2019秋 金版学案 物理·选修3-3（人教版）练习：第八章 章末复习课 Word版含解析.pdf

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1、章末复习课章末复习课 【知识体系】【知识体系】 答案填写答案填写 标志 标志 t273.15 K 碰撞 密集程度 温度 原点 体积 直线 压强 理想气体 碰撞 密集程度 温度 原点 体积 直线 压强 理想气体 主题主题 1 气体的实验定律 气体的实验定律 1玻意耳定律玻意耳定律 (1)条件：质量不变，温度不变条件：质量不变，温度不变 (2)公式：公式：pVC 或或 p1V1p2V2或或. p p1 1 p p2 V V2 2 V V1 1 2查理定律查理定律 (1)条件：质量不变，体积不变条件：质量不变，体积不变 (2)公式： 公式： C 或或. p p T T p p1 1 T T1 1 p

2、 p2 2 T T2 2 3盖盖吕萨克定律吕萨克定律 (1)条件：质量不变，压强不变条件：质量不变，压强不变 (2)公式： 公式： C 或或 . V V T T V1 1 T T1 1 V V2 2 T T2 2 4使用步骤：使用步骤： (1)确定研究对象，并判断是否满足某个实验定律条件；确定研究对象，并判断是否满足某个实验定律条件； (2)确定初末状态及状态参量；确定初末状态及状态参量； (3)根据实验定律列方程求解根据实验定律列方程求解(注意单位统一注意单位统一)； (4)注意分析隐含条件，做出必要的判断和说明注意分析隐含条件，做出必要的判断和说明 【例【例 1】 （】 （2016全国卷）

3、一氧气瓶的容积为全国卷）一氧气瓶的容积为 0.08 m3，开始时 瓶中氧气的压强为 ，开始时 瓶中氧气的压强为 20 个大气压个大气压.某实验室每天消耗某实验室每天消耗 1 个大气压的氧气个大气压的氧气 0.36 m3.当氧气瓶中的压强降低到当氧气瓶中的压强降低到 2 个大气压时， 需重新充气个大气压时， 需重新充气.若氧气的 温度保持不变，则这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天 若氧气的 温度保持不变，则这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天. 解析：解析：设氧气开始时的压强为设氧气开始时的压强为 p1，体积为，体积为 V1，压强变为，压强变为 p2（两个 大气压）时，体积为 （两个

4、大气压）时，体积为 V2， 根据玻意耳定律得根据玻意耳定律得 p1V1p2V2 重新充气前，用去的氧气在重新充气前，用去的氧气在 p2压强下的体积为压强下的体积为 V3V2V1 设用去的氧气在设用去的氧气在 p0（1 个大气压） 压强下的体积为个大气压） 压强下的体积为 V0， 则有， 则有 p2V3 p0V0 设实验室每天用去的氧气在设实验室每天用去的氧气在 p0下的体积为下的体积为V，则氧气可用的天，则氧气可用的天 数为数为 N V V0 0 V V 联立式，并代入数据得联立式，并代入数据得 N4（天）（天）. 答案：答案：4 天天 针对训练针对训练 1.如图所示为一种减震垫， 上面布满了

5、圆柱状薄膜气泡， 每个气泡 内充满体积为 如图所示为一种减震垫， 上面布满了圆柱状薄膜气泡， 每个气泡 内充满体积为 V0，压强为，压强为 p0的气体，当平板状物品平放在气泡上时， 气泡被压缩若气泡内气体可视为理想气体，其温度保持不变，当体 积压缩到 的气体，当平板状物品平放在气泡上时， 气泡被压缩若气泡内气体可视为理想气体，其温度保持不变，当体 积压缩到 V 时气泡与物品接触面的面积为时气泡与物品接触面的面积为 S，求此时每个气泡内气体 对接触面处薄膜的压力 ，求此时每个气泡内气体 对接触面处薄膜的压力 解析：解析：设压力为设压力为 F，压缩后气体压强为，压缩后气体压强为 p， 由由 p0V

6、0pV 和和 FpS， 解得解得 Fp0S. V V0 0 V V 答案：答案：p0S V V0 0 V V 主题主题 2 理想气体状态方程 理想气体状态方程 1条件：理想气体条件：理想气体 2公式：公式：C 或或. p pV V T T p p1 1V V1 1 T T1 1 p p2 2V V2 2 T T2 2 3步骤：步骤： (1)确定研究对象，是否质量不变；确定研究对象，是否质量不变； (2)确定初末状态及状态参量；确定初末状态及状态参量； (3)根据理想气体方程求解根据理想气体方程求解(注意单位统一注意单位统一)； (4)注意分析隐含条件注意分析隐含条件(变质量问题转化为定质量问题

