《2019年高考物理二轮复习专题讲义：热学专题 084.气体的等容变化和等压变化 Word版含答案.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019年高考物理二轮复习专题讲义：热学专题 084.气体的等容变化和等压变化 Word版含答案.pdf（7页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、t() p(pa) 0t0 气体的等容变化和等压变化气体的等容变化和等压变化 在物理学中，当需要研究三个物理量之间的关系时，往往采用“控制变量法”保持一个 量不变，研究其它两个量之间的关系，然后综合起来得出所要研究的几个量之间的关系。 一、气体的等容变化：一、气体的等容变化： 1、等容变化：当体积(V)保持不变时, 压强(p)和温度(T)之间的关系。 2、 查理定律 ： 一定质量的气体， 在体积不变的情况下， 温度每升高 （或降低） 1， 增加 （或 减少）的压强等于它 0时压强的 1/273 或一定质量的某种气体,在体积保持不变的情况下, 压强 p 与热力学温度 T 成正比. 3、公式：常常
2、 1 1 2 2 T p T p 4、查理定律的微观解释： 一定质量（m）的气体的总分子数（N）是一定的，体积（V）保持不变时，其单位体积内的 分子数（n）也保持不变，当温度（T）升高时，其分子运动的平均速率（v）也增大，则气 体压强（p）也增大；反之当温度（T）降低时，气体压强（p）也减小。这与查理定律的结 论一致。 二、气体的等压变化：二、气体的等压变化： 1、等压变化：当压强(p) 保持不变时,体积(V)和温度(T)之间的关系. 2、盖吕萨克定律：一定质量的气体，在压强不变的情况下，温度每升高（或降低） 1， 增加（或减少）的体积等于它 0时体积的 1/273 或一定质量的某种气体,在压
3、强 p 保持不变的情况下, 体积 V 与热力学温度 T 成正比. 3、公式：常常 1 1 2 2 T V T V 4、盖吕萨克定律的微观解释： 一定质量（m）的理想气体的总分子数（N）是一定的，要保持压强（p）不变，当温度（T） 升高时，全体分子运动的平均速率 v 会增加，那么单位体积内的分子数（n）一定要减小 （否则压强不可能不变），因此气体体积（V）一定增大；反之当温度降低时，同理可推出 气体体积一定减小 三、气态方程三、气态方程 一定质量的理想气体的压强、体积的乘积与热力学温度的比值是一个常数。 nR T Vp T Vp 1 11 2 22 n 为气体的摩尔数，R 为普适气体恒量 063
4、.上海市南汇区上海市南汇区 2008 年第二次模拟考试年第二次模拟考试 1A由查理定律 可知，一定质量的理想气体在体积不变时， 它的压强随温度 变化关系如图中实线表示。把这个结论进行合理外推，便可 得出图中 t0 ；如果温度能降低到 t0，那么气体的压强将减小到 Pa。 答：273、0 025.上海黄浦区上海黄浦区 08 年年 1 月期终测评月期终测评 15一定质量的理想气体在等容变化过程中测得，气体 在 0时的压强为 PO， 10时的压强为 P10，则气体在 21时的压强在下述各表达式中正 确的是 ( A D ) A B 273 0 1011 P PP 273 10 0 011 P PP C
5、 D 273 10 1011 P PP 1011 283 284 PP 033.上海嘉定区上海嘉定区 2007 学年上学期高三调研学年上学期高三调研 5、如图所示，A 端封闭有气体的 U 形玻璃管倒 插入水银槽中，当温度为 T1时，管中水银面处在 M 处，温度为 T2时，管中水银 面处在 N 处，且 M、N 位于同一高度，若大气压强不变，则：（ A D ） A.两次管中气体压强相等 B.T1时管中气体压强小于 T2时管中气体压强 C.T1T2 039.08 年深圳市高三年级第一次调研考试年深圳市高三年级第一次调研考试 12对于一定质量的理想气体，可能发生的过程 是 ( C ) A压强和温度不变
6、，体积变大B温度不变，压强减少，体积减少 C体积不变，温度升高，压强增大，D压强增大，体积增大，温度降低 047.08 年福建省毕业班质量检查年福建省毕业班质量检查 17如图所示，导热性能良好的气缸开口向下，缸内用一 活塞封闭一定质量的气体， 活塞在气缸内可以自由滑动且不漏气， 其下方用细绳吊着一重物， 系统处于平衡状态。 现将细绳剪断， 从剪断细绳到系统达到新的平衡状态的过程可视为一缓 慢过程，在这一过程中气缸内 ( B ) A气体从外界吸热 B单位体积的气体分子数变大 C气体分子平均速率变大 D单位时间单位面积器壁上受到气体分子撞击的次数减少 030.扬州市扬州市 07-08 学年度第一学
