1、選修3-3 熱學選修3-3 熱學第3單元 氣體的狀態(tài)方程 第3單元 氣體的狀態(tài)方程 高考調研新課標物理課件：選修3-3-熱學3高考調研新課標物理課件：選修3-3-熱學3一、玻意耳定律1內容一定質量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強與體積成反比2公式pVC或p1V1p2V23成立條件氣體的質量一定，溫度不變一、玻意耳定律4圖像一定質量的氣體在pV圖上的等溫線是一條雙曲線，如圖所示T1T24圖像【考題隨練1】 (2014上海)如圖所示，一端封閉、粗細均勻的U形玻璃管開口向上豎直放置，管內用水銀將一段氣體封閉在管中當溫度為280 K時，被封閉的氣柱長L22 cm，兩邊水銀柱高度差h16 cm，大氣

2、壓強p076 cmHg.封閉氣體的溫度重新回到280 K后為使封閉氣柱長度變?yōu)?0 cm，需向開口端注入的水銀柱長度為多少？【考題隨練1】 (2014上海)如圖所示，一端封閉、粗細【解析】初態(tài)壓強p1(7616) cmHg60 cmHg，初態(tài)的體積V122S cm；末態(tài)的體積V220S cm，左側被封閉的一定質量的氣體，溫度不變，符合玻意耳定律，p1V1p2V2，代入數(shù)據(jù)6022Sp220S，解得p266 cmHg，說明左右兩側的高度差h10 cm，如圖所示，左側上升2 cm，右側只有在原基礎上再有8 cm才能滿足高度差為10 cm，故加注水銀(2 cm8 cm)10 cm.【解析】初態(tài)壓強p

3、1(7616) cmHg60 cm【答案】10 cm高考調研新課標物理課件：選修3-3-熱學3【考題隨練2】已知理想氣體的內能與溫度成正比如圖所示的實線是汽缸內一定質量的理想氣體由狀態(tài)1到狀態(tài)2的變化曲線，則在整個過程中汽缸內氣體的內能()【考題隨練2】已知理想氣體的內能與溫度成正比如圖所示的實A先增大后減小B先減小后增大C單調變化D保持不變【解析】由pV圖像可知，溫度T先減小后增大，理想氣體內能只由溫度決定，則內能先減小后增大【答案】BA先增大后減小高考調研新課標物理課件：選修3-3-熱學33成立條件質量一定，體積不變4圖像一定質量的某種氣體在pT圖上的等容線是一條過原點的直線如圖所示pt圖

4、中等容線在t軸上的截距是273 ，如圖所示，V1V2.3成立條件【考題隨練3】汽車行駛時輪胎的胎壓太高容易造成爆胎事故，太低又會造成耗油上升已知某型號輪胎能在40 90 正常工作，為使輪胎在此溫度范圍內工作時的最高胎壓不超過3.5 atm，最低胎壓不低于1.6 atm，那么在t20 時給該輪胎充氣，充氣后的胎壓在什么范圍內比較合適？(設輪胎容積不變)高考調研新課標物理課件：選修3-3-熱學3高考調研新課標物理課件：選修3-3-熱學3【名師點撥】本題兩個等容方程并不相等，這也只能從應試的角度看待問題【名師點撥】本題兩個等容方程并不相等，這也只能從應試的角度3成立條件質量一定，壓強不變4圖像一定質

5、量的某種氣體在VT圖上的等壓線是一條過原點的直線，如圖所示，p1p2.3成立條件【考題隨練4】如圖所示，上端開口的圓柱形汽缸豎直放置，截面積為5103 m2，一定質量的氣體被質量為2.0 kg的光滑活塞封閉在汽缸內，其壓強為_Pa(大氣壓強取1.01105 Pa，g取10 m/s2)若從初溫27 開始加熱氣體，使活塞離汽缸底部的高度由0.5 m緩慢變?yōu)?.51 m，則此時氣體的溫度為_.【考題隨練4】如圖所示，上端開口的圓柱形汽缸豎直放置，截面高考調研新課標物理課件：選修3-3-熱學3【考題隨練5】如圖所示，汽缸中封閉著溫度為100 的空氣，重物用繩索經(jīng)滑輪跟缸中活塞相連接，重物和活塞都處于平

6、衡狀態(tài)，這時活塞離汽缸底的高度為10 cm，如果缸內空氣變?yōu)? ，重物將上升_ cm.【考題隨練5】如圖所示，汽缸中封閉著溫度為100 的空氣【解析】通過對活塞受力分析可知被封閉氣體為等壓變化，V110S，T1373 K，V2？，T2273 K，由蓋呂薩克定律可求得V27.32S，重物上升的高度h(107.32) cm2.68 cm.【答案】2.68【名師點撥】應能判斷出這類問題屬于等壓變化高考調研新課標物理課件：選修3-3-熱學3四、理想氣體狀態(tài)方程1理想氣體理想氣體是一種理想化的模型，實際并不存在理想氣體應該是這樣的氣體：(1)分子本身的大小與分子間的平均距離相比可忽略不計，分子可以看做質

