第2講氣體知識構(gòu)建【答案】

氣體實驗定律大小相互作用力不太大不太低溫度減少數(shù)密度不變理想小題試做1.(2025·河北唐山階段練習)如圖,把一粗細均勻的玻璃管開口端插入水銀中,如果當時大氣壓強為一個標準大氣壓(標準大氣壓強為76cmHg),管內(nèi)外水銀面高度差h為20cm,則管內(nèi)氣體的壓強為(

)[A]20cmHg [B]56cmHg[C]76cmHg [D]96cmHgD小題試做2.(2024·遼寧朝陽三模)如圖為某興趣小組發(fā)射的自制水火箭。發(fā)射前瓶內(nèi)空氣的體積為1.2L,水的體積為0.8L,瓶內(nèi)空氣壓強為3atm。打開噴嘴后水火箭發(fā)射升空,忽略瓶內(nèi)空氣溫度的變化,外界大氣壓強為1atm。在瓶內(nèi)的水剛噴完瞬間,瓶內(nèi)空氣的壓強為(

)[A]1.8atm [B]2.1atm[C]2.5atm [D]2.8atmA小題試做3.(2025·安徽淮南月考)如圖所示,一定量的理想氣體從狀態(tài)A開始,經(jīng)歷兩個過程,先后到達狀態(tài)B和C。有關(guān)A、B和C三個狀態(tài)的溫度TA、TB和TC的關(guān)系,正確的是(

)[A]TA<TB,TB>TC[B]TA>TB,TB=TC[C]TA=TC,TB=TC[D]TA<TC,TB<TCA考點一氣體壓強的計算1.活塞模型如圖所示是最常見的封閉氣體的兩種方式。2.連通器模型如圖所示,U形管豎直放置且處于平衡狀態(tài),則同一液體中的相同高度處壓強一定相等,所以氣體B和A的壓強關(guān)系可由圖中虛線聯(lián)系起來。對氣體B,根據(jù)平衡條件有pB+ρgh2=pA,而pA=p0+ρgh1,所以氣體B的壓強為pB=p0+ρg(h1-h2)。[例1]【活塞封閉氣體壓強的計算】

(2025·安徽亳州模擬)如圖甲、乙中兩個汽缸質(zhì)量均為M,內(nèi)部橫截面積均為S,兩個活塞的質(zhì)量均為m。圖甲中,汽缸靜止在水平面上;圖乙中,活塞和汽缸豎直懸掛在天花板下。兩個汽缸內(nèi)分別封閉有一定質(zhì)量的空氣A、B,大氣壓為p0,重力加速度為g,封閉氣體A、B的壓強各為多大?[例2](2024·江西景德鎮(zhèn)二模)(多選)如圖所示,一下端封閉、上端開口的粗細均勻的玻璃管豎直靜置,長度L2=16cm的水銀柱封閉了一段空氣柱(視為理想氣體),空氣柱的長度L1=10cm。外界大氣壓強恒為p0=76cmHg?，F(xiàn)使玻璃管向上做加速度大小a=5m/s2的勻加速直線運動時,管內(nèi)空氣溫度保持不變,重力加速度g取10m/s2。和豎直靜置時相比較,下列說法正確的是(

)[A]

管內(nèi)空氣的壓強增加了16cmHg[B]

管內(nèi)空氣柱的長度減少了1.6cm[C]

管內(nèi)空氣的壓強增加了8cmHg[D]

管內(nèi)空氣柱的長度減少了0.8cmCD[變式]若[例2]中裝置從某一較高處由靜止釋放,設(shè)玻璃管足夠長,落地前水銀柱與玻璃管相對靜止,則釋放時水銀柱和玻璃管的加速度均等于重力加速度嗎?落地前封閉氣柱的長度是多少?【答案】

