選修3-3《氣體》題型歸類

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上選修3-3氣體題型歸類一、氣體壓強的計算一、液體封閉的靜止容器中氣體的壓強 1. 知識要點（1）液體在距液面深度為h處產(chǎn)生的壓強：（式中表示液體的密度）。（2）連通器原理：在連通器中，同種液體的同一水平面上的壓強相等； 2. 典型例1 如圖1、2、3、4玻璃管中都灌有水銀，分別求出四種情況下被封閉氣體A的壓強（設大氣壓強）。練習:1如圖所示，粗細均勻的豎直倒置的U型管右端封閉，左端開口插入水銀槽中，封閉著兩段空氣柱1和2。已知h1=15cm，h2=12cm，外界大氣壓強p0=76cmHg，求空氣柱1和2的壓強。 2有一段12cm長汞柱，在均勻玻璃管中封住了一定質(zhì)量的氣

2、體。如圖所示。若管中向上將玻璃管放置在一個傾角為30°的光滑斜面上。在下滑過程中被封閉氣體的壓強（設大氣壓強為P0=76cmHg）為（    ）A. 76cmHg               B. 82cmHgC. 88cmHg               D. 70cmHg二、

3、活塞封閉的靜止容器中氣體的壓強 1. 解題的基本思路（1）對活塞（或氣缸）進行受力分析，畫出受力示意圖；（2）列出活塞（或氣缸）的平衡方程，求出未知量。注意：不要忘記氣缸底部和活塞外面的大氣壓。 2. 典例例2 如圖5所示，一個橫截面積為S的圓筒形容器豎直放置，金屬圓板A的上表面是水平的，下表面是傾斜的，下表面與水平面的夾角為，圓板的質(zhì)量為M。不計圓板與容器內(nèi)壁之間的摩擦。若大氣壓強為P0，則被圓板封閉在容器中的氣體壓強P等于（ ）A. B. C. D. 練習:1如圖所示，活塞質(zhì)量為m，缸套質(zhì)量為M，通過彈簧吊在天花板上，氣缸內(nèi)封住了一定質(zhì)量的空氣，而活塞與缸套間無摩擦,活塞面積為S，則下列說

4、法正確的是( )(P0為大氣壓強)¡ A、內(nèi)外空氣對缸套的總作用力方向向上，大小為Mg¡ B、內(nèi)外空氣對缸套的總作用力方向向下，大小為mg¡ C、氣缸內(nèi)空氣壓強為P0-Mg/S¡ D、氣缸內(nèi)空氣壓強為P0+mg/S2、 如圖7，氣缸由兩個橫截面不同的圓筒連接而成?；钊鸄、B被輕剛性細桿連接在一起，可無摩擦移動。A、B的質(zhì)量分別為mA=12kg，mB=8.0kg，橫截面積分別為SA=4.0×102m2，SB=2.0×102m2。一定質(zhì)量的理想氣體被封閉在兩活塞之間?；钊鈧?cè)大氣壓強P0=1.0×105Pa。（1）氣缸水平放置達

5、到如圖7所示的平衡狀態(tài)，求氣體的壓強。（2）現(xiàn)將氣缸豎直放置，達到平衡后。求此時氣體的壓強。取重力加速度g=10m/s2。二、圖像類問題一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化時，可以用圖像表示氣體狀態(tài)的變化過程。應用圖像解題，形象、直觀、思路清晰，既能達到化難為易的目的，又能訓練學生靈活多變的思維能力。1、利用圖像判斷氣體狀態(tài)變化過程, 和能的轉(zhuǎn)化和守恒定律判斷氣體做功、熱傳遞及氣體內(nèi)能的變化例1一定質(zhì)量的理想氣體，溫度經(jīng)過不同狀態(tài)變化回到初始狀態(tài)溫度，可能的過程是：A.先等壓膨脹，后等容降壓 B.先等壓壓縮，后等容降壓C.先等容升壓，后等壓膨脹 D.先等容降壓，后等壓膨脹圖3 例2一定質(zhì)量的理想氣體沿如