7、期期末调研试卷学年度第一学期期末调研试卷 12.（2） (6 分)在图所示 的气缸中封闭着温度为 100的空气, 一重物用绳索经滑轮与缸中活塞 相连接, 重物和活塞均处于平衡状态, 这时活塞离缸底的高度为 10 cm, 如果缸内空气变为 0, 问: 重物是上升还是下降？ MN A A C B 这时重物将从原处移动多少厘米?(设活塞与气缸壁间无摩擦) 解: 缸内气体温度降低, 压强减小, 故活塞下移, 重物上升. 分析可知缸内气体作等压变化. 设活塞截面积为 S cm2, 气体初态体积 V1=10S cm3, 温度 T1=373 K, 末态温度 T2=273 K, 体积设为 V2=hScm3 (
8、h 为活塞到缸底的距离) 据 可得 h =7.4 cm 2 1 2 1 T T V V 则重物上升高度 h=107.4=2.6 cm 024.上海市徐汇区上海市徐汇区 07 年第一学期期末试卷年第一学期期末试卷 10如图所示，一竖直放置的气缸由两个截面积 不同的圆柱构成，各有一个活塞且用细杆相连，上、下分别封有两部分气 体 A 和 B， 两活塞之间是真空， 原来活塞恰好静止， 两部分气体的温度相同， 现在将两部分气体同时缓慢升高相同温度，则（ B C ） （A）两活塞将静止不动 （B）两活塞将一起向上移动 （C）A 气体的压强改变量比 B 气体的压强改变量大 （D）无法比较两部分气体的压强改变
9、量的大小 054.08 年北京市海淀区一模试卷年北京市海淀区一模试卷 14. 如图所示，内壁光滑的绝热气缸竖直立于地面上，绝 热活塞将一定质量的气体封闭在气缸中，活塞静止时处于 A 位置。现将一重物轻轻地放在 活塞上， 活塞最终静止在 B 位置。 若除分子之间相互碰撞以外 的作用力可忽略不计， 则活塞在 B 位置时与活塞在 A 位置时相 比较 （ D ） A气体的温度可能相同 B气体的内能可能相同 C单位体积内的气体分子数不变 D单位时间内气体分子撞击单位面积气缸壁的次数一定增多 gk004.2008 年高考物理上海卷年高考物理上海卷 13如图所示，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，右管 有一
10、段高为 h 的水银柱，中间封有一段空气。则 （A C D） （A）弯管左管内外水银面的高度差为 h （B）若把弯管向上移动少许，则管内气体体积增大 （C）若把弯管向下移动少许，右管内的水银柱沿管壁上升 （D）若环境温度升高，右管内的水银柱沿管壁上升 解析 ： 封闭气体的压强等于大气压与水银柱产生压强之差， 故左管内外水银面 高度差也为 h， A 对；弯管上下移动，封闭气体温度和压强不变，体积不变，B 错 C 对；环境 温度升高，封闭气体体积增大，则右管内的水银柱沿管壁上升，D 对。 063.上海市南汇区上海市南汇区 2008 年第二次模拟考试年第二次模拟考试 21 （10 分）如图，水平放置的
11、汽缸内壁光滑， 一个不导热的活塞将汽缸内的气体分为 A、B 两部分，两部分气体可以分别通过放在其中 的电热丝加热。开始时，A 气体的体积是 B 的一半，A 气 图（甲） A 图（乙） B h A B 体的温度是 17C，B 气体的温度是 27C，活塞静止。现缓慢加热汽缸内气体， 使 A、B 两 部分气体的温度都升高 10C，在此过程中活塞向哪个方向移动？ 某同学是这样解答的：先设法保持 A、B 气体的体积不变，由于两部分气体原来的压强相 等，温度每升高 1C，压强就增加原来的 1/273，因此温度都升高 10C，两边的压强还相 等，故活塞不移动。 你认为该同学的思路是否正确？如果认为正确， 请
12、列出公式加以说明 ； 如果认为不正确， 请指出错误之处，并确定活塞的移动方向。 解：该同学思路不正确。 （2 分） 在体积不变的情况下，一定质量的理想气体温度每升高 1C，压强就增加 0C 时压强的 1/273，而现在 A、B 的温度不同而压强相等，说明 0C 时它们的压强不相等，因此升 高相同的温度后，最后的压强不等。 （3 分） 设想先保持 A、B 的体积不变，当温度分别升高 10C 时，对 A 有 （1 分） （1 分） A A A A T p T p AA A A A pp T T p 290 300 同理，对 B 有 （1 分） BB B B B pp T T p 300 310 由