二者加速度均不等于重力加速度12.1cm考點二氣體實驗定律理想氣體狀態(tài)方程1.氣體實驗定律和理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用條件(1)氣體質(zhì)量保持不變,即使問題中質(zhì)量發(fā)生變化,也必須轉(zhuǎn)化為等質(zhì)量問題。(2)氣體實驗定律適用于所研究氣體的溫度不太低、壓強不太大的情況。(3)狀態(tài)方程只適用于理想氣體。2.兩個重要推論(1)求活塞位于b處時,封閉氣體對活塞的壓力大小;【答案】

(1)50N【解析】

(1)活塞位于b處時,根據(jù)平衡條件可知封閉氣體壓強等于大氣壓強p0,則封閉氣體對活塞的壓力大小為F=p0S=1×105×500×10-6

N=50N。(2)推導(dǎo)活塞從a處到b處封閉氣體經(jīng)歷了等溫變化;(3)畫出封閉氣體等溫變化的p-V圖像,并通過計算標出a、b處坐標值。[例4]【蓋-呂薩克定律及查理定律的應(yīng)用】

(2024·貴州六盤水期末)為了測定某些特殊物品(如小藥丸)的體積,實驗小組找來一個帶有刻度的容器,其底面積S=5cm2、容積為V0=26mL、導(dǎo)熱性能良好,帶有厚度不計、可無摩擦滑動的輕質(zhì)活塞,裝置不漏氣,如圖甲所示。已知環(huán)境溫度T0=300K,大氣壓強p0=1.0×105

Pa,重力加速度g取10m/s2。(1)將某種特殊物品放在容器中,蓋上活塞,將其置于T1=270K的冰箱中,冰箱中氣體壓強與大氣壓強相等,穩(wěn)定時活塞下端所指刻度V1=24mL,如圖乙所示,則該物品的體積為多少?【答案】

(1)6mL(2)保持環(huán)境溫度不變,把一些糖果放進容器后,蓋上活塞,再將m=1kg的重物放在活塞上,穩(wěn)定時活塞水平,下端所指刻度V2=22mL,如圖丙所示,則這些糖果的體積為多少?【答案】

(2)2mL[例5]【理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用】

(2025·湖南衡陽開學(xué)考試)如圖,有一質(zhì)量為m、面積為S、厚度可忽略的活塞靜止于一豎直放置的汽缸內(nèi),活塞下方密封有一定質(zhì)量的理想氣體,活塞距汽缸底部的距離為2h,活塞上端與輕彈簧拴接,彈簧處于拉伸狀態(tài),勁度系數(shù)為k,形變量為h,開始時汽缸內(nèi)封閉氣體的溫度為T0,現(xiàn)用電熱絲緩慢加熱汽缸內(nèi)的氣體,(汽缸位置不變)直至活塞緩慢上升2h,活塞始終在汽缸內(nèi),不計活塞和汽缸壁之間的摩擦,大氣壓強為p0,重力加速度為g,求:(1)開始時和最終汽缸內(nèi)封閉氣體的壓強;(2)最終汽缸內(nèi)封閉氣體的溫度。考點三氣體狀態(tài)變化的圖像問題氣體狀態(tài)變化的圖像比較項目圖像特點其他圖像等溫線同一氣體同體積時壓強越大,對應(yīng)的溫度越高,離原點越遠;圖線與橫軸所圍面積表示氣體做的功同一氣體圖線斜率越大(同體積時壓強大),對應(yīng)的溫度越高;不同氣體圖線均過原點等容線同一氣體斜率越大(同溫度時壓強大),對應(yīng)的體積越小;不同氣體圖線均過原點所有氣體圖線的延長線均過點(-273.15℃,0);同一氣體斜率越大(同溫度時壓強大),對應(yīng)的體積越小等壓線同一氣體斜率越大(同溫度時體積大),對應(yīng)的壓強越小;不同氣體圖線均過原點所有氣體圖線延長線均過點(-273.15℃,0);同一氣體斜率越大(同溫度時體積大)對應(yīng)的壓強越小例6]【p-V圖像】

