强为P0(可依据需要取cmHg或atm为单位)。写出下列各种情况下,封闭气体的压强(封闭气体所在装置均是静止的)

    1、(1)P0 -h ;(2)P0+h; (3)P0-h1 ,P0+h2- h1;(4)P0,P0 13.6

    (5)P0 ;(6)3 P0;? (7)P0-h1sin?,P0+h2-h1sin? ;

    11、如图所示。质量为m1的内壁光滑的玻璃管,横截面积为S,内装有质量为m2的水银。管外壁与斜面的摩擦系数为?=3/6 ,斜面倾角为

    ?=300,当玻璃管与水银相同沿斜面下滑时,求被封闭的气体

    的压强为几多?(设大气压强为P0)

    P0+m2g 提示:对水银柱进行受力分析,正交分解,列式求解。??

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    应为减4S

    176

    2012年春学期高二(1)物理教学案(44)

    课题: 8.1 气体的等温变化

    主备人:邵洪胜

    教学目的:

    ⒈ 知道气体的状态及三个参量。

    ⒉ 掌握玻意耳定律,并能应用它解决气体的等温变化的问题、解释生活中的有关现象。 ⒊ 知道气体等温变化的p—v图象,即等温线。

    教学内容:

    一、气体的状态及参量 气体状态和状态参量的联系:对付肯定质量的气体,如果温度、体积、压强这三个量 ,我们就说气体处于肯定的状态中。如果三个参量中有两个参量发生改变,或者三个参量都发生了变化,我们就说气体的状态发生了改变,只有一个参量发生改变而其它参量稳定的情况是 发生的。

    二、玻意耳定律

    1、老k娱乐城官网科学家玻意耳和法国科学家马略特各自通过实验发现:肯定质量的气体,在温度稳定的情况下,压强p与体积v成 。这个纪律叫做玻意耳定律。

    2、玻意耳定律的表示式:pv=C(常量)或者。其中p1 、v1和p2、v2分别表示气体在1、2两个差别状态下的压强和体积。

    三、气体等温变化的p—v图象

    肯定质量的气体发生等温变化时的p—v图象如图所示。图线的形状为 。由于它描述的是温度稳定时的p—v联系,因此称它为 线。

    肯定质量的气体,差别温度下的等温线是差别的。

    1、 在图中,肯定质量的气体,差别温度下的两条等温线,判

    断t1、t2的高低。

    2、 画出p—

    联系。

    例题分析

    例1、汽车轮胎的容积是2.5×102m3,轮胎原有1atm的气氛。向轮胎内打气,直至压强增加到8atm为止。应向轮胎里打进1atm的几多体积的气氛。(温度稳定)

    -答、1.75×101m3

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    -1图象,说明图线的形状,图线的斜率与温度的V 177

    例2、在温度稳定的情况下,把一根长为100cm,上端封闭的玻璃管竖直插入水银槽中,插入后管口到槽内水银面的距离是管长的一半,若大气压为75cmHg,求水银进入管内的长度。 答:25cm

    随堂训练

    1、一个气泡从水底升到水面上时,体积增大2倍,设水的密度为ρ=1×103Kg/m3,大气压强P0=1×105Pa,水底与水面温差不计,求水的深度。(g=10m/s2) 答:10m 应为20m

    2、如图所示,为肯定质量的气体在差别温度下的两条p—1图V

    线。由图可知 ( BD )

    A. 肯定质量的气体在发生等温变化时,其压强与体积成正比 1B. 肯定质量的气体在发生等温变化时,其p—图线的延长线是V

    通过坐标原点的

    C. T1>T2 D. T1<T2

    3、喷雾器筒内药液面上方有打气孔,可通过打气筒将外界气氛压入筒内液面上方,使被封闭的气氛压强增大。设喷雾器筒内上方的气氛体积为1.5L,然后用打气筒缓慢向药液上方打气,每次打进1atm的气氛0.25L,设打气进程中温度稳定,要使喷雾器里的压强抵达4atm,打气筒应打气 18 次。

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    178

    作业44

    学号 姓名 .

    1、下列进程可能发生的是 ( CD )

    A、气体的温度变化,但压强、体积坚持稳定

    B、气体的温度、压强坚持稳定,而体积发生变化

    C、气体的温度坚持稳定,而压强、体积发生变化

    D、气体的温度、压强、体积都发生变化

    2、肯定质量的气体发生等温变化时,若体积增大为原来的n倍,则压强变为原来的几多倍 ( C )

    A、2n B、n C、1/n D、2/n

    3、在温度均匀的水池中,有一气氛泡从池底缓缓地向上浮起,在其上浮的进程中,泡内气体(可看成理想气体)( CD ) (内容提前)

    A、内能减少,放出热量

    B、内能增加,汲取热量

    C、对外做功,同时吸热,内能稳定

    D、对外做的功等于汲取的热量

    4、如图所示,肯定质量的气体由状态A变到状态B再变到状态C

    的进程,A、C两点在同一条双曲线上,则此变化进程中 ( AD )

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    A、从A到B的进程温度升高

    B、从B到C的进程温度升高 C、从A到C的进程温度先降低再升高 D、A、C两点的温度相等

    5、如图所示,两端开口的均匀玻璃管竖直插入水银槽中,管中有一段水银柱h1封闭肯定质量的气体,这时管下端开口处内外水银面高度差为h2,若坚持情况温度稳定,当外界压强增大时,下列分析正确的是 ( D )

    A、h2变长 B、h2变短

    C、h1上升 D、h1下降

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    6、一个容积是10升的球,原来盛有1个大气压的气氛,现在使球内气体压强变为5个大气压,应向球内打入 40 升1个大气压的气氛(设温度稳定)

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    179

    7、抽气机对某容器抽气,已知被抽容器的容积是抽气机最大运动容积的两倍,在按最大运动容积抽气2次后,容器中气体的压强变为原来的 4/9 倍。

    8.如图,两个半球壳拼成的球形容器内部已抽成真空,球形容

    器的半径为R,大气压强为p。为使两个半球壳沿图箭头方向互

    相离别,应施加的力F至少为( )

    2222A.4πRp B.2π Rp C.πRp D.πRp/2

    23、大气压作用的有效面积为πR。答案:C

    9.`用托里拆利实验测大气压强时,管内混有少量气氛,因此读数禁绝,当大气压强为75cmHg时,读数为74.5cmHg,这时管中气氛柱长22cm,当气压计读数为75.5cmHg时,实际大气压强多大?