13、于 pApB， （1 分） 所以 pApB故活塞向右移动。 （1 分） 300 310 290 300 按其他思路求解，也按相应步骤给分。 032.上海虹口区上海虹口区 2007 学年度第一学期期终教学检测学年度第一学期期终教学检测 20、 （10 分）如图所示，气缸内封闭有 一定质量的理想气体，当时温度为 0，大气压为 1atm(设其值为 105Pa)、气缸横截面积为 500cm2， 活塞重为 5000N。 则 ： （1）气缸内气体压强为多少？（ 2）如果开始 时内部被封闭 气体的总体积为汽缸上部体积为， 并且汽缸口有个, 5 4 0 V 0 1 5V 卡环可以卡住活塞， 使之只能在汽缸内运
14、动， 所有摩擦不计。 现在使气缸内 的气体加热至 273，求气缸内气体压强又为多少？ 解：(1)由受力平衡可知： 10 G pp S 5 4 5000 1.0 10 500 10 3 分 5 2.0 10 Pa (2)缸内气体先做等压变化，活塞将运动到卡环处就不再运动，设此时温度为 T1 有 3 分 0 1 0 0 5 4V T V T 所以 1 分 01 4 5 TT 30 0 5 1V 接下来继续升温，气缸内气体将做等体积变化，设所求压强为 p2，故有 1 分 2 2 1 1 p T p T 代入可得 2 分 5 2 211 1 8 3.2 10 Pa 5 T ppp T 033.上海嘉定
15、区上海嘉定区 2007 学年上学期高三调研学年上学期高三调研19、 （10 分）如图所示，上端开口的光滑圆柱形 气缸竖直放置， 截面积为 40cm2的活塞将一定质量的气体和一形状 不规则的固体 A 封闭在气缸内。 在气缸内距缸底 60cm 处设有 a、b 两限制装置，使活塞只能向上滑动。开始时活塞搁在 a、b 上，缸 内气体的压强为 p0（p0=1.0105 Pa 为大气压强） ， 温度为 300K。 现 缓慢加热汽缸内气体，当温度为 330K，活塞恰好离开 a、b；当温 度为 360K 时，活塞上升了 4cm。求： (1)活塞的质量。 (2)物体 A 的体积。 解：设物体 A 的体积为V，气
16、体的状态参量为： （1 分）KT300 1 Pa1001 5 1 .pVV4060 1 （2 分） KT330 2 Pa 1040 1001 4 5 2 ) mg .(p - 12 VV （1 分）360K 3 T 23 pp VV4064 3 气体从状态 1 到状态 2 为等容过程： （2 分） 2 2 1 1 T p T p 代入数据得 m=4kg （1 分） 气体从状态 2 到状态 3 为等压过程： （2 分） 3 3 2 2 T V T V 代入数据得 （1 分） 3 640cmV 031.上海市静安区上海市静安区 07-08 学年第一学期期末检测学年第一学期期末检测 20、 （12
17、分）一根两端开口、粗细均匀的长 直玻璃管横截面积为 S210-3m2，竖直插入水面足够宽广的水中。管中有一个质量为 m 0.4kg 的密闭活塞， 封闭一段长度为 L066cm 的气体， 气体温度 T0=300K， 如图所示。 开始时， 活塞处于静止状态，不计活塞与管壁间的摩擦。外界大气压强 P01.0105Pa，水的密度 1.0103kg/m3。试问： （1）开始时封闭气体的压强多大？ （2）现保持管内封闭气体温度不变，用竖直向上的力 F 缓慢地拉动 活塞。当活塞上升到某一位置时停止移动， 此时F6.0N， 则这时管内 外水面高度差为多少？管内气柱长度多大？ （3） 再将活塞固定住， 改变管内
18、气体的温度， 使管内外水面相平， 此 时气体的温度是多少？ ba L0 解：（12 分） （1）当活塞静止时，（2 分） 55 10 3 0.4 10 1.0 101.02 10 () 2 10 mg PPPa S （2）当 F=6.0N 时，有： （2 分） 54 20 3 0.4 106.0 1.0 109.9 10 () 2 10 mgF PPPa S ghPP 02 管内外液面的高度差 （2 分） 54 02 3 1.0 109.9 10 0.1( ) 1.0 1010 PP hm g 由玻意耳定律P1L1S=P2L2S 空气柱长度（2 分）)(6866 109 . 9 1002 .