6、圖所示箭頭方向發(fā)生狀態(tài)變化，則下列說法正確的是：A.ab過程放熱，內(nèi)能減少B.bc過程吸收的熱量多于做功值C.ca過程內(nèi)能一直不變D.完成一個循環(huán)過程，氣體放出熱量 【練習】1.一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化的p-T圖像如圖所示,由圖像可知().(A)氣體在a、b、c三個狀態(tài)的密度acb(B)在ab的過程中,氣體的內(nèi)能增加(C)在bc的過程中,氣體分子的平均動能增大(D)在ca的過程中,氣體放熱2.一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)變化過程如圖中直線段AB所示，C是AB的中點，則().(A)從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中，氣體的內(nèi)能保持不變(B)從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程巾，氣體的溫度先升高后降低(C)從狀態(tài)

7、A變化到狀態(tài)C，氣體一定吸熱(D)從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的整個過程，氣體一定吸熱2、圖像與規(guī)律的轉(zhuǎn)換, 圖像與圖像之間的轉(zhuǎn)換.通過對物理圖像的分析，根據(jù)圖像提供的物理信息，我們可以將圖像反映的物理過程“還原”成數(shù)學公式，而達到快捷、準確的解題目的。理想氣體狀態(tài)變化的過程，可以用不同的圖像描述，已知某個圖像，可以根據(jù)這一圖像轉(zhuǎn)換成另一圖像。如由P-V圖像變成P-T圖像或V-T圖像。例3 使一定質(zhì)量的理想氣體按圖6中箭頭所示的順序變化，圖中BC是一段以縱軸和橫軸為漸近線的雙曲線。（1）已知氣體在狀態(tài)A的溫度TA=300K，求氣體在狀態(tài)B、C和D的溫度各是多少。（2）將上述狀態(tài)變化過程在V-T中用圖線

8、表示出來（圖中要標明A、B、C、D四點，并且要畫箭頭表示變化的方向）。說明每段圖線各表示什么過程。例4 如圖是一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C的V-T圖象已知氣體在狀態(tài)A時的壓強是1.5×105Pa.（1）說出A到B過程中壓強變化的情形，并根據(jù)圖像提供的信息，計算圖中TA的溫度值乙2.01.51.00.5P/105pa0 1 2 3 4 T/×100K（2）請在圖乙坐標系中，作出由狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C的P-T圖像，并在圖線相應位置上標出字母A、B、C如果需要計算才能確定有關(guān)坐標值，請寫出計算過程AB CV/m30.60.4O TA 300 400 T/K

9、甲 【練習】1、如圖所示，水平放置的汽缸內(nèi)壁光滑，活塞厚度不計，在A、B兩處設有限制裝置，使活塞只能在A、B之間運動，B左面汽缸的容積為V0，A、B之間的容積為0.1V0。開始時活塞在B處，缸內(nèi)氣體的壓強為0.9p0（p0為大氣壓強），溫度為297K，現(xiàn)緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體，直至399.3K。求：（1）活塞剛離開B處時的溫度TB；（2）缸內(nèi)氣體最后的壓強p；（3）在右圖中畫出整個過程的p-V圖線。2.一定量的理想氣體與兩種實際氣體I、II在標準大氣壓下做等壓變化時的VT關(guān)系如圖（a）所示，圖中。用三份上述理想氣體作為測溫物質(zhì)制成三個相同的溫度計，然后將其中二個溫度計中的理想氣體分別換成上述實際氣

10、體I、II。在標準大氣壓下，當環(huán)境溫度為T0時，三個溫度計的示數(shù)各不相同，如圖（b）所示，溫度計（ii）中的測溫物質(zhì)應為實際氣體_（圖中活塞質(zhì)量忽略不計）；若此時溫度計（ii）和（iii）的示數(shù)分別為21°C和24°C，則此時溫度計（i）的示數(shù)為_°C；可見用實際氣體作為測溫物質(zhì)時，會產(chǎn)生誤差。為減小在T1T2范圍內(nèi)的測量誤差，現(xiàn)針對T0進行修正，制成如圖（c）所示的復合氣體溫度計，圖中無摩擦導熱活塞將容器分成兩部分，在溫度為T1時分別裝入適量氣體I和II，則兩種氣體體積之比VI:VII應為_。三、綜合計算問題（一）變質(zhì)量問題1、恰當選取研究對象，將“變質(zhì)量問題”