    12、对封闭气体应用玻意耳定律可得。答案:76.2cm 应为:76.02cm

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    180

    2012年春学期高二(1)物理教学案(45)

    课题: 8.2 气体的等容变化和等压变化

    主备人:邵洪胜

    教学目的:⒈ 掌握查理定律及其应用,了解P—T图象的意义

    ⒉ 掌握盖??吕萨克定律及其应用,了解V—T图象的意义

    教学内容:

    一、 气体的等容变化

    1、法国科学家查理在分析了实验事实后发现,肯定质量的气体在体积稳定时,各种气体的压强与温度之间都有线性联系,从图甲能够看出,在等容进程中,压强P与摄氏温度t是一次函数联系,不是简单的 正比 联系。但是,如果把图甲直线AB延长至与横轴相交,把交点当做坐标原点。树立新的坐标系(如图乙所示),那么这时的压强与温度的联系就是正比例联系了。图乙坐标原点的意义为 气体的压强为零时其温度为零 。能够证明,当气体的压强不太大,温度不太低时,坐标原点代替的温度就是 热力学温度的0 K 。

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    2、查理定律的内容:肯定质量的某种气体,在体积稳定的情况下,压强P与热力学温度T成 正 比。

    3、公式: 、 、 。 P/T=C,P1/T1=P2/T2,P1/P2=T1/T2 4、气体在体积稳定的情况下,发生的状态变化进程, 叫做 进程。表示该进程的P—T图象称为 。肯定质量的气体的等容线是 线。 肯定质量的某种气体在差别体积下的几条等容线如

    图所示,其体积的大小联系是 。

    等容,等容图象,过原点的直,V3>V2>V1

    二、气体的等压变化

    1、盖??吕萨克定律内容:肯定质量的某种气体,在压强稳定的情况下,体积V与热力学温度T成 正 比。 2、公式: 、 、 。

    V/T=C,V1/T1=V2/T2 ,V1/V2=T1/T2

    3、气体在压强稳定的情况下发生的状态变化的进程,

    叫做 进程,表示变化进程的V—T图象称为 。

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    图8—

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    13 181

    肯定质量的某种气体的等压线是 线。图中是肯定质量的某种气体在差别压强下的几条等压线,其压强的大小联系是 。

    等压,等压图象,P3>P2>P1

    例题分析:

    ⒈ 水平放置,粗细均匀,两侧都封闭的细长玻璃管中,有一段水银柱将管中气体分为两局部如图8—14所示,将玻璃管温度均匀升高的进程中,水银柱将( C )

    A.向右移动 B、向左移动

    C.始终不动 D、以上三种情况都有可能

    如果左边气体温度比右边温度高,在此基础上两边升高相同的温度哪?答: 向左移动 。 ⒉ 灯胆内充有氮氩混合气体,如果要使灯胆内的混合气体在500℃时的压强不超越1atm,在20℃下充气,灯胆内气体的压强至多能充到几多?0.38atm

    ⒊ 如图所示,气缸A中封闭有肯定质量的气体,活塞B与A的接触是光滑的且不漏气,B上放一重物C,B与C的总量为G,大气压为P0。当气缸内气体温度是20℃时,活塞与气缸底部距离为h1;当气缸内气体温度是100℃时活塞与气缸底部的距离是几多?

    1.3h1

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    ⒋ 如图甲所示,是肯定质量的气体由状态A通过状态B变为状态C的V—T图象。已

    5知气体在状态A时的压强是1.5×10Pa

    ⑴ 说出从A到B进程中压强变化的情形,并依据图象提供的信息,计算图中TA的温度值。

    ⑵ 请在图乙坐标系中,作出由状态A通过状态B变为状态C的P—T图象,并在图线相应身分上标出字母A、B、C。如果需要计算才能确定有关坐标值,请写出计算进程。

    (1)200K (2)略

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    A

    甲 乙

    182

    作业45

    学号 姓名 .

    ⒈ 如图所示,竖直放置,粗细均匀,两端封闭的玻璃管中有一段水银,将气氛隔成A、B两局部,若使管内两局部气体的温度同时升高相同的温度,则管内的水银柱将向哪个方向移动? h 答: 由A向B 。

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    00⒉ 肯定质量的气体,在体积稳定的情况下,温度由0C升高到10C时,其压强的增量

    00为△P1,当它由100C升高到110C时,其压强的增量为△P2,则△P1与△P2之比是

    1:1 。

    00⒊ 设大气压强坚持稳定,当室温由6C升高到27C时,室内的气氛将减少 7 %。

    ⒋ 使肯定质量的理想气体按图中箭头所示的顺次变化,图线BC是一段以纵、横轴为渐近线的双曲线。

    (1)已知气体在状态A的温度TA=300K,求气体在状态B、C、D的温度各是几多?

    (2)将上述状态变化进程在图乙中画出,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进程?

    乙 甲

    (1)TB=TC=60D=300K (2)图略 AB等压膨胀 BC等温膨胀 CD等压压缩 ⒌ 下面图中描述肯定质量的气体做等容变化的进程的图线是( CD )

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    A

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    B

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    C D

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    00

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    ⒍ 一个密闭的钢管内装有气氛,在温度为20C时,压强为

    高中物理选修3-3第八章“气体”全章教学案、作业夹牢考答案

    1atm,若温度上升到80C,

    管内气氛的压强为( C )

    A、4atm B、1atm/4 C、1.2atm D、5atm/6

    183

    ⒎ 肯定质量的理想气体在等压变化中体积增大了1/2,若气体原来温度为27C,则温度的变化是( B )

    000A、升高450K B、升高了150C C、升高了40.5C D、升高了450C

    ⒏ 如图所示,是肯定质量的气体从状态A经B到状态C的V—T图

    象,由图象可知( D ) A、PA>PB

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    B、PC<PB C、PA>PC

    D、PC>PB

    ⒐如图所示,是肯定质量的气体从状态A经B到状态C的P—T图

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    象,由图象可知( B ) A、VA=VB B、VB=VC C、VB<VC D、VA>VC

    ⒑肯定质量的气体在体积稳定时,下列有关气体的状态变化说法正确的是( BC )

