第8章 章末综合提升-2021-2022学年高中物理选修3-3【名师导航】同步Word教参(人教版)

[体系构建] [核心速填] 1．气体的状态参量 (1)温度(T) ①意义 宏观：物体的冷热程度． 微观：分子平均动能的标志． ②温标：两种温度的关系：T＝t＋273(K)． (2)体积(V) (3)压强(p) ①意义：气体对器壁单位面积上的压力． ②产生：大量气体分子对器壁频繁碰撞的结果． ③决定因素：宏观上由温度和体积决定，微观上由气体分子的平均动能和分子的密集程度决定． 2．气体实验定律 (1)玻意耳定律 ①成立条件：m、T一定． ②表达式：pV＝C. ③图象：等温线． (2)查理定律 ①成立条件：m、p一定． ②表达式＝C. ③图象：等容线． (3)盖—吕萨克定律 ①成立条件：m、p一定． ②表达式：＝C. ③图象：等容线． 3．理想气体的状态方程 (1)理想气体：严格遵守气体实验定律，分子力为零，内能由温度决定． (2)方程：＝C. (3)应用 4．气体热现象的微观意义 (1)气体分子沿各个方向运动的机会均等，速率呈“中间多，两头少”的规律分布． (2)气体压强的微观解释． (3)对气体实验定律的微观解释． 封闭气体压强的计算方法 封闭气体压强的计算是应用气体实验定律的基础，大致可分为液体封闭气体压强的计算和固体封闭气体压强的计算． 1．平衡时液体封闭气体压强计算：液体封闭气体压强的计算的典型问题是水银柱封闭气体压强的计算，采用的方法主要有： (1)取等压面法：即根据同种液体在同一水平液面处压强相等，在连通器内灵活选取等压面，由两侧压强相等列方程求解压强． 如图中，C、D在同一液面处，两点压强相等，所以封闭气体的压强p＝p0＋ρgh(其中h为液面间的竖直高度差，不一定是液柱的长度)． (2)参考液片法：通常是在液体的最低点选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程消去面积，得到液片两侧压强相等，进而求得封闭气体的压强． 如图所示，设U形管的横截面积为S，在其最低处取一液片B，由其两侧受力平衡可知： pS＋ρgh0S＝p0S＋ρgh0S＋ρghS 即得p＝p0＋ρgh 2．平衡时固体封闭气体压强的计算：固体封闭气体压强计算的典型问题是汽缸和活塞封闭气体压强的计算，通常选活塞或汽缸为研究对象，对其进行受力分析，列平衡方程求封闭气体的压强． 3．容器加速运动时，封闭气体压强的计算：当容器加速运动时，通常选与气体相关联的液体柱、固体等做研究对象，分析研究对象的受力情况，再根据运动情况，根据牛顿第二定律列方程，可求得封闭气体的压强． 【例1】　如图所示，一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置．玻璃管的下部封有长l1＝25.0 cm的空气柱，中间有一段长l2＝25.0 cm 的水银柱，上部空气柱的长度l3＝40.0 cm.已知大气压强为p0＝75.0 cmHg.现将一活塞(图中未画出)从玻璃管开口处缓慢往下推，使管下部空气柱长度变为l′1＝20.0 cm.假设活塞下推过程中没有漏气，求活塞下推的距离． [解析]　研究玻璃管上、下两端封闭气体的初态和末态的状态参量，根据大气压强和水银柱长可求出封闭气体的压强，结合玻意耳定律求解． 以cmHg为压强单位．在活塞下推前，玻璃管下部空气柱的压强为 p1＝p0＋l2 ① 设活塞下推后，下部空气柱的压强为p′1，由玻意耳定律得 p1l1＝p′1l′1 ② 如图，设活塞下推距离为Δl，则此时玻璃管上部空气柱的长度为l′3＝l3＋l1－l′1－Δl ③ 设此时玻璃管上部空气柱的压强为p′2，则 p′2＝p′1－l2 ④ 由玻意耳定律得p0l3＝p′2l′3 ⑤ 由①至⑤式及题给数据解得Δl＝15.0 cm. [答案]　15.0 cm 1．在竖直放置的U形管内用密度为ρ的两部分液体封闭着两段空气柱．大气压强为p0，各部分尺寸如图所示．求A、B气体的压强． [解析]　求pA：取液柱h1为研究对象，设U形管横截面积为S，大气压力和液柱重力向下，A气体压力向上，液柱h1静止，如图甲，则p0S＋ρgh1S＝pAS， 所以pA＝p0＋ρgh1. 求pB：取液柱h2为研究对象，由于h2的下端是连通器，A气体压强由液体传递后对h2的压力向上，B气体压力、液柱h2重力向下，液柱平衡如图乙， 则pBS＋ρgh2S＝pAS， 所以pB＝p0＋ρgh1－ρgh2. 熟练后，可直接由压强平衡关系写出待测压强，不一定非要先写出力的平衡方程． [答案]　pA＝p0＋ρgh1　pB＝p0＋ρgh1－ρgh2 应用状态方程讨论变质量问题 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，用相关规律求解． 1．充气问题：向球、轮胎等封闭容器中充气是一个典型的变质量的气体问题．只要选择容器内原有气体和即将打入的气体作为研究对象，就可把充气过程