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粤教版 (2019)选择性必修 第三册第二节 气体实验定律(Ⅱ)习题ppt课件
展开2.利用气体实验定律解决问题的基本思路
[典例1] 如图所示,一定量气体放在体积为V0的容器中,室温为T0=300 K,有一光滑导热活塞C(不占体积)将容器分成A、B两室,B室的体积是A室的两倍,A室连接一U形管(U形管内气体的体积忽略不计),两边水银柱高度差为76 cm,右室容器中连接有阀门K,可与外界大气相通(外界大气压等于76 cmHg)。求:(1)将阀门K打开后,A室的体积变成多少?(2)打开阀门K后将容器的气体从300 K分别加热到400 K和540 K,U形管内两边水银面的高度差各为多少?
(1)活塞与容器底接触之前,活塞处于动态平衡, 受力不变,气体的压强也不变。(2)活塞与容器底接触之后,气体的体积不再变化,随着温度的继续升高,气体压强升高。
[集训提能]1.(2021·全国乙卷) 如图,一玻璃装置放在水平桌面上,竖直玻璃管A、B、C粗细均匀,A、B两管的上端封闭,C管上端开口,三管的下端在同一水平面内且相互连通。A、B两管的长度分别为l1=13.5 cm,l2=32 cm。将水银从C管缓慢注入,直至B、C两管内水银柱的高度差h=5 cm。已知外界大气压为p0=75 cmHg。求A、B两管内水银柱的高度差。解析:对B管中的气体,水银还未上升产生高度差时,初态压强为p1B=p0,体积为V1B=l2S,末态压强为p2B,设水银柱离下端同一水平面的高度为h2,体积为V2B=(l2-h2)S,由水银柱的平衡条件有p2B=p0+ρghB管中气体发生等温压缩变化过程,根据玻意耳定律有p1BV1B=p2BV2B联立解得h2=2 cm
2.扣在水平桌面上的热杯盖有时会发生被顶起的现象。如图所示,截面积为S的热杯盖扣在水平桌面上,开始时内部封闭气体的温度为300 K,压强为大气压强p0。当封闭气体温度上升到303 K时,杯盖恰好被整体顶起,放出少许气体后又落回桌面,其内部气体压强立刻减为p0,温度仍为303 K。再经过一段时间,内部气体温度恢复到300 K。整个过程中封闭气体均可视为理想气体。求:(1)当温度上升到303 K且尚未放气时,封闭气体的压强;(2)当温度恢复到300 K时,竖直向上提起杯盖所需的最小力。
综合提能(二) 气体状态变化图像的对比应用[知识贯通]
[典例2] (多选)一定质量理想气体,状态变化过程如图中A→B→C图线所示,其中B→C为一段双曲线。若将这一状态变化过程表示在选项图中的p -T图像或V -T图像上,其中正确的是 ( )
关于图像转换问题的解题技巧(1)用图像法表示物理规律能使各种物理量之间的变化关系更加形象、直观,并能形象地反映出各种物理量关系变化的趋势和一些性质,但图像中往往隐含一些物理量,这些要在图像转换中特别注意。(2)p -V图像中重点比较气体的温度,p -T图像中重点比较气体的体积,以及V -T图像中重点比较气体的压强。掌握了图像中隐含的物理量,图像转换问题就会迎刃而解。
[集训提能]1. 一定质量的理想气体,其状态变化过程的p -V关系图像如图所示,则该过程对应的p -T图像应是 ( )
2.一定质量的理想气体由状态A经一系列过程变为状态D,其有关数据如图甲所示,状态D的压强是2×104 Pa。(1)求状态A的气体压强。(2)请在乙图中画出该状态变化过程的p-T图像,并分别标出A、B、C、D各个状态,不要求写出计算过程。
答案:(1)4×104 Pa (2)见解析图
综合提能(三) 理想气体状态方程及其应用[知识贯通]1.理想气体状态方程与气体实验定律的关系
2.理想气体状态方程的应用要点(1)选对象:根据题意,选出所研究的某一部分气体,这部分气体在状态变化过程中,其质量必须保持一定。(2)找参量:找出作为研究对象的这部分气体发生状态变化前后的一组p、V、T数值或表达式,压强的确定往往是个关键,常需结合力学知识(如力的平衡条件或牛顿运动定律)才能写出表达式。(3)析过程:过程表示两个状态之间的一种变化时,除题中条件已直接指明外,在许多情况下,往往需要通过对研究对象跟周围环境的相互关系的分析中才能确定,认清变化过程是正确选用物理规律的前提。(4)列方程:根据研究对象状态变化的具体方式,选用理想气体状态方程或某一实验定律,代入具体数值,T必须用热力学温度,p、V的单位要统一,最后分析讨论所得结果的合理性及其物理意义。
典例3 (2021年1月新高考8省联考·河北卷)“天问1号”的发射开启了我国探测火星的征程。设想将图中所示的粗细均匀、导热良好、右端封闭有一定质量理想气体的“U”型管带往火星表面。“U”型管分别在地球和火星表面某地竖直放置时的相关参数如下表所示。
求:(结果保留2位有效数字)(1)火星表面高1 m的水银柱产生的压强相当于地球表面多高水柱产生的压强。已知ρ水银= 13.6×103 kg/m3,ρ水=1.0×103 kg/m3;(2)火星表面的大气压强p火。[解析] (1)根据液体压强公式p1=ρgh得ρ水银×0.38g×h0=ρ水gh代入数据解得h≈5.2 m。(2)封闭气体在地球表面的压强p1=p地-ρ水银gh地=3 cmHg,V1=l地S,T1=300 K在火星表面封闭气体的压强p2=p火-ρ水银×0.38g×h火,V2=l火S,T2=280 K 又由于h地=h火+2(l火-l地)
[答案] (1)5.2 m (2)0.57 cmHg
应用理想气体状态方程解题的一般思路(1)确定研究对象(某一部分气体),明确气体所处系统的力学状态。(2)弄清气体状态的变化过程。(3)确定气体的初、末状态及其状态参量,并注意单位的统一。(4)根据题意,选用适当的气体状态方程求解。若非纯热学问题,还要综合应用力学等有关知识列辅助方程。(5)分析讨论所得结果的合理性及其物理意义。
2. (2021·北京人大附中高二下月考)(多选)一定质量的理想气体经历如图所示的一系列过程,ab、bc、cd和da这四段过程在p-T图像上都是直线段,ab和cd的延长线通过坐标原点O,bc垂直于ab,由图可以判断 ( )A.ab过程中气体体积不断减小B.bc过程中气体体积不断减小C.cd过程中气体体积不断增大D.da过程中气体体积不断增大
粤教版 (2019)选择性必修 第三册第二节 气体实验定律(Ⅱ)完美版ppt课件: 这是一份粤教版 (2019)选择性必修 第三册第二节 气体实验定律(Ⅱ)完美版ppt课件,共26页。PPT课件主要包含了学习目标,气体的等压变化,3适用条件,图像等压线,3对等压线的理解,4适用条件,①气体的质量不变,②气体的压强不变,气体的等容变化,查理定律等内容,欢迎下载使用。
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