    0A、温度每升高1C,压强的增加是原来压强的1/273

    00B、温度每升高1C,压强的增加是0C时压强的1/273

    C、气体压强和热力学温度成正比

    D、气体压强与摄氏温度成正比

    ⒒ 在密闭容器中,当气体的温度升高1K时,气体的压强比原来增加了0.4%,则容器中气体原来的温度为 250K

    3⒓ 体积V=100cm的空球带有一根有刻度的均匀长管,管上共有N=101个刻度

    (长管与球连接处为第一个刻度,向上顺次排列)相邻两刻度间管的容积为

    300.2cm,管中有水银滴将球内气氛与大气隔开,如图所示。当温度t=5C时,水银液滴在刻度N=21的地方,若外界大气压稳定,用这个装置测量温度的范围是 。

    -6.3℃到47.8℃

    应为-5.7℃到47.8℃

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    184

    2012年春学期高二(1)物理教学案(46)

    课题: 理想气体状态方程

    主备人:邵洪胜

    教学目的:⒈ 精确了解理想气体这个物理模型。

    ⒉ 会推导理想气体的状态方程,并能够应用理想气体状态方程求解相应的题目和解释相关的现象。

    教学内容:

    一、理想气体

    ⒈ 为了研究问题的方便,能够设想一种气体,在任何 ,我们把这样的气体叫做理想气体。温度、任何压强下都遵从气体实验定律

    ⒉ 理想气体是不存在的,它是实际气体在肯定程度的近似,是一种理想化的模型。 ⒊ 理想气体分子间,除碰撞外无其它作用力,从能量上看,肯定质量的理想气体的内能完全由 决议。温度

    二、理想气体的状态方程

    ⒈ 内容:肯定质量的理想气体在从一个状态变到另一个状态时,尽管P、V、T都可能改变,但是压强跟体积的乘积与热力学温度的比值坚持稳定。

    ⒉ 方程: , 。PV/T=C,P1V1/T1=P2V2T2 ⒊ 推论 (1)肯定质量的理想气体当状态变化进程中三个状态参量坚持某一个参量稳定时,就能够从理想气体状态方程分别得到

    (2)依据气体的密度ρ=m/V,能够得到气体的密度公式

    (1)玻意耳定律,查理定律,盖·吕萨克定律 (2)P1/T1ρ1=P2/T2ρ2 ⒋ 适用条件 理想气体,肯定质量

    ⒌ 注意方程中各物理量的单位,温度必须用 ,公式两边中P和V单位必须 ,但不肯定是国际单位。热力学温度,统一

    三、气体分子运动的特性

    ⒈ 从微观的角度看,物体的热现象是由 的热运动所决议的,尽管个别分子的运动有它的不确定性,但大批分子的运动情况会遵守肯定的 。 大批气体分子,统计纪律

    ⒉ 分子做无法则的运动,速率有大有小,由于分子间频繁碰撞,速率又将发生变化,但分子的速率都呈现 的纪律分布。这种分子整体所体现出来的纪律叫统计纪律。中间多两头少

    ⒊ 气体分子运动的特性

    (1)分子的运动杂乱无章,在某一时刻,向着 运动的分子都有,并且向各个方向运动的气体分子数目都 。

    (2)气体分子速率分布体现出“中间多,两头少”的分布纪律。温度升高时,速率大的分子数目 ,速率小的分子数目 ,分子的平均速率 。

    (1)任何一个方向,相等 (2)增加,减少,增大

    185

    ⒋ 温度是 的标志。用公式表示为 。

    分子平均动能,T=aEK

    四、气体压强的微观意义

    ⒈ 气体的压强是 而发生的。气体压强等于大批气体分子作用在器壁 。

    大批气体分子频繁继续地碰撞器壁,单位面积上的平均作用力

    ⒉ 影响气体压强的两个因素: , 。从两个因素中可见肯定质量的气体的压强与 , 两个参量有关。

    气体分子的平均动能,单位体积内的分子数,温度,体积

    五、对气体实验定律的微观解释

    ⒈ 肯定质量的气体,温度坚持稳定时,分子的平均动能是 的,在这种情况下,体积减小时,分子的 ,气体的压强就 这就是玻意耳定律的微观解释。

    肯定,分子的密集程度增大,增大

    肯定质量的气体,体积坚持稳定时,分子密集程度坚持稳定,在这种情况下,温度升高,分子平均动能增大,气体的压强就增大

    是盖·吕萨克定律的微观解释。 肯定质量的气体,温度升高时,分子平均动能增大,只有气体的体积同时增大,使分子的

    密集程度减小,才能坚持压强稳定

    例题分析:

    1、 关于温度的概念,下列说法中正确的是( A )

    A、 温度是分子平均动能的标志,物体温度越高,则物体的分子的平均动能大

    B、 物体的温度高,则物体每一个分子的动能都大

    C、 某物体内能增大时,其温度肯定升高

    D、 甲物体温度比乙物体温度高,则甲物体的分子平均速率比乙物体大

    2、 有关气体的压强,下列说法正确的是( D )

    A、 气体分子的平均速率增大,则气体的压强肯定增大

    B、 气体分子的密集程度增大,则气体的压强肯定增大

    C、 气体分子的平均动能增大,则气体的压强肯定增大

    D、 气体分子的平均动能增大,气体的压强有可能减小

    3、 如图所示,粗细均匀一端封闭一端开口的U形玻璃管,当t1=310C,

    大气压强P0=76cmHg时,两管水银面相平,这时左管被封闭的气柱长L1=8cm,则

    (1) 当温度t2几多时,左管气柱L2为

    高中物理选修3-3第八章“气体”全章教学案、作业夹牢考答案

    9cm?

    186

    (2) 当温度抵达上问中大的温度t2时,为使左管气柱长L为8cm,应在右管中加入多长的水银柱?

    (1)78℃ (2)11.75cm

    187

    作业46

    学号 姓名 .

