（章末整合提升）第2章-2020-2021学年新教材高中物理选择性必修第三册新课标辅导【精讲精练】人教版（word）

第二章 一、气体实验定律和理想气体状态方程的应用[科学探究] 1．玻意耳定律、查理定律、盖－吕萨克定律可分别看成是理想气体状态方程在T恒定、V恒定、p恒定时的特例。 2．正确确定状态参量是运用气体实验定律的关键。 求解压强的方法：(1)在连通器内灵活选取等压面，由两侧压强相等列方程求气体压强。(2)也可以把封闭气体的物体(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，运用平衡条件或牛顿第二定律列式求解。 3．注意气体实验定律或理想气体状态方程只适用于一定质量的气体，对打气、抽气、灌气、漏气等变质量问题，可巧妙地选取研究对象，使变质量的气体问题转化为定质量的气体问题。 [例1]　如图2-1所示，足够长的圆柱形汽缸竖直放置，其横截面积为1×10－3 m2，汽缸内有质量m＝2 kg的活塞，活塞与汽缸壁密封良好，不计摩擦。开始时活塞被销子K销于图中位置，离缸底12 cm，此时汽缸内密闭气体的压强为1.5×105 Pa，温度为300 K。外界大气压为1.0×105 Pa，g＝10 m/s2。 图2-1 (1)现对密闭气体加热，当温度升到400 K时，其压强为多大？ (2)若在此时拔去销子K，活塞开始向上运动，当它最后静止在某一位置时，汽缸内气体的温度为360 K，则这时活塞离缸底的距离为多少？ [解析]　(1)气体体积不变，由查理定律得， ＝ 即， ＝ 解得p2＝2.0×105 Pa。 (2)p3＝p0＋＝1.2×105 Pa，T3＝360 K， 设气体温度为360 K时活塞离缸底的距离为l3， 由理想气体状态方程得 ，V1＝l1S，V3＝l3S， ＝ 解得l3＝18 cm。 [答案]　(1)2.0×105 Pa　(2)18 cm ●针对训练 1．如图2-2(a)所示，绝热汽缸内封闭着一定质量的理想气体，一厚度不计的绝热活塞与上、下汽缸内壁相距均为h，把气体分成体积相等的M、N两部分。汽缸内壁光滑，活塞可在汽缸内自由滑动。已知活塞的横截面积为S，质量m＝，两部分气体的初始温度均为T0，M内气体的初始压强为p0。现把M、N两部分倒置。 图2-2 (1)倒置后，通过电热丝加热M内的气体一段时间，如图2-2(b)所示，若仍要使两部分气体体积相等，则M内气体的温度需达到多少？ (2)倒置后，活塞向下移动，当两部分气体各自达到新的平衡，发现N内气体温度为T0，如图2-2(c)所示，则活塞向下移动的距离是多少？ T0 ，M内气体温度为 解析　(1)由题意可知，倒置前后N内气体的体积和温度不变，由理想气体状态方程可知，N内气体的压强也不变，为pN＝p0＋＝2p。设倒置后，两部分气体体积相等时M内气体的压强为p1、温度为T1， 由题意可知p1＝pN＋＝3p0， 倒置前后，M内气体体积不变，由查理定律得， ＝ 联立以上各式解得T1＝3T0。 (2)倒置后，设活塞向下移动的距离是Δh，N内气体的温度TN′＝T0、压强为pM′。 T0、压强为pN′，M内气体的温度TM′＝ 由题意可知pM′＝pN′＋＝pN′＋p0， 倒置过程，由理想气体状态方程可知 对N内气体，有， ＝ 对M内气体，有， ＝ 联立以上各式解得Δh＝。 答案　(1)3T0　(2) 二、应用图像法分析气体状态变化问题[科学思维] 应用图像描述气体状态及其变化规律，具有形象、直观、物理意义鲜明等特点。因此应用图像法分析气体状态变化问题，往往会更方便、简捷，图像上的一个点表示一定质量气体的一个平衡状态，它对应着三个状态参量；图像上的某一条直线或曲线表示一定质量气体状态变化的一个过程，分析问题时，关键要明确图像的物理意义。 (1)一定质量气体的等温变化图像。(如图2-3) 图2-3 (2)一定质量气体的等容变化图像。(如图2-4) 图2-4 (3)一定质量气体的等压变化图像。(如图2-5) 图2-5 [例2]　使一定质量的理想气体按图2-6中箭头所示的顺序变化，图中BC段是以纵轴和横轴为渐近线的双曲线。 图2-6 (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，并且要用箭头表示变化的方向)。说明每段图线各表示什么过程。 [思路点拨]　从p-V图像中可直观地看出，气体的A、B、C、D各状态下的压强和体积分别为pA＝4 atm，VA＝10 L；pB＝4 atm，VB＝20 L；pC＝2 atm, VC＝40 L；pD＝2 atm，VD＝20 L。 [解析]　(1)根据理想气体状态方程， 有，则 ＝＝＝ TB＝×300 K＝600 K， ·TA＝ TC＝×300 K＝600 K， ·TA＝ TD＝×300 K＝300 K。 ·TA＝ (2)在V-