2019年高考物理二輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題講義熱學(xué)專(zhuān)題 083.氣體的等溫變化、玻意耳定律

1、氣體的等溫變化、玻意耳定律一、氣體的狀態(tài)參量1、溫度T熱力學(xué)溫度：開(kāi)爾文（K）T=t273K2、體積V就是氣體所充滿(mǎn)的容器的體積.單位：有m3、升(L)、毫升(mL)等1m3103升=106毫升3、壓強(qiáng)p.產(chǎn)生：氣體分子頻繁碰撞容器壁而產(chǎn)生的容器單位面積上的壓力單位：Pa（帕斯卡）、大氣壓、mmHg柱等1大氣壓=760mmHg柱=1.013105Pa二、氣體的等溫變化:“在物理學(xué)中，當(dāng)需要研究三個(gè)物理量之間的關(guān)系時(shí)，往往采用控制變量法”保持一個(gè)量不變，研究其它兩個(gè)量之間的關(guān)系，然后綜合起來(lái)得出所要研究的幾個(gè)量之間的關(guān)系。1、等溫變化：當(dāng)溫度(T)保持不變時(shí),體積(V)和壓強(qiáng)(p)之間的關(guān)系。2

2、、玻意耳定律：一定質(zhì)量的某種氣體,在溫度保持不變的情況下，壓強(qiáng)p與體積V成反比.或壓強(qiáng)p與體積V的乘積保持不變，即pV=常量三、氣體壓強(qiáng)的微觀意義氣體壓強(qiáng)是由于大量的氣體分子頻繁的碰撞器壁而產(chǎn)生的，氣體的壓強(qiáng)就是大量的氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力。氣體壓強(qiáng)和單位時(shí)間內(nèi)、單位面積上的分子的碰撞次數(shù)有關(guān)，次數(shù)越多，產(chǎn)生的壓強(qiáng)越大，而碰撞次數(shù)多，需單位體積內(nèi)的分子數(shù)多，所以和單位體積內(nèi)的分子數(shù)有關(guān)；還和碰撞的強(qiáng)弱有關(guān)，氣體的溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，氣體的平均速率越大,對(duì)器壁的撞擊越強(qiáng)，壓強(qiáng)越大。四、玻意耳定律的微觀解釋一定質(zhì)量（m）的理想氣體，其分子總數(shù)（N）是一個(gè)定值，當(dāng)溫度（T）

3、保持不變時(shí)，則分子的平均速率（v）也保持不變，當(dāng)其體積（V）增大幾倍時(shí)，則單位體積內(nèi)的分子數(shù)（n）變?yōu)樵瓉?lái)的幾分之一，因此氣體的壓強(qiáng)也減為原來(lái)的幾分之一；反之若體積減小為原來(lái)的幾分之一，則壓強(qiáng)增大為原來(lái)的幾倍，即壓強(qiáng)與體積成反比。這就是玻意耳定律。7、如圖4所示，開(kāi)口向上豎直放置的玻璃管中，兩段水銀柱封閉著兩段氣體，它們的體積分別為V1、V2，兩段水銀柱的高度分別為h1、h2，且V1V2，h1V2C、可能有V1m?；钊芊庖徊糠掷硐霘怏w?，F(xiàn)對(duì)氣缸施一水平向左的拉力F（如圖A）時(shí)，氣缸的加速度為a1，封閉氣體的壓強(qiáng)為p1，體積為V1；若用同樣大小的力F水平向左推活塞，如圖B，此時(shí)氣缸的加速度為a

4、2，封閉氣體的壓強(qiáng)為p2、體積為V2，設(shè)密封氣體的質(zhì)量和溫度均不變。則（D）Aa1a2，p1p2，V1V2Ba1p2，V1V2Ca1=a2，p1p2，V1V2Da1=a2，p1V2FFAB解：對(duì)整體F(Mm)a(Mm)a12aa12圖A：對(duì)活塞pSpSMa1圖B：對(duì)汽缸pSpSma01202ppp102由玻馬定律V1V2,正確選項(xiàng)為D19A（14分）如圖所示，長(zhǎng)31cm內(nèi)徑均勻的細(xì)玻璃管，開(kāi)口向上豎直放置，齊口水銀柱封住10cm長(zhǎng)的空氣柱，若把玻璃管在豎直平面內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)180o后，發(fā)現(xiàn)水銀柱長(zhǎng)度變?yōu)?5cm，繼續(xù)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)180o至開(kāi)口端向上。求：（1）大氣壓強(qiáng)的值；（2）末狀態(tài)時(shí)空氣柱的長(zhǎng)度。

5、解：（14分）（）等溫變化PVPV1122（1分）31cm10cmPP21cmHgPP15cmHg（2分）1020(P21)10S(P15)16S（2分）00P75cmHg（2分）0（）PVPV1133（分）PP16cmHg（2分）30P1LPL133(7521)10(7515)10.67cm（分）19B（14分）如圖所示，長(zhǎng)31cm內(nèi)徑均勻的細(xì)玻璃管，開(kāi)口向下豎直放置，齊口水銀柱封住10cm長(zhǎng)的空氣柱，若把玻璃管在豎直平面內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)90o后至開(kāi)口端水平，發(fā)現(xiàn)空10cm31cm氣長(zhǎng)度變?yōu)?.2cm。然后繼續(xù)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)90o至開(kāi)口向上。求：（1）大氣壓強(qiáng)的值。（2）末狀態(tài)時(shí)空氣柱的長(zhǎng)度。解：（14