7、变质量问题转化为定质量问题)，做出必要 的判断和说明 ，做出必要 的判断和说明 【例【例 2】 】 (2014上海卷上海卷)如图，一端封闭、粗细均匀的如图，一端封闭、粗细均匀的 U 形玻璃 管开口向上竖直放置，用水银将一段气体封闭在管中当温度为 形玻璃 管开口向上竖直放置，用水银将一段气体封闭在管中当温度为 280 K 时，被封闭的气柱长时，被封闭的气柱长 L22 cm，两边水银柱高度差，两边水银柱高度差 h16 cm，大气 压强 ，大气 压强 p076 cmHg. (1)为使左端水银面下降为使左端水银面下降 3 cm，封闭气体温度应变为多少？，封闭气体温度应变为多少？ (2)封闭气体的温度重

8、新回到封闭气体的温度重新回到 280 K 后，为使封闭气柱长度变为后，为使封闭气柱长度变为 20 cm，需向开口端注入的水银柱长度为多少？，需向开口端注入的水银柱长度为多少？ 解析：解析：(1)初态压强初态压强 p1(7616)cmHg60 cmHg. 末态时左右水银面高度差为末态时左右水银面高度差为 (1623)cm10 cm， 压强压强 p2(7610)cmHg66 cmHg. 由理想气体状态方程：，由理想气体状态方程：， p p1 1V V1 1 T T1 1 p2 2V V2 2 T T2 2 解得解得 T2280 K350 K. p p2 2V V2 2T T1 1 p p1 1V

9、V1 1 66 25 60 22 (2)设加入的水银高度为设加入的水银高度为 l，末态时左右水银面高度差，末态时左右水银面高度差 h(1622)l. 由玻意耳定律：由玻意耳定律：p1V1p3V3. 式中式中 p376(20l)， 解得：解得：l10 cm. 答案：答案：(1)350 K (2)10 cm 针对训练针对训练 2.如图，气缸左右两侧气体由绝热活塞隔开，活塞与气缸光滑接 触初始时两侧气体均处于平衡态，体积之比 如图，气缸左右两侧气体由绝热活塞隔开，活塞与气缸光滑接 触初始时两侧气体均处于平衡态，体积之比 V1V212，温度之 比 ，温度之 比 T1T225.先保持右侧气体温度不变，升

10、高左侧气体温度，使两 侧气体体积相同；然后使活塞导热，两侧气体最后达到平衡，求： 先保持右侧气体温度不变，升高左侧气体温度，使两 侧气体体积相同；然后使活塞导热，两侧气体最后达到平衡，求： (1)两侧气体体积相同时，左侧气体的温度与初始温度之比；两侧气体体积相同时，左侧气体的温度与初始温度之比； (2)最后两侧气体的体积之比最后两侧气体的体积之比 解析：解析：(1)设初始时压强为设初始时压强为 p. 左侧气体满足：，左侧气体满足：， p pV V1 1 T T1 1 p pV V k kT T1 1 右侧气体满足：右侧气体满足：pV2pV. 解得解得 k2. V V2 2 V V (2)活塞导

11、热达到平衡活塞导热达到平衡 左侧气体满足：，左侧气体满足：， p pV V1 1 k kT T1 1 p pV V1 1 T T1 1 右侧气体满足：，右侧气体满足：， p pV V T T2 2 p pV V2 2 T T2 2 平衡时平衡时 T1T2， 解得解得 . V V1 1 V V2 2 T T2 2 k kT T1 1 5 5 4 4 答案：答案：(1)2 (2)5 5 4 4 主题主题 3 气体的图象问题 气体的图象问题 【例【例 3】 】 (多选多选)如图所示，用活塞把一定质量的理想气体封闭在 气缸中，现用水平外力 如图所示，用活塞把一定质量的理想气体封闭在 气缸中，现用水平外

12、力 F 作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动一段 距离，由状态变化到状态 作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动一段 距离，由状态变化到状态.如果环境保持恒温，分别用如果环境保持恒温，分别用 p、V、T 表 示该理想气体的压强、体积、温度气体从状态变化到状态 表 示该理想气体的压强、体积、温度气体从状态变化到状态.下列 图象中可以表示此过程的是 下列 图象中可以表示此过程的是( ) 解析 ：解析 ： 由题意知， 由状态变化到状态的过程中， 温度保持不变， 体积增大，根据 由题意知， 由状态变化到状态的过程中， 温度保持不变， 体积增大，根据C 可知压强减小对可知压强减小对 A 图象进行分析，图象进行