    ⒈ 如图所示,表示肯定质量的理想气体沿从a到b到c到d再到a的方向发生状态变化的进程,则该气体压强变化情况是( AC ) A、 从状态c到状态d,压强减小,内能减小 B、 从状态d到状态a,压强增大,内能减小 C、 从状态a到状态b,压强增大,内能增大

    高中物理选修3-3第八章“气体”全章教学案、作业夹牢考答案

    D、 从状态b到状态c,压强稳定,内能增大

    ⒉ 钢筒内装有3kg气体,当温度是-230C时,压强为4atm,如果用掉1kg后,温度升高到270C,求筒内气体的压强。3.2atm

    ⒊ 下列哪些量是由大批分子热运动的整体体现所决议的( ABD )

    A、压强 B、温度 C、分子密度 D、分子的平均速率

    ⒋ 对肯定质量的理想气体,下列说法正确的是( AB )

    A、体积稳定,压强增大时,气体分子的平均动能肯定增大

    B、温度稳定,压强减小时,气体的密度肯定减小

    C、压强稳定,温度降低时,气体的密度肯定减小

    D、温度升高,压强和体积都可能稳定

    ⒌ 从气体压强的微观意义,解释在图8—25中,竖直放置两端封闭的

    玻璃管升温时液柱的移动方向。

    ⒍ 分子运动的特性是( ABC )

    A、 分子除相互碰撞或跟容器碰撞外,可在空间里自由移动

    B、 分子的频繁碰撞致使它做杂乱无章的热运动

    C、 分子沿各个方向运动的时机均等

    D、 分子的速率分布毫无纪律

    ⒎ 下面关于温度的叙述正确的是( ABCD )

    A、温度是表示物体冷热程度的物理

    B、两个系统处于热平均时,它们具有一个相同的性质——温度相同

    C、温度是分子热运动平均动能的标志

    D、温度的高低决议了分子热运动的剧烈程度

    ⒏ 下面关于气体压强的说法正确的是( ABCD )

    A、气体对器壁发生的压强是由于大批气体分子频繁碰撞器壁而发生的

    B、气体对器壁发生的压强等于作用在器壁单位面积上的平均作用力

    C、从微观角度看,气体压强的大小跟气体分子的平均动能和分子密集程度有关

    D、从宏观角度看,气体压强的大小跟气体的温度和体积有关

    ⒐ 对付理想气体下列哪些说法是不正确的( AC )?应为C

    高中物理选修3-3第八章“气体”全章教学案、作业夹牢考答案

    188

    A、理想气体是严厉遵守气体实验定律的气体模型

    B、理想气体的分子间没有分子力

    C、理想气体是一种理想模型,没有实际意义

    D、实际气体在温度不太低,压强不太大的情况下,可当成理想气体

    ⒑ 肯定质量的理想气体,从状态P1、V1、T1变化到状态P2、V2、T2。下述进程不可能的是( B )

    A、P2> P1,V2> V1,T2 >T1

    B、P2> P1,V2> V1,T2 <T1

    C、P2> P1,V2< V1,T2 >T1

    D、P2> P1,V2< V1,T2 <T1

    ⒒ 密封的体积为2L的理想气体,压强为2atm,温度为270C。加热后,压强和体积各增加20%,则它的最后温度是 432K

    ⒓ 用活塞气筒向一个容积为V的容器内打气,每次能把体积为V0、压强为P0的气氛打入容器内。若容器内原有气氛的压强为P0,打气进程中温度稳定,则打了n次后容器内气体的压强为 P0(1+nV0/V)

    ⒔ 在温度为00C、压强为1.0×105Pa的状态下,1L气氛的质量是1.29g,当温度为1000C、压强等于2.0×105Pa时。1Kg气氛的体积是几多?530L

    ⒕ 为了测定湖的深度,将一根试管开口向下缓缓压至湖底,测得进入管中的水的高度为管长的3/4,湖底水温为40C,湖面水温为100C,大气压强76cmHg。求湖深几多?

    30.13m

    ⒖ 某房间的容积为20m3,在温度为170C,大气压强为74cmHg,室内气氛质量为25Kg,则当温度升为270C,大气压强为76cmHg时,室内气氛的质量为几多?24.8Kg

    189

    2012年春学期高二(1)物理教学案(47)

    课题: 8.4 气体热现象的微观意义

    主备人:邵洪胜

    教学目的:⒈ 了解统计纪律及其在科学研究和伯乐娱乐城博彩网生活中的作用。

    ⒉ 知道分子运动的特性,掌握温度的微观定义。

    ⒊ 掌握压强、实验定律的微观解释。

    教学内容:

    一、 气体分子运动的特性

    1、从微观的角度看,物体的热现象是由运动有它的不确定性,但大批分子的运动情况会遵守肯定的 。

    2、分子做无法则的运动,速率有大有小,由于分子间频繁碰撞,速率又将发生变化,但分子的速率都呈现 的纪律分布。这种分子整体所体现出来的纪律叫统计纪律。

    3、气体分子运动的特性

    (1)分子的运动杂乱无章,在某一时刻,向着 运动的分子都有,并且向各个方向运动的气体分子数目都 。

    (2)气体分子速率分布体现出“中间多,两头少”的分布纪律。温度升高时,速率大的分子数目 ,速率小的分子数目 ,分子的平均速率 。

    4、温度是的标志。用公式表示为

    1、大批气体分子,统计纪律 2、中间多两头少 3、(1)任何一个方向,相等

    (2)增加,减少,增大 4、分子平均动能,T=aEK

    二、气体压强的微观意义

    1、气体的压强是而发生的。气体压强等于大批气体分子作用在器壁 。

    2、影响气体压强的两个因素:。从两个因素中可见肯定质量的气体的压强与 , 两个参量有关。

    1、大批气体分子频繁继续地碰撞器壁,单位面积上的平均作用力

    2、气体分子的平均动能,单位体积内的分子数,温度,体积

    三、对气体实验定律的微观解释

    1、肯定质量的气体,温度坚持稳定时,分子的平均动能是体积减小时,分子的 ,气体的压强就 这就是玻意耳定律的微观解释。 2、 190

    3、是盖·吕萨克定律的微观解释。

    1、肯定,分子的密集程度增大,增大

    2、肯定质量的气体,体积坚持稳定时,分子密集程度坚持稳定,在这种情况下,温度升高,分子平均动能增大,气体的压强就增大

    3、肯定质量的气体,温度升高时,分子平均动能增大,只有气体的体积同时增大,使分子的密集程度减小,才能坚持压强稳定

    例题分析:

    ⒈ 有关气体的压强,下列说法正确的是( D )

    A. 气体分子的平均速率增大,则气体的压强肯定增大

    B. 气体分子的密集程度增大,则气体的压强肯定增大

    C. 气体分子的平均动能增大,则气体的压强肯定增大

    D. 气体分子的平均动能增大,气体的压强有可能减小

    ⒉ 下列哪些量是由大批分子热运动的整体体现所决议的( ABD )

    A、压强 B、温度 C、分子密度 D、分子的平均速率

    ⒊ 对肯定质量的理想气体,下列说法正确的是( AB )

    A、体积稳定,压强增大时,气体分子的平均动能肯定增大

    B、温度稳定,压强减小时,气体的密度肯定减小

    C、压强稳定,温度降低时,气体的密度肯定减小

    D、温度升高,压强和体积都可能稳定

    191

    作业47

    学号 姓名 .