19、1 4 5 1 1 2 2 cmL P P L （3）P3=P0=1.0105PaL3=68+10=78cmT2=T1（2 分） 由气态方程 3 33 2 22 T LP T LP 气体温度变为（2 分）)( 6 . 347300 68109 . 9 78100 . 1 4 5 1 22 33 3 KT LP LP T 027.盐城市盐城市07/08学年度第一次调研考试学年度第一次调研考试12-2.（本题供使用选修33教材的考 生作答）如图所示的圆柱形容器内用活塞密封一定质量的气体，已知容器横截 面积为 S， 活塞重为 G， 大气压强为 P0 。若活塞固定，密封气体温度升高 1， 需吸收的热量
20、为 Q 1 ； 若活塞不固定，且可无摩擦滑动，仍使密封气体温度升高 1，需 吸收的热量为 Q 2 。 （1）Q 1和 Q 2哪个大些？气体在定容下的比热容与在定压下的比热容为什么会不同？ （2）求在活塞可自由滑动时，密封气体温度升高 1，活塞上升的高度 h。 解：设密闭气体温度升高 1，内能的增量为U，则有 U=Q1 U=Q2+W 对活塞用动能定理得： W内+W大气Gh=0 W大气=P0Sh W=W内 解得：Q2=U+（P0S+G）h Q1 Q2 由此可见，质量相等的同种气体，在定容和定压两种不同情况下，尽管温度变化相同，但吸 收的热量不同，所以同种气体在定容下的热比容与在定压下的热比容不同
21、解两式得： GSP QQ h 0 12 gk004.2008 年高考物理上海卷年高考物理上海卷 20A（10 分） 汽车行驶时轮胎的胎压太高容易造成爆胎事故， 太低又会造成耗油量上升。已知某型号轮胎能在40C-90C 正常工作，为使轮胎在此温度 范围内工作时的最高胎压不超过 3.5 atm，最低胎压不低于 1.6 atm，那么，在 t20C 时给 该轮胎充气，充气后的胎压在什么范围内比较合适（设轮胎的体积不变） 解：由于轮胎容积不变，轮胎内气体做等容变化。 设在 T0293K 充气后的最小胎压为 Pmin， 最大胎压为 Pmax。 依题意， 当 T1233K 时胎压为 P1 1.6atm。根据
22、查理定律 ，即 01 1 T P T P min 293233 61 min P. 解得：Pmin2.01atm 当 T2363K 是胎压为 P23.5atm。根据查理定律 ，即 02 2 T P T P max 293363 53 max P. 解得：Pmax2.83atm gk013.2008 年高考上海理综卷gk013.2008 年高考上海理综卷 5、温度计是生活、生产中常用的测温装置。右图为一个简 单温度计，一根装有一小段有色水柱的细玻璃管穿过橡皮塞插入烧瓶内， 封闭一定质量的气体。当外界温度发生变化时，水柱位置将上下变化。已知 A、D 间的测量范围为 2080，A、D 间刻度均匀分布。由图可知，A、D 及 有色水柱下端所示的温度分别是 （ C ） A20、80、64 B20、80、68 C80、20、32 D80、20、34 解 ： 温度升高， 容器内气体的体积增大， A 点温度高， 可见 A、D 点温度分别为 80 、20， 设 D 点下容器的体积为 V0, 一小格玻璃管的体积为 h， 由查理定律 , , 解得 t=32 20273 8027315 0 0 V hV 20273 2733 0 0 t V hV D C B A