7、點(2)除了碰撞瞬間外，分子間的作用力可以忽略不計兩次碰撞之間分子的運動可以看做勻速直線運動(說明理想氣體內能由溫度決定)四、理想氣體狀態(tài)方程(3)氣體分子間、氣體分子與器壁間的碰撞可看做為完全彈性碰撞(說明碰撞過程中能量不損失)【進一步理解】(1)在任何溫度、任何壓強下都遵從氣體實驗定律的氣體叫理想氣體(2)實際氣體在溫度不太低、壓強不太大時可當做理想氣體處理(3)理想氣體是不存在的，它是實際氣體一定程度的近似，是一種理想化的物理模型，一些不易液化的氣體如氫氣、氧氣、氮氣、氦氣，在通常溫度、壓強條件下，它們的性質很近似于理想氣體，可按理想氣體處理(3)氣體分子間、氣體分子與器壁間的碰撞可看做

8、為完全彈性碰撞高考調研新課標物理課件：選修3-3-熱學3【考題隨練6】(2014江蘇)一種海浪發(fā)電機的氣室如圖所示，工作時，活塞隨海浪上升或下降，改變氣室中空氣的壓強，從而驅動進氣閥門和出氣閥門打開或關閉，氣室先后經(jīng)歷吸入、壓縮和排出空氣的過程，推動出氣口處的裝置發(fā)電，氣室中的空氣可視為理想氣體下列對理想氣體的理解，正確的有()【考題隨練6】(2014江蘇)一種海浪發(fā)電機的氣室如圖所A理想氣體實際上并不存在，只是一種理想模型B只要氣體的壓強不是很高就可視為理想氣體C一定質量的某種理想氣體的內能與溫度、體積都有關D在任何溫度、任何壓強下，理想氣體都遵循氣體的實驗定律【解析】在任何溫度、任何壓強下

9、，理想氣體都遵循氣體的實驗定律的稱為理想氣體，理想氣體實際上并不存在，只是一種理想模型，一定質量的某種理想氣體的內能只與溫度有關，A、D選項正確，B、C選項錯誤【答案】ADA理想氣體實際上并不存在，只是一種理想模型【考題隨練7】(2014上海)如圖所示，一端封閉、粗細均勻的U形玻璃管開口向上豎直放置，管內用水銀將一段氣體封閉在管中當溫度為280 K時，被封閉的氣柱長L22 cm，兩邊水銀柱高度差h16 cm，大氣壓強p076 cmHg.為使左端水銀面下降3 cm，封閉氣體溫度應變?yōu)槎嗌?？【考題隨練7】(2014上海)如圖所示，一端封閉、粗細均【答案】350 K高考調研新課標物理課件：選修3-3

10、-熱學3高考調研新課標物理課件：選修3-3-熱學32應用用導熱的固定隔板把一容器隔成容積相等的甲、乙兩部分【考題隨練8】如圖所示，一太陽能空氣集熱器，底面及側面為隔熱材料，頂面為透明玻璃板，集熱器容積為V0，開始時內部封閉氣體的壓強為p0，經(jīng)過太陽曝曬，氣體溫度由T0300 K升至T1350 K.2應用(1)求此時氣體的壓強(2)保持T1350 K不變，緩慢抽出部分氣體，使氣體壓強再變回到p0，求集熱器內剩余氣體的質量與原來總質量的比值判斷在抽氣過程中剩余氣體是吸熱還是放熱，并簡述原因(1)求此時氣體的壓強高考調研新課標物理課件：選修3-3-熱學3高考調研新課標物理課件：選修3-3-熱學3高考

11、調研規(guī)律(六十一)理想氣體狀態(tài)方程的“三種”應用1打氣問題在研究方法上，打氣問題的實質是將變質量問題轉化為定質量問題每一次打氣都將容器內和被打入容器的氣體當做研究對象，由此將變質量轉化為定質量，推出變化后的壓強，通過逐次打入氣體可以證明：打氣問題可以將各分氣體看做整體，“一次性”全部裝入容器的情景，要注意這個等效是在證明的基礎上得出的高考調研規(guī)律(六十一)【考題隨練1】如圖所示，某壓縮式噴霧器儲液桶的容量為5.7103 m3，往桶內倒入4.2103 m3的藥液后開始打氣，打氣過程中藥液不會向外噴出，如果每次能打進2.5104 m3的空氣，要使噴霧器內空氣的壓強達到4 atm，應打氣幾次？這個壓

12、強能否使噴霧器內的藥液全部噴完？(設大氣壓強為1 atm)【考題隨練1】如圖所示，某壓縮式噴霧器儲液桶的容量為5.7【解析】設標準大氣壓為p0，藥桶中空氣的體積為V，打氣N次后，噴霧器中的空氣壓強達到4 atm，打入的氣體在1 atm下的體積為NV0(V02.5104m3)，則根據(jù)玻意耳定律，有p0(VNV0)4p0V，其中V(5.71034.2103) m31.5103 m3，解得N18次當空氣完全充滿藥桶以后，如果空氣的壓強仍然大于大氣壓，則藥液可以全部噴出，由玻意耳定律，得4p0VpV，其中V5.7103m3，解得p1.053p0.所以，藥液可以全部噴出【答案】18次藥液可以全部噴出【解

