高中物理人教版3本冊總復習總復習模塊專題專題4

一、氣體圖象問題1．利用垂直于坐標軸的線作輔助線去分析同質(zhì)量、不同溫度的兩條等溫線，同質(zhì)量、不同體積的兩條等容線，同質(zhì)量、不同壓強的兩條等壓線的關系．例如：在圖1甲中，V1對應虛線為等容線，A、B分別是虛線與T2、T1兩線的交點，可以認為從B狀態(tài)通過等容升壓到A狀態(tài)，溫度必然升高，所以T2T1.又如圖乙所示，A、B兩點的溫度相等，從B狀態(tài)到A狀態(tài)壓強增大，體積一定減小，所以V2V1.圖12．依據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，得到p＝CT·eq\f(1,V)或V＝eq\f(C,p)·T或p＝eq\f(C,V)·T，理解p－eq\f(1,V)圖象、V－T圖象、p－T圖象斜率的意義．[復習過關]1．一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)過一系列過程，如圖2所示．下列說法中正確的是()圖2A．c→a過程中，氣體壓強增大，體積變小B．c→a過程中，氣體壓強增大，體積變大C．a(chǎn)→b過程中，氣體體積增大，壓強減小D．b→c過程中，氣體壓強不變，體積增大答案C解析據(jù)eq\f(pV,T)＝C(常量)，圖中c→a過程中，氣體的體積不變，溫度升高，壓強變大，所以A、B選項錯誤；a→b過程中，氣體的溫度不變，體積增大，壓強減小，所以C選項正確；b→c過程中，氣體壓強不變，溫度減小，體積減小，所以D選項錯誤．2．一定質(zhì)量的理想氣體，從狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B變化到狀態(tài)C，如圖3所示，圖中BC是平行于橫軸的直線，已知氣體在狀態(tài)A時的體積為VA＝m3.圖3(1)從狀態(tài)A到狀態(tài)B，氣體的內(nèi)能如何變化？(2)求氣體在狀態(tài)B時的壓強pB.(3)求氣體在狀態(tài)C時的體積VC.答案(1)氣體內(nèi)能增加(2)×106Pa(3)m3解析(1)氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B，溫度升高，分子的平均動能增大，無分子勢能，所以氣體內(nèi)能增加．(2)A→B氣體做等容變化eq\f(pA,TA)＝eq\f(pB,TB)所以pB＝eq\f(pATB,TA)＝eq\f×106×400,300)Pa≈×106Pa.(3)B→C氣體做等壓變化eq\f(VB,TB)＝eq\f(VC,TC)所以VC＝eq\f(TCVB,TB)＝eq\f(500×,400)m3＝m3.3．一定質(zhì)量的理想氣體，在狀態(tài)變化過程中的p－T圖象如圖4所示．在A狀態(tài)時的體積為V0，試畫出對應的V－T圖象和p－T圖象．圖4答案見解析圖解析對氣體A→B的過程，根據(jù)玻意耳定律，有p0V0＝3p0VB，則VB＝eq\f(1,3)V0.由此可知A、B、C三點的狀態(tài)參量分別為：A：p0、T0、V0；B：3p0、T0、eq\f(1,3)V0；C：3p0、3T0、V0.V－T圖象和p－V圖象分別如圖甲、乙所示．4．如圖5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、B之間的容積為，開始時活塞在B處，缸內(nèi)氣體的壓強為(p0為大氣壓強)，溫度為297K，現(xiàn)緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體，直至K．求：圖5(1)活塞剛離開B處時的溫度TB；(2)缸內(nèi)氣體最后的壓強p3；(3)在圖中畫出整個過程的p－V圖線．答案(1)330K(2)(3)見解析圖解析(1)活塞剛離開B處時，體積不變，封閉氣體的壓強為p2＝p0，由查理定律得：eq\f,297K)＝eq\f(p0,TB)，解得TB＝330K.(2)以封閉氣體為研究對象，活塞開始在B處時：p1＝，V1＝V0，T1＝297K；活塞最后在A處時：V3＝，T3＝K，由理想氣體狀態(tài)方程得eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p3V3,T3)，故p3＝eq\f(p1V1T3,V3T1)＝eq\f×K,×297K)＝(3)如圖所示，封閉氣體由狀態(tài)1保持體積不變，溫度升高，壓強增大到p2＝p0達到狀態(tài)2，再由狀態(tài)2先做等壓變化，溫度升高，體積增大，當體積增大到后再等容升溫，使壓強達到.二、氣體變質(zhì)量問題分析變質(zhì)量問題時，可以通過巧妙地選擇合適的研究對象，使這類問題轉(zhuǎn)化為一定質(zhì)量的氣體問題，用相關規(guī)律求解．