物理选修3 3 气体

三、典型例题h p，管内水银柱高度为1例．已知大气压强为cmcmHg,一端开口的玻璃管内封闭一部分气体，0 cmh ），玻璃管静止，求下列图中封闭理想气体的压强各是（或两边水银柱面高度差为 多少？ ⑺中取与管内气体接触的水银面为研究对象做将图中的水银柱隔离出来做受力分析；解析： S=PSG=Np；在⑵图中：，受力分析． 本题的所有试管的加速度都为零．所以在⑴中：0+hpS+ρghS=pSp= pS+G=pSp；同理，图⑶cmHg(厘米汞柱，)为压强单位则有：，取000+hsinθp= p-hp= p；图；采用正交分解法解得：图⑷中：中试管内气体的压强为：00-hhsinθp= pp=p-；图⑺中取⑸中：；图⑹中取高出槽的汞柱为研究对象，可得到：00+hS+ρghS=pSp= pp 与管内气体接触的水银面（无质量）为研究对象：，00 ：点评的接）（1 确定封闭气体压强主要是找准封闭气体与水银柱（或其他起隔绝作用的物体） 触面，利用平衡的条件计算封闭气体的压强． （其内部各处、各个方向上压强值处处相等．2） 封闭气体达到平衡状态时， 液体压强产生的原因是重力3（） （4）液体可将其表面所受压强向各个方向传递．中装有与容 如图例2.两个完全相同的圆柱形密闭容器，8．３—１所示，甲 乙 甲 器等体积的水，乙中充满空气，试问： 图８．３－１ （1）两容器各侧壁压强的大小关系及压强大小决定于哪些因素？ 2（）若两容器同时做自由落体运动，容器侧壁所受压强将怎样变化？ 解析：）对于甲容器，上壁压强为零，底面压强最大，侧壁压强自上而下由小变大其大小决1（定于深度，对于乙容器各处器壁上的压强均相等，其大小决定于气体分子的温度和 气体分子的密度。． ）甲容器做自由落体运动时，处于完全失重状态，器壁各处的压强均为零；乙容器做（2自由落体运动时，气体分子的温度和气体分子的密度不变，所以器壁各处的压强不发 生变化。：要分析、弄清液体压强和气体压强产生的原因是解决本题的关键。点评 当内外气压相等时立即关钢瓶内装有高压气体，打开阀门高压气体迅速从瓶口喷出，例３． 闭阀门。过一段时间后再打开阀门，问会不会再有气体喷出？第一次打开阀门气体高速喷出，气体迅速膨胀对外做功，但来不及吸热。由热力学第解析：一定律可知，气体内能减少，导致温度突然下降。关闭阀门时，瓶内气体温度低于外界温度，但瓶内压强等于外界气体压强。过一段时间后，通过与外界热交换，瓶内温度升高到和外界温度相同，而瓶的体积没变，故而瓶内气体压强增大。因此， 再次打开阀门，会有气体喷出。 点评：此题有两个过程，第一次相当于绝热膨胀过程，第二次是等容升温。00，假定大气压无变化，25C，下午2时的温度为例４．一房间内，上午10时的温度为15C ） 则下午2时与上午10时相比较，房间内的（ B．空气分子的平均动增大A．空气密度增大 D．空气质量增大C．空气分子速率都增大 但温度升高后，由于房间与外界相通，外界大气压无变化，因而房间内气体压强不变。解析：体积膨胀，导致分子数密度减小。所以，房间内空气质量减少，空气分子的平均动是正增大。但并非每个分子速率都增大，因为单个分子的运动是无规则的。答案B 确。 点评：本题要求学生正确理解题意，弄清温度变化对分子运动的影响。将一定量的理想气体如图所示，一气缸竖直放置，气缸内有一质量不可忽略的活塞，例５．现保持温度不变把气缸稍微倾斜一气体处于平衡状态．封在气缸内，活塞与气缸壁无摩擦， ）点，在达到平衡后，与原来相比，则（ Ａ．气体的压强变大Ｂ．气体的压强变小 Ｄ．气体的体积变小Ｃ．气体的体积变大 解析：由活塞的受力分析可知开始封闭气体的压强, =PP-mg/s,ＳＰ Ｓ 而气缸稍微倾斜一点后， Ｐ01２１ P=P-mgcosθ/s 封闭气体的压强 ,02图８．３－２ mg θmgP＜P， 而温度不变，由气态方程，由于21＜ Ｐ ＳＳ ，故VVAD正确． Ｐ 则21００ 图８．３－３ 由查理定律可知，一定质量的理想气体在体积不变时，它的压强p(P) a 随温度变化关系如图中实线表示。把这个结论进行合理外推，便t 0 0) ℃(t tt 到将减小么气体的压如果温度能降低到强0，那可得出图中 0＝ ℃； 。Pa273 0 －P℃时的压强为 100，一定质量的理想气体在等容变化过程中测得，气体在0℃时的压强为P ( ) ℃时的压强在下述各表达式中正确的是10，则气体在21PPP102841000P???PP?P?PP?P?P D、 C 、 B、 、A 101011111101011283273273273 A D时，管中水银面处1形玻璃管倒插入水银槽中，当温度为T如图所示，A端封闭有气体的U、位于同一高度，若大气压强不变，MN2时，管中水银面处在N处，且在M处，温度为T ） 则：（ 两次管中气体压强相等A . NM A 时管中气体压强T2B . T1时管中气体压强小于 2T1 A D) 对于一定质量的理想气体，可能发生的过程是 ( A．压强和温度不变，体积变大 B．温度不变，压强减少，体积减少 C．体积不变，温度升高，压强增大， D．压强增大，体积增大，温度降低 C 一重物用绳索经℃的空气, 在图所示的气缸中封闭着温度为100这时活塞重物和活塞均处于平衡状态, 滑轮与缸中活塞相连接, : 问10 cm,如果缸内空气变为0℃, 离缸底的高度为 ①重物是上升还是下降？? ②这时重物将从原处移动多少厘米 ) (设活塞与气缸壁间无摩擦. 重物上升压强减小, 故活塞下移, ①缸内气体温度降低, 温 cm3, 1=10S气体初态体积②分析可知缸内气体作等压变化. 设活塞截面积为S cm2,V 据h为活塞到缸底的距离) 2=273 K，体积设为V2=hScm3 (度T1=373 K, 末态温度TVT 11?7.4=2.6 cm －=10h，则重物上升高度Δ=7.4 cmh 可得TV 22 h的水右管有一段高为左管插入水银槽中,h两端开口的弯管如图所示, , （银柱，中间封有一段空气，则 ） A）弯管左管内外水银面的高度差为h （ 则管内气体体积增大（B）若把弯管向上移动少许, C）若把弯管向下移动少许，右管内的水银柱沿管壁上升（ （D）若环境温度升高，右管内的水银柱沿管壁上升 h封闭气体的压强等于大气压与水银柱产生压强之差，故左管内外水银面高度差也为，对；A B弯管上下移动，封闭气体温度和压强不变，体积不变，错对；C D环境温度升高，封闭气体体积增大，则右管内的水银柱沿管壁上升，对。设其值为1atm(℃，大气压为0如图所示，气缸内封闭有一定质量的理想气体，