(2024·江西卷,13)可逆斯特林熱機的工作循環(huán)如圖所示。一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)ABCDA完成循環(huán)過程,AB和CD均為等溫過程,BC和DA均為等容過程。已知T1=1200K,T2=300K,氣體在狀態(tài)A的壓強pA=8.0×105

Pa,體積V1=1.0m3,氣體在狀態(tài)C的壓強pC=1.0×105

Pa。求:(1)氣體在狀態(tài)D的壓強pD;【答案】

(1)2.0×105

Pa(2)氣體在狀態(tài)B的體積V2?！敬鸢浮?/p>

(2)2.0m3【解析】

(2)從C到D狀態(tài),根據(jù)玻意耳定律有pCV2=pDV1,解得V2=2.0m3。[例7]【p-T圖像】

(2023·江蘇卷,3)如圖所示,密閉容器內(nèi)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B。該過程中(

)[A]

氣體分子的數(shù)密度增大[B]

氣體分子的平均動能增大[C]

單位時間內(nèi)氣體分子對單位面積器壁的作用力減小[D]

單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的氣體分子數(shù)減少B(滿分:70分)課時作業(yè)對點1.氣體壓強的計算1.(4分)(2024·河南許昌期中)如圖所示,一橫截面積為S的圓柱形容器豎直放置,圓板A的上表面水平,下表面傾斜,且下表面與水平面的夾角為θ,圓板的質(zhì)量為M,不計一切摩擦,大氣壓強為p0,重力加速度為g,則被圓板封閉在容器中的氣體的壓強p為(

)基礎(chǔ)對點練D2.(12分)(2025·安徽黃山階段練習)如圖甲所示,足夠長的U形細玻璃管內(nèi)分別由水銀封有L1、L2兩部分氣體,兩氣柱封閉的水銀柱高度差為

h(cm)。U形管水平部分長為L3,L2上方水銀柱長h0(cm)。(1)穩(wěn)定時兩段氣柱壓強分別為多少?【答案】

(1)右側(cè)管中氣體壓強p0+h0(cmHg)左側(cè)氣體壓強p0+h0-h(cmHg)【解析】

(1)根據(jù)平衡條件,可知題圖甲右側(cè)管中密封的氣體壓強p1=p0+h0(cmHg),設(shè)題圖甲左側(cè)管中密封的氣體壓強為p2,同理有p2+h=p1,得p2=p0+h0-h(cmHg)。(2)若把圖甲逆時針轉(zhuǎn)過90°(U形管L3保持豎直狀態(tài),如圖乙),此時L1、L2兩部分氣體的壓強分別為多大?(大氣壓強為p0)【答案】

(2)上方封閉的氣體壓強為p0下方氣體壓強p0+L3(cmHg)【解析】

(2)將U形管逆時針轉(zhuǎn)過90°,則題圖乙中上方密封的氣體壓強p3=p0,下方密封的氣體壓強為p4,則p4=p0+L3(cmHg)。對點2.氣體實驗定律理想氣體狀態(tài)方程3.(4分)(2025·河南高考適應(yīng)性考試)汽車輪胎壓力表的示數(shù)為輪胎內(nèi)部氣體壓強與外部大氣壓強的差值。一汽車在平原地區(qū)行駛時,壓力表示數(shù)為2.6p0(p0是1個標準大氣壓),輪胎內(nèi)部氣體溫度為315K,外部大氣壓強為p0。該汽車在某高原地區(qū)行駛時,壓力表示數(shù)為2.5p0,輪胎內(nèi)部氣體溫度為280K。輪胎內(nèi)部氣體視為理想氣體,輪胎內(nèi)體積不變且不漏氣,則該高原地區(qū)的大氣壓強為(