13、分析，pV 图象图象 p pV V T T 是双曲线即等温线， 且由到体积增大， 压强减小， 故是双曲线即等温线， 且由到体积增大， 压强减小， 故 A 正确 对正确 对 B 图象进行分析，图象进行分析，pV 图象是直线，温度会发生变化，故图象是直线，温度会发生变化，故 B 错误对错误对 C 图象进行分析，可知温度不变，但体积减小，故图象进行分析，可知温度不变，但体积减小，故 C 错误对错误对 D 图象进 行分析，可知温度不变，压强减小，体积增大，故 图象进 行分析，可知温度不变，压强减小，体积增大，故 D 正确正确 答案：答案：AD 针对训练针对训练 3.(多选多选)一定质量的理想气体经过如

14、图所示的一系列过程，下列说 法中正确的是 一定质量的理想气体经过如图所示的一系列过程，下列说 法中正确的是( ) Aab 过程中，气体体积增大，压强减小过程中，气体体积增大，压强减小 Bbc 过程中，气体压强不变，体积增大过程中，气体压强不变，体积增大 Cca 过程中，气体压强增大，体积变小过程中，气体压强增大，体积变小 Dca 过程中，气体内能增大，体积不变过程中，气体内能增大，体积不变 答案：答案：AD 统揽考情统揽考情 气体是高考的必考部分，这也说明本章在高考中所占比重比较 大本章习题在新课标高考中多以计算题的形式出现，而且是必考的 一类题考查内容：气体实验定律和理想气体状态方程，还要涉

15、及压 强计算和压强的微观表示方法 气体是高考的必考部分，这也说明本章在高考中所占比重比较 大本章习题在新课标高考中多以计算题的形式出现，而且是必考的 一类题考查内容：气体实验定律和理想气体状态方程，还要涉及压 强计算和压强的微观表示方法 真题例析真题例析 （2016全国卷）在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水 的压强，两压强差 全国卷）在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水 的压强，两压强差p 与气泡半径与气泡半径 r 之间的关系为之间的关系为p，其中，其中 2 r 0.070 N/m.现让水下现让水下 10 m 处一半径为处一半径为 0.50 cm 的气泡缓慢上升的气泡缓慢上升.已知大

16、 气压强 已知大 气压强p01.0105Pa， 水的密度， 水的密度1.0103kg/m3， 重力加速度大小， 重力加速度大小g 10 m/s2. （1）求在水下）求在水下 10 m 处气泡内外的压强差；处气泡内外的压强差； （2）忽略水温随水深的变化，在气泡上升到十分接近水面时，求 气泡的半径与其原来半径之比的近似值 ）忽略水温随水深的变化，在气泡上升到十分接近水面时，求 气泡的半径与其原来半径之比的近似值. 解析：解析：（1）由公式）由公式p，得，得 2 2 r pPa28 Pa， 2 2 0 0. .0 07 70 0 5 5 1 10 0 3 水下水下 10 m 处气泡的压强差是处气泡

17、的压强差是 28 Pa. （2）忽略水温随水深的变化，所以在水深）忽略水温随水深的变化，所以在水深 10 m 处和在接近水面 时气泡内温度相同 处和在接近水面 时气泡内温度相同. 由玻意耳定律得由玻意耳定律得 p1V1p2V2 其中，其中，V1 r 4 4 3 3 3 3 1 1 V2 r 4 4 3 3 3 3 2 2 由于气泡内外的压强差远小于水压，气泡内压强可近似等于对应 位置处的水压，所以有 由于气泡内外的压强差远小于水压，气泡内压强可近似等于对应 位置处的水压，所以有 p1p0gh12105Pa2p0 p2p0 将带入得，将带入得， 2p0 r p0 r ， 4 4 3 3 3 3

18、1 1 4 4 3 3 3 3 2 2 气泡的半径与其原来半径之比的近似值气泡的半径与其原来半径之比的近似值1.3. r r2 r r1 1 3 3 2 2 答案：答案：（1）28 Pa （ （2）1.3 针对训练针对训练 （2015全国卷）如图所示，一固定的竖直气缸有一大一小两个 同轴圆筒组成， 两圆筒中各有一个活塞， 已知大活塞的质量为 全国卷）如图所示，一固定的竖直气缸有一大一小两个 同轴圆筒组成， 两圆筒中各有一个活塞， 已知大活塞的质量为 m12.50 kg，横截面积为，横截面积为 S180.0 cm2，小活塞的质量为，小活塞的质量为 m21.50 kg，横截面 积为 ，横截面 积为

