2019物理同步新一线教科选修3-3（课件+讲义+精练）：第二章气体 (共18份打包)

气　　体 专题一 气体实验定律的综合应用 1.正确运用定律的关键在于状态参量的确定，特别是在压强的确定上。 2．求解压强的方法：气体定律的适用对象是理想气体，而确定气体的始末状态的压强又常以封闭气体的物体(如液柱、活塞、汽缸等)作为力学研究对象，分析受力情况，根据研究对象所处的不同状态，运用平衡的知识、牛顿定律等列式求解。 3．分析变质量问题时，可以通过巧妙地选择合适的研究对象，使这类问题转化为一定质量的气体问题，从而用气体实验定律。 4．对两部分(或多部分)气体相关联的问题，分别对两部分气体依据特点找出各自遵循的规律及相关联的量，写出相应的方程，最后联立求解。 [例1]　(2017·全国卷Ⅰ)如图，容积均为V的汽缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通，阀门K2位于细管的中部，A、B的顶部各有一阀门K1、K3；B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)。初始时，三个阀门均打开，活塞在B的底部；关闭K2、K3，通过K1给汽缸充气，使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1。已知室温为27 ℃，汽缸导热。 (1)打开K2，求稳定时活塞上方气体的体积和压强； (2)接着打开K3，求稳定时活塞的位置； (3)再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20 ℃，求此时活塞下方气体的压强。 [解析]　(1)设打开K2后，稳定时活塞上方气体的压强为p1，体积为V1。依题意，被活塞分开的两部分气体都经历等温过程。由玻意耳定律得 p0V＝p1V1① (3p0)V＝p1(2V—V1)② 联立①②式得 V1＝③ p1＝2p0。④ (2)打开K3后，由④式知，活塞必定上升。设在活塞下方气体与A中气体的体积之和为V2(V2≤2V)时，活塞下气体压强为p2。由玻意耳定律得 (3p0)V＝p2V2⑤ 由⑤式得 p2＝p0⑥ 由⑥式知，打开K3后活塞上升直到B的顶部为止；此时p2为p2′＝p0。 (3)设加热后活塞下方气体的压强为p3，气体温度从T1＝300 K升高到T2＝320 K的等容过程中，由查理定律得 ⑦＝ 将有关数据代入⑦式得 p3＝1.6p0。⑧ [答案]　(1)　2p0　(2)在汽缸B的顶部 (3)1.6p0 专题二 气体状态变化的图像 1.一定质量的气体不同图像的比较： 名称 图像 特点 其他图像 等温线 p­V pV＝CT(C为常量)即pV之积越大的等温线对应的温度越高，离原点越远 p­ p＝，斜率k＝CT即斜率越大，对应的温度越高 等容线 p ­T p＝，即斜率越大，对应的体积越小T，斜率k＝ p ­t 图线的延长线均过点(－273,0)，斜率越大，对应的体积越小 等压线 V­T V＝，即斜率越大，对应的压强越小T，斜率k＝ V ­t V与t成线性关系，但不成正比，图线延长线均过点(—273,0)，斜率越大，对应的压强越小 2．一般状态变化图像的处理方法，化“一般”为“特殊”，如图是一定质量的某种气体的状态变化过程A→B→C→A。在V ­T 上，等压线是一簇延长线过原点的直线，过A、B、C三点作三条等压线分别表示三个等压过程，pA′<pB′<pC′，即pA<pB<pC，所以A→B压强增大，温度降低，体积减小，B→C温度升高，体积减小，压强增大，C→A温度降低，体积增大，压强减小。 [例2]　一定质量的理想气体，由状态A(1,3)沿直线AB变化到C(3,1)，如图所示，气体在A、B、C三个状态中的温度之比是(　　) A．1∶1∶1　　 B．1∶2∶3 C．3∶4∶3 D．4∶3∶4 [解析]　根据理想气体状态方程，可得，由图可知pAVA∶pBVB∶pCVC＝3∶4∶3，则TA∶TB∶TC＝3∶4∶3。＝＝ [答案]　C [例3]　使一定质量的理想气体按图甲中箭头所示的顺序变化，图甲中 BC 段是以纵轴和横轴为渐近线的双曲线。 (1)已知气体在状态 A 的温度 TA＝300 K，求气体在状态 B、C 和 D 的温度各是多少？ (2)将上述状态变化过程在图乙中画成用体积V和温度T表示的图线(图中要标明 A、B、C、D 四点，并且要画箭头表示变化的方向)。说明每段图线各表示什么过程。 [解析]　在p－V 图中直观地看出，气体在 A、B、C、D 各状态下压强和体积为 VA＝10 L，pA＝4 atm，pB＝4 atm，pC＝2 atm，pD＝2 atm，VC＝40 L，VD＝20 L。 (1)根据气体状态方程 ， ＝＝ 可得TC＝×300 K＝600 K， ·TA＝ TD＝×300 K＝300 K， ·TA＝ 由题意 TB＝TC＝600 K。 (2)由状态B到状态C为等温变化，由玻意耳定律有 pBVB＝pCVC，得VB＝ L＝20 L。 ＝