1．充氣問題向球、輪胎等封閉容器中充氣是一個典型的變質(zhì)量的氣體問題．只要選擇容器內(nèi)原有氣體和即將打入的氣體作為研究對象，就可把充氣過程中的氣體質(zhì)量變化的問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題．2．抽氣問題分析從容器內(nèi)抽氣問題時，將每次抽氣過程中抽出的氣體和剩余氣體作為研究對象，可把抽氣過程中的氣體質(zhì)量變化的問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題．3．分裝問題分析一個大容器里的氣體分裝到多個小容器中的問題時，可以把大容器中的氣體和多個小容器中的氣體看成整體來作為研究對象，可將變質(zhì)量問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題．4．漏氣問題容器漏氣過程中氣體的質(zhì)量不斷發(fā)生變化，屬于變質(zhì)量問題，不能用相關方程求解．如果選容器內(nèi)剩余氣體為研究對象，便可使問題變成一定質(zhì)量的氣體狀態(tài)變化，再用相關方程求解即可．[復習過關]5．(多選)在室內(nèi)，將裝有5atm的6L氣體的容器的閥門打開后，從容器中逸出的氣體相當于(設室內(nèi)大氣壓強p0＝1atm)()A．5atm,3L B．1atm,24LC．5atm,L D．1atm,30L答案BC解析當氣體從閥門跑出時，溫度不變，所以p1V1＝p2V2，當p2＝1atm時，得V2＝30L，逸出氣體30L－6L＝24L，B正確．據(jù)p2(V2－V1)＝p1V1′得V1′＝L，所以逸出的氣體相當于5atm下的L氣體，C正確．6．鋼瓶中裝有一定質(zhì)量的氣體，現(xiàn)在用兩種方法抽取鋼瓶中的氣體，第一種方法是用小抽氣機，每次抽出1L氣體，共抽取三次，第二種方法是用大抽氣機，一次抽取3L氣體，這兩種抽法中，抽取氣體質(zhì)量較多的是()A．第一種抽法B．第二種抽法C．兩種抽法抽出氣體質(zhì)量一樣多D．無法判斷答案A解析設初狀態(tài)氣體壓強為p0，抽出氣體后壓強為p，對氣體狀態(tài)變化應用玻意耳定律，則：第一種抽法：p0V＝p1(V＋1)p1＝p0·eq\f(V,V＋1)p1V＝p2(V＋1)p2＝p1·eq\f(V,V＋1)＝p0(eq\f(V,V＋1))2p2V＝p(V＋1)p＝p2·eq\f(V,V＋1)＝p0(eq\f(V,V＋1))3即三次抽完后：p＝p0·eq\f(V3,V3＋3V2＋3V＋1)第二種抽法：p0V＝p(V＋3)，p＝eq\f(V,V＋3)p0＝eq\f(V3,V3＋3V2)p0.由此可知第一種抽法抽出氣體后，剩余氣體的壓強小，即抽出氣體的質(zhì)量多．7．空氣壓縮機的儲氣罐中儲有atm的空氣L，現(xiàn)再充入atm的空氣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()A．a(chǎn)tm B．a(chǎn)tmC．a(chǎn)tm D．a(chǎn)tm答案A解析p1V1＋p2V2＝pV(其中V1＝V)代入數(shù)據(jù)解得p＝atm，故A正確．8．一只兩用活塞氣筒的原理如圖6所示(打氣時如圖甲，抽氣時如圖乙)，其筒內(nèi)體積為V0，現(xiàn)將它與另一只容積為V的容器相連接，氣筒和容器內(nèi)的空氣壓強為p0，已知氣筒和容器導熱性能良好，當分別作為打氣筒和抽氣筒時，活塞工作n次后，在上述兩種情況下，容器內(nèi)的氣體壓強分別為()圖6A．np0，eq\f(1,n)p0\f(nV0,V)p0，eq\f(V0,nV)p0C．(1＋eq\f(V0,V))np0，(1＋eq\f(V0,V))np0D．(1＋eq\f(nV0,V))p0，(eq\f(V,V＋V0))np0答案D解析打氣時，活塞每推動一次，把體積為V0、壓強為p0的氣體推入容器內(nèi)，若活塞工作n次，就是把壓強為p0、體積為nV0的氣體推入容器內(nèi)、容器內(nèi)原來有壓強為p0、體積為V的氣體，現(xiàn)在全部充入容器中，根據(jù)玻意耳定律得：p0(V＋nV0)＝p′V所以p′＝eq\f((V＋nV0),V)p0＝(1＋neq\f(V0,V))p0抽氣時，活塞每拉動一次，把容器中的氣體的體積從V膨脹為V＋V0，而容器中的氣體壓強就要減小，活塞推動時，將抽氣筒中的V0氣體排出，而再次拉動活塞時，將容器中剩余的氣體從V又膨脹到V＋V0，容器內(nèi)的壓強繼續(xù)減小，根據(jù)玻意耳定律得：第一次抽氣：p0V＝p1(V＋V0)，則p1＝eq\f(V,V＋V0)p0第二次抽氣：p1V＝p2(V＋V0)則p2＝eq\f(V,V＋V0)p1＝(eq\f(V,V＋V0))2p0則第n次抽氣后：pn＝(eq\f(V,V＋V0)