11、轉(zhuǎn)化為“定質(zhì)量問題”運用理想氣體狀態(tài)方程解決問題時，首先要選取一定質(zhì)量的理想氣體作為研究對象。對于狀態(tài)發(fā)生變化過程中，氣體質(zhì)量發(fā)生變化的問題，如充氣，漏氣等，如何選擇適當?shù)难芯繉ο?，將成為解題的關(guān)鍵。例1如右圖所示，一容器有孔與外界相通，當溫度由300K升高到400K時，容器中溢出的氣體質(zhì)量占原來的百分之幾？解法一：解法二：點評：2、利用理想氣體狀態(tài)方程的推論，求解“變質(zhì)量問題”一定質(zhì)量的理想氣體（），若分成n個狀態(tài)不同的部分，則。在利用此推論求解“變質(zhì)量問題”時，要注意初狀態(tài)的氣體質(zhì)量與末狀態(tài)的各部分氣體質(zhì)量之和相等。例2潛水艇的貯氣筒與水箱相連。當貯氣筒中的空氣壓入水箱后，水箱便排出水，使

12、潛水艇浮起。某潛水艇貯氣筒的容積是，貯有壓強為的壓縮空氣。一次，筒內(nèi)一部分空氣壓入水箱后，壓縮空氣的壓強變?yōu)?，求貯氣筒排出的壓強為的壓縮空氣的體積。（假設在整個過程中氣體的溫度未發(fā)生變化）點評：3、利用虛擬氣體狀態(tài)的方法求解“變質(zhì)量問題”例3容積一定的容器中盛有壓強為10大氣壓，溫度為400K的某種理想氣體，用去30克氣體并把溫度降為300K時，壓強變?yōu)?大氣壓。已知該氣體在1大氣壓，300K時的密度為 ，求容器的容積和氣體原來的質(zhì)量。點評：（二）臨界問題1、氣缸中的臨界問題m1m2h例1 ：如圖所示，兩個可導熱的氣缸豎直放置，它們的底部都由一細管連通（忽略細管的容積）。兩氣缸各有一個活塞，質(zhì)

13、量分別為m1和m2，活塞與氣缸無摩擦。活塞的下方為理想氣體，上方為真空。當氣體處于平衡狀態(tài)時，兩活塞位于同一高度h。（已知m13m，m22m）（1）在兩活塞上同時放一質(zhì)量為m0的物體，使m2恰好到達氣缸底部。求m0大小。（2）在兩活塞上同時各放一質(zhì)量為m的物塊，求氣體再次達到平衡后兩活塞的高度差（假定環(huán)境溫度始終保持為T0）。（3）在達到上一問的終態(tài)后，環(huán)境溫度由T0緩慢上升到T，試問在這個過程中，氣體對活塞做了多少功？氣體是吸收還是放出了熱量？（假定在氣體狀態(tài)變化過程中，兩物塊均不會碰到氣缸頂部）。點評：2、液柱中的臨界問題例2：如圖，一上端開口，下端封閉的細長玻璃管，下部有長l1=66cm

14、的水銀柱，中間封有長l2=6.6cm的空氣柱，上部有長l3=44cm的水銀柱，此時水銀面恰好與管口平齊。已知大氣壓強為p0=76cmHg。如果使玻璃管繞底端在豎直平面內(nèi)緩慢地轉(zhuǎn)動一周，求在開口向下和轉(zhuǎn)回到原來位置時管中空氣柱的長度。（封入的氣體可視為理想氣體，在轉(zhuǎn)動過程中沒有發(fā)生漏氣。）點評：練習：如圖所示，一開口氣缸內(nèi)盛有密度為的某種液體；一長為的粗細均勻的小平底朝上漂浮在液體中，平衡時小瓶露出液面的部分和進入小瓶中液柱的長度均為?，F(xiàn)用活塞將氣缸封閉（圖中未畫出），使活塞緩慢向下運動，各部分氣體的溫度均保持不變。當小瓶的底部恰好與液面相平時，進入小瓶中的液柱長度為，求：（1）此時氣缸內(nèi)氣體的