13、析】設標準大氣壓為p0，藥桶中空氣的體積為V，打氣N次【考題隨練2】(2012福建)空氣壓縮機的儲氣罐中儲有1.0 atm的空氣6.0 L，現(xiàn)再充入1.0 atm的空氣9.0 L設充氣過程為等溫過程，空氣可看做理想氣體，則充氣后儲氣罐中氣體壓強為()A2.5 atmB2.0 atmC1.5 atm D1.0 atm【考題隨練2】(2012福建)空氣壓縮機的儲氣罐中儲有1【解析】將充氣之前的兩部分氣體合起來作為初狀態(tài)，壓強都是1.0 atm，故初始體積為兩部分的和初狀態(tài)：p11.0 atm，VV1V2(6.09.0) L15.0 L末狀態(tài)：p2？，VV16.0 L，由玻意耳定律p1Vp2V，代入

14、數(shù)據(jù)，求得p22.5 atm，A選項正確【答案】A高考調研新課標物理課件：選修3-3-熱學3【名師點撥】近些年高考的熱點為以各種器具為背景命題，如各種熱機和致冷設備，化工、冶金等工業(yè)生產(chǎn)流程，農用噴霧器、軍用潛水艇、科考熱氣球，各類測溫計、真空計、容積計等測量儀器，以及日常生活中的保溫瓶、高壓鍋、太陽能空氣集熱器、自動洗衣機、醫(yī)用輸液裝置、拔火罐和肺活量測定等，但本質上要學會提取相應的物理模型【名師點撥】近些年高考的熱點為以各種器具為背景命題，如各種2抽氣問題抽氣和打氣在研究方法上是一致的，即將變質量問題轉化為定質量問題，宏觀上看，抽氣是打氣的逆過程，在具體細節(jié)上有變化在逐次推導后我們發(fā)現(xiàn)，打

15、氣可以將分氣體看成整體一次性裝入最后的容器中，抽氣能“一次性抽出氣體”嗎？抽氣的研究仍要從根本上推導【考題隨練3】一密閉容器的容積為V，內裝1大氣壓的空氣，現(xiàn)用抽氣機進行抽氣，已知抽氣筒的容積為V，求連續(xù)抽10次后，容器中空氣的壓強多大？(抽氣過程中溫度不變)2抽氣問題高考調研新課標物理課件：選修3-3-熱學3【學法指導】解決變質量問題，一定要注意研究對象選取高考調研新課標物理課件：選修3-3-熱學33氣柱移動問題【考題隨練4】如圖所示，為豎直放置的上細下粗的密閉細管，水銀柱將氣體分隔成A、B兩部分，初始溫度相同使A、B升高相同溫度達到穩(wěn)定后，體積變化量為VA、VB，壓強變化量為pA、pB，對

16、液面壓力的變化量為FA、FB，則()A水銀柱向上移動了一段距離BVAVBCpApBDFAFB3氣柱移動問題高考調研新課標物理課件：選修3-3-熱學3【答案】AC【名師點撥】液柱動與不動，是受力平衡是否被破壞，這是題目的根本思路等容變化的圖像分析是解決此類選擇題的簡潔方法本題還涉及到控制變量法高考調研新課標物理課件：選修3-3-熱學3高考調研新課標物理課件：選修3-3-熱學3高考綜合拓展(五十四)理想氣體狀態(tài)方程“三類”問題1極值問題【例1】如圖所示，一根一端封閉的玻璃管豎直放置，開口端在上面，其長為L95 cm，內有一段長為h20 cm的水銀柱當溫度為27 時，被封閉的氣柱長為H60 cm.問

17、溫度至少升高到多少時，水銀柱才能從管中全部溢出？(設大氣壓為75 cmHg)高考綜合拓展(五十四)高考調研新課標物理課件：選修3-3-熱學3高考調研新課標物理課件：選修3-3-熱學3當75x95x，即x10 cm時，pV值最大，這時就可求出T380.3 K所以，溫度至少要升高到380.3 K，水銀才能從管中全部溢出【答案】380.3 K高考調研新課標物理課件：選修3-3-熱學3高考調研新課標物理課件：選修3-3-熱學3高考調研新課標物理課件：選修3-3-熱學3【解析】設加熱前，被密封氣體的壓強為p1，輕線的張力為f，因而活塞處在靜止狀態(tài)，對A活塞，有2p0S2p1Sf0對B活塞，有p1Sp0Sf0由式，得p1 p0f0即被密封氣體的壓強與大氣壓強相等，細線處在拉直的松馳狀態(tài)這時氣體的體積【解析】設加熱前，被密封氣體的壓強為p1，輕線的張力為f，