19、 S240.0 cm2；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为 l40.0 cm， 气缸外大气压强为 ， 气缸外大气压强为 p1.00105 Pa，温度为，温度为 T303 K.初始时大活塞与 大圆筒底部相距 ，两活塞间封闭气体的温度为 初始时大活塞与 大圆筒底部相距 ，两活塞间封闭气体的温度为 T1495 K，现气缸内，现气缸内 l l 2 2 气体温度缓慢下降，活塞缓慢下移，忽略两活塞与气缸壁之间的摩擦，气体温度缓慢下降，活塞缓慢下移，忽略两活塞与气缸壁之间的摩擦， 重力加速度重力加速度 g 取取 10 m/s2，求：，求： （1） 在大活塞与大圆筒底部接触前的

20、瞬间， 缸内封闭气体的温度 ；） 在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间， 缸内封闭气体的温度 ； （2）缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时，缸内封闭气体的 压强 ）缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时，缸内封闭气体的 压强. 解析：解析：（1）大小活塞缓慢下降过程，活塞外表受力情况不变，气 缸内压强不变，气缸内气体为等压变化 ）大小活塞缓慢下降过程，活塞外表受力情况不变，气 缸内压强不变，气缸内气体为等压变化. 初始状态：初始状态：V1 （ （S1S2） ，） ，T1495 K； L L 2 2 末状态：末状态：V2LS2. 由盖吕萨克定律：代入数值可得：由盖吕萨克定律：代入数值可得：T2330

21、 K. V V1 1 T T1 1 V V2 2 T T2 2 （2）对大小活塞受力分析则有）对大小活塞受力分析则有 m1gm2gpS1p1S2pS2p1S1， 可得可得 p11.1105 Pa， 缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时，气体体积不变，为等 容变化 缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时，气体体积不变，为等 容变化. 初状态：初状态：p11.1105 Pa，T2330 K， 末状态：末状态：T303 K， 由查理定律，得由查理定律，得 p21.01105 Pa. p p1 1 T T2 2 p p2 2 T T 答案：答案：（1）330 K （ （2）1.01105 Pa 1.如图

22、，竖直放置、开口向下的试管内用水银封闭一段气体，若试 管自由下落，管内气体 如图，竖直放置、开口向下的试管内用水银封闭一段气体，若试 管自由下落，管内气体( ) A压强增大，体积增大压强增大，体积增大 B压强增大，体积减小压强增大，体积减小 C压强减小，体积增大压强减小，体积增大 D压强减小，体积减小压强减小，体积减小 解析：解析：初始时，水银处于静止状态，受到的重力和封闭气体的压 力之和与外界大气压力等大反向；当试管自由下落时，管中水银也处 于完全失重状态，加速度为 初始时，水银处于静止状态，受到的重力和封闭气体的压 力之和与外界大气压力等大反向；当试管自由下落时，管中水银也处 于完全失重状

23、态，加速度为 g 竖直向下，所以封闭气体的压强与外界 大气压等大；由此可知封闭气体的压强增大，根据理想气体状态方程 可知，气体的体积减小， 竖直向下，所以封闭气体的压强与外界 大气压等大；由此可知封闭气体的压强增大，根据理想气体状态方程 可知，气体的体积减小，B 项正确项正确 答案：答案：B 2(2015江苏卷江苏卷)给某包装袋充入氮气后密封，在室温下，袋中气 体压强为 给某包装袋充入氮气后密封，在室温下，袋中气 体压强为 1 个标准大气压、体积为个标准大气压、体积为 1 L将其缓慢压缩到压强为将其缓慢压缩到压强为 2 个标 准大气压时，气体的体积变为 个标 准大气压时，气体的体积变为 0.4

24、5 L请通过计算判断该包装袋是否 漏气 请通过计算判断该包装袋是否 漏气 解析：解析：将包装袋压缩到压强为将包装袋压缩到压强为 2 个标准大气压温度不变：个标准大气压温度不变： 初状态：初状态：p11 atm，V11 L； 末状态：末状态：p12 atm. 由玻意耳定律：由玻意耳定律：p1V1p2V2， 解得：解得：V20.5 L0.45 L. 则会漏气则会漏气 答案：答案：会漏气会漏气 3(2015重庆卷重庆卷)北方某地的冬天室外气温很低，吹出的肥皂泡会 很快冻结若刚吹出时肥皂泡内气体温度为 北方某地的冬天室外气温很低，吹出的肥皂泡会 很快冻结若刚吹出时肥皂泡内气体温度为 T1，压强为，压强