    ⒈ 分子运动的特性是( ABC )

    A. 分子除相互碰撞或跟容器碰撞外,可在空间里自由移动

    B. 分子的频繁碰撞致使它做杂乱无章的热运动

    C. 分子沿各个方向运动的时机均等

    D. 分子的速率分布毫无纪律

    ⒉ 下面关于温度的叙述正确的是( ABCD )

    A、温度是表示物体冷热程度的物理

    B、两个系统处于热平均时,它们具有一个相同的性质——温度相同

    C、温度是分子热运动平均动能的标志 D、温度的高低决议了分子热运动的剧烈程度

    ⒊ 下面关于气体压强的说法正确的是( ABCD )

    A、气体对器壁发生的压强是由于大批气体分子频繁碰撞器壁而发生的

    B、气体对器壁发生的压强等于作用在器壁单位面积上的平均作用力

    C、从微观角度看,气体压强的大小跟气体分子的平均动能和分子密集程度有关

    D、从宏观角度看,气体压强的大小跟气体的温度和体积有关

    ⒋ 对付理想气体下列哪些说法是不正确的( AC )?应为C

    A、理想气体是严厉遵守气体实验定律的气体模型

    B、理想气体的分子间没有分子力

    C、理想气体是一种理想模型,没有实际意义

    D、实际气体在温度不太低,压强不太大的情况下,可当成理想气体 ⒌ 肯定质量的理想气体,从状态P1、V1、T1变化到状态P2、V2、T2。下述进程不可能的是( B )

    A、P2> P1,V2> V1,T2 >T1

    192

    B、P2> P1,V2> V1,T2 <T1

    C、P2> P1,V2< V1,T2 >T1 D、P2> P1,V2< V1,T2 <T1

    ⒍ 密封的体积为2L的理想气体,压强为2atm,温度为270C。加热后,压强和体积各增加20%,则它的最后温度是 432K

    ⒎ 用活塞气筒向一个容积为V的容器内打气,每次能把体积为V0、压强为P0的气氛打入容器内。若容器内原有气氛的压强为P0,打气进程中温度稳定,则打了n次后容器内气体的压强为 P0(1+nV0/V)

    ⒏ 在温度为00C、压强为1.0×105Pa的状态下,1L气氛的质量是1.29g,当温度为1000C、压强等于2.0×105Pa时。1Kg气氛的体积是几多?530L

    193

    2012年春学期高二(1)物理教学案(48)

    课题: 理想气体实验定律的应用一(补充)

    主备人:邵洪胜

    教学目的:

    1.能应用状态方程解决一些相互联系的多局部独立气体问题。

    2.能应用状态方程及力学纪律解决一些较简单的力热综合题。

    3.能应用状态方程分析解决“气体连接体”中的液柱(或活塞)的移动问题,掌握分析此类问题的常用方法。

    基本纪律总结:理想气体的状态方程的几种表示式

    1.PV?C恒量C与气体的质量和种类有关。 T

    2.P1V1P2V2适用于肯定质量理想气体的状态变化进程 ?T1T2

    P1P?2在气体质量改变的情况下也适用。 ?1T1?2T2

    m?RT M3.4.PV?nRT PV?

    典范例题:

    例1两瓶气体,压强、体积、温度分别为p1、V1、T1和p2、V2、T2,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V1?,乙瓶中的气体装在容器的右边,占据体积为V2?,它们的相同压强为p,如图所示。 P1V1PV1?对甲气体,由状态方程得 ?T1T1

    对乙气体,由状态方程得P2V2PV2? ?T2T

    PVP1V1P2V2 ??TT1T2据上述二式两边相加,并注意到它们的体积联系V1??V2??V,得

    194

    这就是分态式气体的状态方程,一般地,有PVP1V1P2V2P3V3????? TT1T2T3

    几种差别气体混合后它们的压强P?P1V1TP2V2T ?VT1VT2

    上式中的第一项PVTP1V1T是甲气体单独装进体积为V的容器中的压强,第二项22是VT2VT1

    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发生的压强之和。

    对付把肯定质量的理想气体分成几局部状态参量不相同的气体或者把状态参量不相同的几局部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。

    (三)相关联气体问题

    相关联气体问题涉及两局部(或两局部以上)的气体,

    它们之间无气体交换,但在压强或体积这些量间有肯定的

    联系,分析清楚这些联系往往是解决问题的关键。解决相

    关联问题的一般方法是:

    l.分别选取每局部气体为研究工具,确定初、末状态

    及其状态参量,依据气态方程写出状态参量间的联系式。

    2.分析相关联气体间的压强或体积之间的联系并写

    出联系式。

    3.联立求解并选择物理意义正确的解。

    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??7.5?102kg/m3的液体。开头时左、右两气室的体积都为

    V0?1.2?10?2M3,气压都为p0?4.0?103Pa,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

    V1、V2,假定两气室的温度坚持稳定,计算时能够不计U形管

    和连接管道中气体的体积,g取10m/s。

    分析 此题中两气室的体积关联条件是体积和是一恒量,

    高中物理选修3-3第八章“气体”全章教学案、作业夹牢考答案

    高中物理选修3-3第八章“气体”全章教学案、作业夹牢考答案

    压强关联条件是压强差等于2 195

    ?gh。

    解 以p1、V1表示压缩后左室气体的压强和体积,p2、V2表示这时右室气体的压强和体积,p0、V0表示初态两室气体的压强和体积。由玻意耳定律得

    p1V1?p1V0

    p2V2?p0V0

    由题述可知体积联系V1?V2?2V0

    两气室压强联系p1?p2??gh 2(P0??gh)V02P0V02解以上四式得V?V1??0 ?gh?gh2

    1

    解方程并选择物理意义正确的解得V1?V0(P0??gh?P02??2g2h2) ?gh

    代入数值,得V1?8.0?10?3m3 V2?2V0?V1?1.6?10?2m3

    (四)力热综合问题

    对力热综合性问题要恰当的选取研究工具,正确的进行受力分析,及时树立力学知识与热学知识的联系。

    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

    mA?12kg,mB?8.0kg,SA?4.0?10?2m2,横截面积分别为

    SB?2.0?10?2m2,肯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。

    (l)气缸水平放置抵达如图19-3甲所示的平均状态,求气体的压强。

    (2)已知此时气体的体积V1?2.0?10m。现坚持温度稳定,将气缸竖直放置,抵达平均后如图19-3乙所示。与图19-3甲相比,活塞在气缸内移动的距离l

    高中物理选修3-3第八章“气体”全章教学案、作业夹牢考答案

    为几多??23 196

    取重力加速度g?10m/s2。

    解析(l)气缸处于甲图所示身分时,设气缸内气体压强为P1,对付活塞和杆,由力的平均条件得p0SA?p1SB-p1SA?p0SB

    解得p1?p0?1.0?105Pa

    (2)汽缸处于乙图所示身分时,设气缸内气体压强为p2,对付活塞和杆,由力的平均条件得p0SA?p2SB?(mA?mB)g?p2SA?p0SB

    设V2为气缸处于乙图所示身分时缸内气体的体积,由玻意耳定律可得p1V1?p2V2 由几何联系可得V1?V2?l(SA?SB)