15、壓強。大氣壓強為，重力加速度為。（2）若小瓶質(zhì)量為m，用豎直向下的外力F向下壓瓶底，當瓶底離液面高度為多少時，小瓶恰好浮不上來？（三）液柱問題1、“一團氣”問題例1：上端開口、豎直放置的玻璃管，內(nèi)橫截面積為0.10 cm2，管中有一段15 cm長的水銀柱將一些空氣封閉在管中，如右圖所示，此時氣體的溫度為27.當溫度升高到30時，為了使氣體體積不變，需要再注入多少克水銀？設大氣壓強為p075 cmHg且不變，水銀密度13.6 g/cm3.點評：練習：如圖所示U形管左端開口、右端封閉，左管水銀面到管口為18.6 cm，右端封閉的空氣柱長為10cm，外界大氣壓強Po75cmHg，在溫度保持不變的情況

16、下，由左管開口處慢慢地向管內(nèi)灌入水銀，試求再灌入管中的水銀柱長度最多為多少厘米？2、“兩團氣”問題例1一根兩端封閉，粗細均勻的玻璃管，內(nèi)有一小段水銀柱把管內(nèi)空氣柱分成a、b兩部分，傾斜放置時，上、下兩段空氣柱長度之比La/Lb=2當兩部分氣體的溫度同時升高時，水銀柱將如何移動？點評：練習：如右圖所示，均勻薄壁形管，左管上端封閉，右管開口且足夠長，管的橫截面積為，內(nèi)裝密度為的液體右管內(nèi)有一質(zhì)量為的活塞擱在固定卡口上，卡口與左管上端等高，活塞與管壁間無摩擦且不漏氣溫度為0時，左、右管內(nèi)液面高度相等，兩管內(nèi)空氣柱長度均為，壓強均為大氣壓強0現(xiàn)使兩邊溫度同時逐漸升高，求：（1）溫度升高到多少時，右管活

17、塞開始離開卡口上升？（2）溫度升高到多少時，左管內(nèi)液面下降？ （四）氣缸問題1、氣缸與彈簧結(jié)合類問題例1 如圖1(a)所示， 長為2L的圓形氣缸可沿水平面滑動，氣缸與水平面間的動摩擦因數(shù)為u，在氣缸中央有一面積為S的活塞，氣缸內(nèi)氣體的溫度為T，壓強為大氣壓強p0，在墻壁與活塞間裝有勁度系欽為k的彈簧，當活塞處于圖(a)中位置時，彈簧恰處于原長位置，今要使氣缸內(nèi)氣體的體積增加一倍，問氣體的溫度應達到多少度？(氣缸內(nèi)壁光滑，氣缸和氣體的總質(zhì)量為m，彈簧質(zhì)量忽略，設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)點評：2、氣缸與水銀柱結(jié)合類問題例2 如圖3所示，一長為L的細氣缸，開口端向上豎直放置，有一不計質(zhì)量和厚度的

18、活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，話塞上端有高h cm Hg，當時大氣壓強為H水銀柱，氣體溫度保持不變，(1)若從開口端吸一些水銀而不使剩余的水銀溢出，要滿足什么條件？(2)若從開口端再注入一些水銀而不溢出要滿足什么條件？點評：練習：如圖4所示，堅直圓筒固定不動，粗筒橫截面幟是細筒的2倍，細筒足夠長，粗筒中輕質(zhì)活塞A下方封有空氣，當溫度為時，氣柱長L活塞A上方的水銀高H水銀面與粗筒上端相平，活塞A的厚度及筒壁的摩擦不計，現(xiàn)將氣體溫能升高至，被封閉氣體的壓強是多少cm水銀柱高？(大氣壓強p0=75cmHg)3、氣缸中活塞將氣體分隔成兩部分類問題例3：如圖5所示.密封圓柱形容器中有活塞將容器分成AB兩部分，活塞可無摩擦地上下移動，AB兩部分封有同質(zhì)量的同種理想氣體，當溫度都為300K時，A、B兩部分氣體體積之比為4，問當氣體的溫度為多少時，AB兩部分氣體的體積之比為3？點評：練習：如圖6所示，水平放置的兩直徑不同的絕熱氣缸中兩個活塞封閉了兩部分理想氣體，兩活塞用細長直桿連接，它們之間是真空的，