25、为 p1，肥皂泡冻 结后泡内气体温度降为 ，肥皂泡冻 结后泡内气体温度降为 T2.整个过程中泡内气体视为理想气体，不计体 积和质量变化，大气压强为 整个过程中泡内气体视为理想气体，不计体 积和质量变化，大气压强为 p0.求冻结后肥皂膜内外气体的压强差求冻结后肥皂膜内外气体的压强差 解析：解析：由题知质量和体积不变得由题知质量和体积不变得 初状态：初状态：p1，T1，末状态：，末状态：p2，T2. 由查理定理：，则：由查理定理：，则：p2T2， p p1 1 T T1 1 p p2 2 T T2 2 P P1 1 T T1 1 则压强差：则压强差：pp2p1p1p1p1. T T2 2 T T1

26、 1( T T2 2 T T1 1 1) 答案：答案：p1 ( T2 2 T T1 1 1) 4.（2016全国卷）一全国卷）一 U 形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封 闭，左端上部有一光滑的轻活塞 形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封 闭，左端上部有一光滑的轻活塞.初始时，管内汞柱及空气柱长度如图 所示 初始时，管内汞柱及空气柱长度如图 所示.用力向下缓慢推活塞， 直至管内两边汞柱高度相等时为止用力向下缓慢推活塞， 直至管内两边汞柱高度相等时为止.求此时 右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离 求此时 右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离.已知玻璃管的横截面积处 处相同 ； 在活塞向下移动的

27、过程中，没有发生气体泄漏 ； 大气压强 已知玻璃管的横截面积处 处相同 ； 在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏 ； 大气压强 p0 75.0 cmHg.环境温度不变环境温度不变. 解析：解析：设初始时，右管中空气柱的压强为设初始时，右管中空气柱的压强为 p1，长度为，长度为 l1；左管中 空气柱的压强为 ；左管中 空气柱的压强为 p2p0，长度为，长度为 l2.活塞被推下活塞被推下 h 后，右管中空气柱的后，右管中空气柱的 压强为压强为 p1， 长度为， 长度为 l1； 左管中空气柱的压强为； 左管中空气柱的压强为 p2， 长度为， 长度为 l2.以以 cmHg 为压强单位，由题给条件，

28、得为压强单位，由题给条件，得 p1p0cmHg，(2 20 0. .0 05.00) l1cm. (2 20.0 20.0 5.00 2 ) 根据玻意耳定律得根据玻意耳定律得 p1l1p1l1， 联立解得联立解得 p1144 cmHg， 根据题意可得根据题意可得 p1p2， l2（4.00h）cm， 2 20 0. .0 05.00 2 根据玻意耳定律可得，根据玻意耳定律可得，p2l2p2l2， 解得解得 h9.42 cm. 答案：答案：144 cmHg 9.42 cm 5.(2015海南卷海南卷)如图所示，一底面积为如图所示，一底面积为 S、内壁光滑的圆柱形容器 竖直放置在水平地面上， 开口

29、向上， 内有两个质量均为 、内壁光滑的圆柱形容器 竖直放置在水平地面上， 开口向上， 内有两个质量均为 m 的相同活塞的相同活塞 A 和和 B ； 在； 在 A 与与 B 之间、之间、B 与容器底面之间分别封有一定量的同样的理 想气体，平衡时体积均为 与容器底面之间分别封有一定量的同样的理 想气体，平衡时体积均为 V.已知容器内气体温度始终不变，重力加速 度大小为 已知容器内气体温度始终不变，重力加速 度大小为 g，外界大气压强为，外界大气压强为 p0.现假设活塞现假设活塞 B 发生缓慢漏气，致使发生缓慢漏气，致使 B 最终与容器底面接触求活塞最终与容器底面接触求活塞 A 移动的距离移动的距离

30、 解析：解析：A 与与 B 之间、之间、B 与容器底面之间的气体压强分别为与容器底面之间的气体压强分别为 p1、p2， 在漏气前，对 ， 在漏气前，对 A 分析有分析有 p1p0，对，对 B 有有 p2p1. m mg g S S m mg g S S B 最终与容器底面接触后，最终与容器底面接触后，AB 间的压强为间的压强为 p，气体体积为，气体体积为 V，则，则 有有 pp0， m mg g S S 因为温度始终不变，因为温度始终不变， 对于混合气体有对于混合气体有(p1p2)2VpV， 漏气前漏气前 A 距离底面的高度为距离底面的高度为 h， 2 2V V S S 漏气后漏气后 A 距离底面的高度为距离底面的高度为 h. V V S S 联立可得联立可得h. 2 2p p0 0S S3mg （ （p0 0S Smg） ）S 2 2V V S S 答案：答案： 2 2p p0 0S S3mg （ （p0 0S Smg） ）S 2 2V V S S