    由上述各式解得活塞在气缸内移动距离l?9.1?10m

    (五)“气体连接体”中的液柱移动问题

    所谓气体连接体,就是两局部被封闭的气体中间用水银或活塞连接,每局部气体的状态变化通常可用气体状态方程处置,气体的状态参量变化要引起中间连接体水银柱或活塞的受力情况变化。此类问题多为推断液柱或活塞的运动趋势或运动方向.是对能力要求较高的一类问题。

    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

    段水银柱隔出两段气氛柱,已知l2?2l1,若初始两局部气体温度相同,现使

    两局部气体温度同时升高,管中水银柱将如何运动?

    分析 先弄清初始情况,设上、下两段气氛柱的压强分别为p2、p1水银

    柱发生的压强pn。初态水银柱静止不动,处于平均状态,以水银柱为研究对

    象,受力分析如图19-5所示,由力的平均方程可得 ?2

    p2S??ghS?p1S ∴p1?p2??gh?p2?ph

    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均,水银柱将坚持不动;若变化后气体的压强使水银柱平均被打破,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。

    高中物理选修3-3第八章“气体”全章教学案、作业夹牢考答案

    197

    引导学生依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,两局部气体的压强如何变化。

    2.依据两局部气体压强变化的大小分析水银柱受力变化情况,进而推断水银柱移动方向。

    此题的具体解法有如下四种:

    (1)假设法假设水银柱不动,即假设两局部气体都作等容变化,设两局部气体同时

    P1'P1P2'P2温度由T升高到T′,由查理定律,得 ??T1T1T2T2

    'PP?p1?P上面二式可化为1?1

    '?1 T1T1?T1?T1

    ppP2P2'?p2?P2 ∴?p1?1?T1 ∴?p2?2?T2 ?'?T1T2T2T2?T2?T2

    由题意可知T1?T2,?T1??T2,P1?P2

    ∴?P1??P2 即水银柱将向上方移动。

    高中物理选修3-3第八章“气体”全章教学案、作业夹牢考答案

    (2)极限法

    由上方气体压强P2较小,设想上方气体压强P2?0,即上方接近于真空。当温度T升高时,下方气体体积膨胀,水银柱将向上移动。

    198

    (3)赋值法

    即给出相符题意的特别值进行求解。

    设P2?3,Ph?2,P1?5(统一单位即可)设温度由T升高到2T,若水银柱不动,由

    '''查理定律可知P2'?6,P1?10.P1?P2?Pn

    原有平均P1?P2?Pn被打破,水银柱上移。

    (4)图像法首先在同一p-T图中画出两段气柱的等容图线,如图19-6所示,由于两气柱在相同初温条件下压强不等,所以它们各自做等容变化的斜率差别,气柱l1的初态压强大,其对应的等容线的斜率也大。现在p-T图上,截取相同温度变化?T?T2?T1,由图可看出:压强增量?P1??P2,所以,水银柱上移。

    高中物理选修3-3第八章“气体”全章教学案、作业夹牢考答案

    此题还可改变题设条件,让学生分析解答,以培养学生的机动运用知识能力。如: ①现使两局部气体同时降低相同的温度,管中水银柱将如何运动?

    ②若将玻璃管由竖直改为水平放置(或改为倾斜放置),管中水银柱将如何运动? ③若玻璃管加速下降,管中水银柱将如何运动。

    答案:①水银柱向下移动。

    199

    ②由竖直改为水平放置,水银柱将向l2端移动。竖直改为倾斜放置,水银柱向上移动。 ③玻璃加速下降,管中水银柱向上移动。

    (六)p-V图线下“面积”的物理意义

    设想一气缸内封闭有肯定质量的理想气体,在等压条件下膨胀,如图19-7所示,则其做功W=F·△l=PS·△l=p△V,在p-V图中即等于图线下所围的面积,如图19-8所示。实际上,任何状态变化进程,p-V图线上所围面积均表示气体在该状态变化进程中所做功的数值,如图19-9所示。要注意,气体体积增大做正功,体积减小做负功。

    高中物理选修3-3第八章“气体”全章教学案、作业夹牢考答案

    200

    作业48

    学号 姓名 .

    1.肯定质量的理想气体,从初态(P1,V1,T1)变化到终态(P2,V2,T2),下列各量联系中不可能实现的应为( BD )

    A.P1>P2,V1>V2,T1>T2 B.P1>P2,V1>V2,T1<T2

    C.P1<P2,V1>V2,T1<T2 D.P1<P2,V1<V2,T1>T2

    2.对肯定质量的理想气体,在下列各种进程中,可能发生的进程是 ( ABCD )

    A.气体膨胀对外做功,温度升高 B.气体吸热,温度降低

    C.气体放热,压强增大 D.气体放热,温度稳定

    3.如图所示,A、B两点表示肯定质量的理想气体的两个状态,当气

    体自状态A变化到状态B时( ABD )

    A.体积必须变大 B.有可能通过体积减小的进程

    C.外界必定对气体做正功 D.气体必定从外界吸热

    3.ABD (提示:连接OA、OB得到两条等容线,故有VB>VA,A

    项正确.由于没有限制自状态A变化到状态B的进程,所以可先减吝啬lìn sè体的体积再增大气体的体积到B状态,故B项正确.因为气体体积增大,所以是气体对外做功,C项失误.因为气体对外界做功,而气体的温度升高,内能增大,所以气体肯定从外界吸热,D项正确.)