6、分）(）等溫變化PVPV1122（1分）PP21cmHgPP1020（2分）(P21)10SP7.2S（2分）00P75cmHg（2分）0（）PVPV1133（分）PP21cmHg（2分）30P1LPL133(7521)10(7521)5.6255.6cm（分）19、（10分）如圖16所示，一根粗細(xì)均勻的玻璃管長(zhǎng)為80cm，一端開(kāi)口，一端封閉。管內(nèi)有一段25cm長(zhǎng)的汞柱將一段空氣柱封閉于管中，當(dāng)玻璃管水平放置時(shí)，空氣柱長(zhǎng)為40cm。問(wèn)當(dāng)玻璃管以玻璃管底O點(diǎn)為軸在豎直平面內(nèi)沿逆時(shí)針?lè)较蚓徛D(zhuǎn)過(guò)90度后，玻璃管開(kāi)口向下豎直放置時(shí)，管內(nèi)空氣柱長(zhǎng)為多少?（假設(shè)溫度保持不變，外界大氣壓為75cmHg）某

7、同學(xué)解法為：P1=75cmHgP2=75-25=50cmHg此過(guò)程為等溫變化：P1V1=P2V2，L2=P1L1/P2=7540/50=60cm你認(rèn)為他的解法是否正確？若正確，請(qǐng)說(shuō)明理由；若錯(cuò)誤，也請(qǐng)說(shuō)明理由，并且解出正確的結(jié)果。這位同學(xué)解法是錯(cuò)誤的。2分因?yàn)?0+2580，所以有水銀漏出。2分設(shè)管內(nèi)尚余汞柱xcmP1V1=P2V22分7540=(75-x)(80-x)2分x=22.67cm1分O管內(nèi)空氣柱長(zhǎng)L=80-22.67=57.33cm1分L1hL2（b）13（11分）如圖，在一端開(kāi)口、一端封閉、粗細(xì)均勻的玻璃管內(nèi)，一段長(zhǎng)為（a）h=25cm的水銀柱封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，當(dāng)玻璃管水

8、平放置時(shí)，管內(nèi)氣柱長(zhǎng)度為L(zhǎng)1=20cm（如圖a），大氣壓強(qiáng)P0=75cmHg，室溫t1=27將玻璃管轉(zhuǎn)過(guò)90o，使它開(kāi)口向上，并浸入熱水中（如圖b），待穩(wěn)定后，測(cè)得玻璃管內(nèi)氣柱的長(zhǎng)度L2=17.5cm（1）求此時(shí)管內(nèi)氣體的溫度t2（2）保持管內(nèi)氣體的溫度t2不變，往玻璃管內(nèi)緩慢加入水銀，當(dāng)封閉的氣柱長(zhǎng)度L3=14cm時(shí)，加入的水銀柱長(zhǎng)度h是多少？（玻璃管足夠長(zhǎng)）0（3分）解：（1）P0l1273t1(Ph)l273t22解得：t2=77（2分）（2）(Ph)l(Phh)l0203（3分）解得：h25cm（3分）219已知地球半徑約為6.4106m，空氣的摩爾質(zhì)量約為2.910kg/mol，一個(gè)

9、標(biāo)準(zhǔn)大氣壓約為1.0105Pa。利用以上數(shù)據(jù)可估算出地球表面大氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積為（B）留有一抽氣孔管內(nèi)下部被活塞封住一定量的氣體（可視為理想氣體）氣體溫度為T(mén)1開(kāi)始時(shí)，將活塞上（A）41016m3（B）41018m3（C）41020m3（D）41022m316、地面附近有一正在上升的空氣團(tuán)，它與外界的熱交熱忽略不計(jì)已知大氣壓強(qiáng)隨高度增加而降低，則該氣團(tuán)在此上升過(guò)程中（不計(jì)氣團(tuán)內(nèi)分子間的勢(shì)能）（C）A體積減小，溫度降低B體積減小，溫度不變C體積增大，溫度降低D體積增大，溫度不變17、模塊33試題（8分）如圖，一根粗細(xì)均勻、內(nèi)壁光滑、豎直放置的玻璃管下端密封，上端封閉但，方的氣體緩慢抽出，當(dāng)活

10、塞上方的壓強(qiáng)達(dá)到p0時(shí)，活塞下方氣體的體積為V1，活塞上方玻璃管的容積為2.6V1。活塞因重力而產(chǎn)生的壓強(qiáng)為0.5p0。繼續(xù)將活塞上方抽成真空并密封整個(gè)抽氣過(guò)程中管內(nèi)氣體溫度始終保持不變?nèi)缓髮⒚芊獾臍怏w緩慢加熱求：活塞剛碰到玻璃管頂部時(shí)氣體的溫度；當(dāng)氣體溫度達(dá)到1.8T1時(shí)氣體的壓強(qiáng)解：由玻意耳定律得：VV1p0.5p0p00，式中V是抽成真空后活塞下方氣體體積由蓋呂薩克定律得：2.6VVT11VT1解得：T1.2T由查理定律得：1.8Tp12T0.5p0解得：p0.75p2031、（9分）物理選修33h一定質(zhì)量的理想氣體被活塞封閉在可導(dǎo)熱的氣缸內(nèi)，活塞相對(duì)于底部的高度為h，可沿氣缸無(wú)設(shè)大氣和活塞對(duì)氣體的總壓強(qiáng)為p0，加一小盒沙子對(duì)氣體產(chǎn)生的壓強(qiáng)為p，由玻馬定律得：ph(pp)(hh)4摩擦地滑動(dòng)取一小盒沙子緩慢地倒在活塞的上表面上沙子倒完時(shí)，活塞下降了h/4再取相同質(zhì)量的一小盒沙子緩慢地倒在活塞的