)[A]0.6p0

[B]0.7p0[C]0.8p0

[D]0.9p0B4.(14分)(2025·安徽安慶階段練習)圖甲為氣壓升降椅,乙為其核心部件模型簡圖。活塞橫截面積為S,汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的氣體且汽缸上面有卡塞,活塞只能向下移動,不能向上移動。該汽缸導(dǎo)熱性能良好,忽略一切摩擦。已知室內(nèi)溫度為27℃,此時活塞與卡塞恰好接觸且二者之間無相互作用力,汽缸內(nèi)封閉氣體壓強為p,氣柱長度為L,重力加速度為g。(1)當室內(nèi)溫度升高10℃時,求汽缸內(nèi)封閉氣體增加的壓強;(2)若室內(nèi)溫度保持27℃不變,一質(zhì)量為m的同學(xué)盤坐在椅面上,求穩(wěn)定后活塞向下移動的距離。對點3.氣體狀態(tài)變化的圖像問題[A]a→b過程,壓強減小,溫度不變,體積減小[B]b→c過程,壓強增大,溫度降低,體積增大[C]c→d過程,壓強不變,溫度降低,體積減小[D]d→a過程,壓強減小,溫度升高,體積不變C6.(4分)(2023·遼寧卷,5)“空氣充電寶”是一種通過壓縮空氣實現(xiàn)儲能的裝置,可在用電低谷時儲存能量、用電高峰時釋放能量?！翱諝獬潆妼殹蹦硞€工作過程中,一定質(zhì)量理想氣體的p-T圖像如圖所示。該過程對應(yīng)的p-V圖像可能是(

)B[A]

[B][C]

[D]【解析】

由p-T圖像可知,在a→b過程中氣體為等壓變化,且溫度升高,由蓋-呂薩克定律可知Vb>Va;過b、c分別作通過原點的直線,可知Vc>Vb,即氣體體積關(guān)系為Va<Vb<Vc,則選項B正確。7.(4分)(2025·貴州安順期中)如圖所示為密閉容器內(nèi)一定質(zhì)量的理想氣體壓強p隨攝氏溫度t的變化關(guān)系圖像,則由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中(

)[A]

氣體分子的數(shù)密度不變[B]

氣體分子的平均動能不變[C]

單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的氣體分子數(shù)增大[D]

單位時間內(nèi)氣體分子對單位面積器壁的作用力減小C8.(4分)(2024·河北保定期中)水平放置的圓柱形密閉容器,中間用無摩擦的活塞隔開?；钊叶撕蛨A柱形容器的右端用輕質(zhì)彈簧相連接,如圖甲所示。彈簧遵循胡克定律,自然長度為圓柱形容器長度的一半?；钊髠?cè)為真空,右側(cè)理想氣體的熱力學(xué)溫度為T0。若緩慢增加活塞右側(cè)理想氣體的熱力學(xué)溫度T,其對應(yīng)的彈簧伸長量為x,則x-T的關(guān)系最接近圖乙中(

)[A]1 [B]2 [C]3 [D]4C9.(4分)(2024·廣西玉林模擬)如圖所示是醫(yī)院給病人輸液的部分裝置示意圖,在輸液過程中,下列說法正確的是(

)[A]B瓶中的藥液先用完[B]A、B瓶中的藥液同時用完[C]

隨著液面下降,A瓶內(nèi)氣體C壓強不變[D]A、B瓶中的藥液用完前,D泡內(nèi)的氣體壓強大于大氣壓強且不隨藥液下降而改變D綜合提升練【解析】

藥液從B瓶中流下,封閉氣體體積增大,溫度不變,根據(jù)玻意耳定律,可知氣體壓強減小,A瓶中氣體將A瓶中藥液壓入B瓶補充,使B瓶液面保持不變,直到A瓶藥液全部流入B瓶,所以A瓶中的藥液先用完,故A、B錯誤;對A瓶,管口處壓強總等于大氣壓,有pC+ρgh=p0,液面的下降使液體產(chǎn)生的壓強減小,因此空氣經(jīng)左管