    4.如下图所示,能反映理想气体经历了等温变化等容变化等压变化,又回到原来状态的图是( A

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    )

    5.一汽泡以30m深的海底升到水面,设水底温度是4℃,水面温度是15℃,那么汽泡在水面的体积约是水底时( B )

    A.3倍 B.4倍 C.5倍 D.12倍

    30?102

    对气泡内的气体,在水底时有P1=P0+P0=4atm,T1=277K,在水面时13.6?76

    P2=1atm,T2=288K,则P1V1P2V2V=,得2=4 T1T2V1

    6.如下图甲所示,P-T图上的图线abc表示肯定质量的理想气体的状态变化进程,此进程在P-V图上(下图 (乙)所示)的图线应为( C

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    )

    201

    甲 乙

    6.C (提示:由图 (甲)的P-T图像能够看出,a→b为等容升压,b→c是等温降压,而在图中的四个图中能同时满足这一条件及先后顺次的只有C图)

    7.肯定量气体可经差别的进程以状态(P1、V1、T1)变到状态(P2、V2、T2),已知T2>T1.则在这些进程中( D )

    A.气体肯定都从外界汲取热量 B.气体和外界交换的热量都是相等的

    C.外界对气体所做的功都是相等的 D.气体内能间变化量都是相等的

    8.如下图所示,密封的圆柱形容器中盛有27℃,压强为1atm

    的气氛,容器中间用两个绝热但能自由运动的活塞隔成体积相等的

    三个局部.将A局部加热到227℃,C局部加热到327℃,B局部温度

    稳定.平均后,A、B、C三局部体积之比为 5∶3∶6 .

    (对A中气体有

    1.如图所示,水平放置的密封气缸的活塞被很细的弹簧拉住,气缸内密封肯定质量的气体.当缸内气体温度为27℃,弹簧的长度为30cm时,气缸内气体压

    强为缸外大气压的1.2倍.当缸内气体温度升高到127℃时,弹簧的长

    度为36cm.求弹簧的原长?(不计活塞与缸壁的摩擦) 1.21cm

    (设弹簧原长为l,活塞截面积为S,弹簧劲度系数为k,由题意得1?VP?VA1?VP?VB1?VP?VC=,B中气体=,C中气体=) 3003003005003006001.2P0?30SP?36S=400300①,1.2P0S=P0S+k(0.3-l)②,PS=P0S+k(0.36-l)③,由①②③得l)

    【生活实际运用】

    如下图所示,一圆柱形气缸直立在水平地面上,内有质量不计的可上下移动的活塞,在距缸底高为2H0的缸口处有固定的卡环;使活塞不会从气缸中顶出,气缸壁和活塞都是不导热的,它们之间没有摩擦.活塞下方距缸底高为H0处还有一固定的可导热的隔板,将容器分为A、B两局部,A、B中各封闭同种的理想气体,开头时A、B中气体的温度均为27℃,压强等于外界大气压强P0,活塞距气缸底的高度为1.6H0,现通过B中的电热丝缓慢加热,试求:

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    202

    (1)当B中气体的压强为1.5P0时,活塞距缸底的高度是几多?

    (2)当A中气体的压强为1.5P0时,B中气体的温度是几多?

    (1)B中气体做等容变化,由查理定律得PBTB=,求得压强为1.5P0时气体的温度PB'TB'

    TB′=450K

    A中气体做等压变化,由于隔板导热,A、B中气体温度相等,A中气体温度也为450K,对A中气体有VA'TA'T'T'=,VA′=AVA=BVA=0.9H0S,活塞距离缸底的高度为1.9H0. VATATATA

    PAVAPA〃VA〃=,得TATA〃(2)当A中气体压强为1.5P0,活塞将顶在卡环处对A中气体有

    TA″=PA〃VA〃TA=750K,则B中气体温度也为750K. PAVA

    1.如图所示,内径均匀的U型细玻璃管一端开口,竖直放置,开口端与一个容积很大的贮气缸B连通,封闭端由水银封闭一段气氛A,已知-23℃时气氛柱A长62cm,右管水银面比左管水银面低40cm,当气温上升到27℃时,水银面高度差变化

    4cm,B贮气缸左侧连接的细管的体积变化不计.

    (1)试论证当气温上升到27℃时,水银面高度差是增大4cm还是

    减小4cn?

    (2)求-23℃时贮气缸B中气体的压强.

    (1)假设水银柱不动,由查理定律得P1P2△PP== ∴△P=1△T 显然在△T、T1T1T2△TT1

    相同情况下,初始压强P1越大,升高相同温度时,压强的增量越大,而初始状态时,PA<PB,所以△PA<△PB,则A中水银上升,水银面高度差增大

    (2)设-23℃时,B中气体压强为PB,对A中理想气体有PALAPA'LA'=,即TATA'

    (PB?40)?62(PB'?44)?60=① 250300

    对B中气体有PBPB'=② 由①②得PB

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    =140cmHg 250300

    203

    2012年春学期高二(1)物理教学案(49)

    课题: 理想气体实验定律的应用二(补充)

    主备人:邵洪胜

    教学目的:

    1.能应用状态方程解决一些相互联系的多局部独立气体问题。

    2.能应用状态方程及力学纪律解决一些较简单的力热综合题。

    3.能应用状态方程分析解决“气体连接体”中的液柱(或活塞)的移动问题,掌握分析此类问题的常用方法。

    教学进程:

    例1:某房间的容积为20m3,在温度为17℃,大气压强为74 cm Hg时,室内气氛质量为25kg,则当温度升高到27℃,大气压强变为76 cm Hg时,室内气氛的质量为几多千克?

    解析:以房间内的气氛为研究工具,是属于变质量问题,应用克拉珀龙方程求解,设原质量为m,变化后的质量为m′,由克拉珀龙方程

    pV=mRT可得: MMp2VMpVm=??① m′=??②RT1RT2

    pTm?p2T176×290②÷①得:= ∴m′=21m=×25kg=24.81kg.mp1T2p1T274×300

    点拨:对付变质量的问题,应用克拉珀龙方程求解的比较简单.

    例2:向汽车轮胎充气,已知轮胎内原有气氛的压强为1.5个大气压,温度为20℃,体积为20L,充气后,轮胎内气氛压强增大为7.5个大气压,温度升为25℃,若充入的气氛温度为20℃,压强为1个大气压,则需充入几多升这样的气氛(设轮胎体积稳定).

    解析:以充气后轮胎内的气体为研究工具,这些气体是由原有局部加上充入局部气体所混合构成.

    轮胎内原有气体的状态为:p1=1.5 atm,T1=293K,V1=20L.

    需充入气氛的状态为:p2=1atm,T2=293K,V2=?

    充气后混合气体状态为:p=7.5atm,T=298K,V=20L

    由混合气体的状态方程:p1V1p2V2pV+=得: T1T2T

    V2=(TpVp1V17.5×2015.×30293-)·2=(-)×=117.5(L) TT1p22982931

    204

    点拨:凡遇到肯定质量的气体由差别状态的几局部合成时,可考虑用混合气体的状态方程解决.

    例3:已知气氛的平均摩尔质量为2.9×10-2 kg/mol,试估算室温下,气氛的密度.

    mmpM 点拨:使用克拉珀龙方程 pV=RT及密度公式ρ=可得ρ=,MVRT

    在具体估算时可取p0=1.01×105Pa,T=300 K来计算.

    参考答案:1.2Kg/m3

    例4:贮气筒的容积为100 L,贮有温度为27℃,压强为30atm的氢气,使用后温度降为20℃,压强降为20个大气压,求用掉的氢气质量.

    点拨:方法一:选取筒内原有的全部氢气为研究工具,且没有用掉的氢气包含在末状态中.可求出用掉的氢气的体积.再取用掉的氢气为工具,同标准状态相比较,求出用掉氢气的质量,方法二:对使用前、后筒内的氢气用克拉珀龙方程.并可比较这两种方法的繁简程度.

    参考答案:87.5g

    例4:肯定质量的理想气体处于某一初始状态,若要使它经历两个状态变化进程,压强仍回到初始的数值,则下列进程能够实现的有 ( ACD )

    A.先等容降温,再等温压缩

    B.先等容降温,再等温膨胀

    C.先等容升温,再等温膨胀

    D.先等温膨胀,再等容升温

    pV点拨:由于肯定质量的理想气体,=C可先设一初态p0、V0、 T

    T0,再依据选项中各量的变化,看是否可回到p0,也可借助图象,从图象上直观地看出选项是否相符题意.

    参考答案:ACD

    例5:某容器内装有氮气,当温度为273℃时,其压强为2×10-10Pa,试估算容器中1 cm3气体中的分子数和分子间的平均距离.

    点拨:估算在非标准状态下,气体的分子密度和分子间的平均距离,可依据在标准状况下的分子密度,应用理想气体的密度方程求解,显得容易.

    参考答案:n=2.7×104 d=3.3×10-2cm

    205

    作业49

    学号 姓名 .

    1.活塞把密闭容器分隔成容积相等的两局部A和B,如图所示,在A、B中分别充进质量相同、温度相同的氢气和氧气,则活塞将( C ? ) 应为A

    A.向右运动

    B.向左运动

    C.不动

    D.不克确定

    2.肯定质量的理想气体,当温度为127℃时,压强为4atm,当温度变为27℃时,压强为2 atm,在此状态变化进程中 ( D )

    A.气体密度稳定 B.气体的体积增大

    C.气体分子平均动能稳定 D.气体内能减小

    3.向固定容器内充气,当气体压强为p,温度为27℃时,气体的密度为ρ,当温度为327℃,气体压强为1.5p时,气体的密度为 ( C )

    A.0.25ρ B.0.5ρ C.0.75ρ D.ρ

    4.有一个充满氢气的氢气球,球的质量为球内充入氢气的3倍,氢气压强为外面气氛压强的1.45倍,温度相同,则氢气球开头上升的加速度为___1.5g_____(气氛的平均摩尔质量为29g/mol)

    5.当温度为27℃,压强为2.0×105Pa时,32g氧气的体积为多大?密度是多大?另有48g氧气,温度和压强跟上述数值相同,氧气密度是多大?12.5dm32kg/m3 2kg/m3

    6.如图所示,气缸A和容器B由一细管经阀门K相连,A和B的壁都是透热的,A放在27℃、1标准大气压的大气中,B浸在127℃的恒温槽内,开头时K是关断的,B内没有气体,容积VB=2.4L,A内装有气体,体积

    VA=4.8L,打开K,使气体由A流入B,等到活塞D停

    止移动时,A内气体体积是多大?假设活塞D与气缸壁

    之间没有摩擦,细管的容积疏忽不计.3L

    7.为了使水艇浮起,必须把气氛压入充满水的箱中,将水从箱中排出.如果气氛是在水面下15m,温度是3℃时压进水箱中去的,而这些气氛是由温度为17℃、压强为1.2×107Pa.容积为20L的钢筒中放出来的,那么,一钢筒压缩气氛能够排出几多水?已知水面气氛的压强是1.0×105Pa.

    894L

    高中物理选修3-3第八章“气体”全章教学案、作业夹牢考答案

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    206

    8.人呼吸时每分钟需要吸入气氛的质量是肯定的,每次呼出和吸入的气氛体积也是肯定的.如果人在平地上,当大气压是9.8×104Pa,温度是27℃时,每分钟要吸气20次,已知山顶的大气压是7.8×104Pa,温度是-3℃,那么,人在山顶时,每分钟的吸气次数是几多?

    23次? 28次

    9. 钢筒内装有3kg气体,当温度为-23℃,压强为4atm,如果用掉1kg气体后温度升高到27℃,求筒内气体压强?

    解析:以2kg气体为研究工具,设钢筒容积为V,初状态时,p1

    =4 atm,V1=

    p2=? 2V,T1=250 K,末状态时,V2=V,T2=300K, 3

    由理想气体的状态方程p1V1p2V2=得:T1T2

    p1V1T22×300×4p2==atm=3.2atmV2T13×250

    点拨:解决此题的关键是如何选取研究工具,方法较多.研究工具选择的好,解答会变得简便.

    10. 如图所示,用销钉将活塞固定,A、B两局部体积比为2∶1,开头时,A中温度为127℃,压强为1.8 atm,B中温度为27℃,压强为1.2atm.将销钉拔掉,活塞在筒内无摩擦滑动,且不漏气,最后温度均为27℃,活塞停止,求气体的压强.

    解析:对A局部气体:p1=1.8atm,V1=2V,T1=400K,

    p1′=p,V1′,T1′=300K

    对B局部气体:p2=1.2 atm,V2=V,T2=300K,p2′=p,V2′,T2′=300K

    p1V1p2V2依据理想气体的状态方程:=得: T1T2p1·2VpV1?对A:=??①T1T1

    p2·VpV2?对B:=??②?

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    T2T2

    207

    V1′+V2′=3V??????③

    将数据代入联解①②③得p=1.3atm.

    点拨:此题中活塞无摩擦移动后停止,A、B局部气体压强相等,这是隐含条件,两局部气体还受到容器的几何条件约束.发掘题中的隐含条件是顺利解题的关键.

    208

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