2024届高考物理二轮复习导学案：专题14－热学第02讲 气体实验定律　理想气体状态方程

HKA　　　 　　 　　　 高三物理二轮复习导学案 编号 ER－042 微专题14 热学 第2讲 气体实验定律　理想气体状态方程 2024 .04. 19 1. 了解气体实验定律，知道理想气体模型。 2. 能用分子动理论和统计观点解释气体压强和气体实验定律。 考向1 液柱封闭的气体 [例1] 【2024.1·贵州】下图是一个简易温度计示意图，左边由固定的玻璃球形容器和内径均匀且标有刻度的竖直玻璃管组成，右边是上端开口的柱形玻璃容器，左右两边通过软管连接，用水银将一定质量的空气封闭在左边容器中。已知球形容器的容积为，左边玻璃管内部的横截面积为。当环境温度为且左右液面平齐时，左管液面正好位于刻度处。设大气压强保持不变。 （1）当环境温度升高时，为使左右液面再次平齐，右边柱形容器应向上还向下移动？ （2）当液面位于刻度处且左右液面又一次平齐时，对应的环境温度是多少摄氏度？ 【答案】（1）向下；（2）22℃ 【解析】 【详解】（1）当环境温度升高时，假设右边容器不动，则由于左侧气体体积变大，则右侧管中液面将高于左侧管中液面，则为使左右液面再次平齐，右边柱形容器应向下移动； （2）开始时左侧气体体积 温度 当液面位于刻度处使气体的体积 气体进行等压变化，则根据盖吕萨克定律可得 解得T2=295K 则 t2=22℃ 考向2 活塞气缸封闭的气体 [例2] 一气缸竖直固定，用轻杆相连的两活塞处于静止状态。两活塞总质量为m，截面积之差为，外界大气压为p0，被封闭理想气体体积为V1、温度为T，不计活塞与气缸间的摩擦，重力加速度为g。 （1）求气缸内被封闭气体的压强。 （2）若将缸内气体温度缓慢降低到，求活塞再次静止时两活塞向下移动的距离（大活塞始终未与气缸下部分接触）。    【答案】（1）；（2） 【详解】（1）设封闭气体压强为p1，由平衡条件得，解得 （2）缓慢降低温度的过程气体的压强不变，设气体末态体积为V2，由盖-吕萨克定律得 设两活塞向下移动的距离为x，有，解得， 考向3 变质量气体问题 对于充气、漏气等变质量气体问题。解法一：是将容器内原有气体和即将充入的气体的整体（或将抽出的气体和剩余气体的整体）作为研究对象，就可转化为总质量不变的气体的状态变化问题，然后应用气体实验定律或理想气体状态方程等规律求解。 解法二：利用＝＋＋…求解。 [例3] 医院用的氧气瓶（导热性良好）如图所示，氧气瓶通过细管和右边封闭的均匀玻璃直管（导热性良好，且其容积相对氧气瓶的容积可以忽略不计）相连，玻璃直管内用一很薄的水银片（质量和厚度不计）在玻璃管下方封闭了一段空气柱A,开始时瓶内氧气的压强为10个标准大气压，封闭的空气柱A的长度为,随着氧气的使用，一段时间后发现水银片上升了（未到达玻璃管顶部），使用过程中环境的热力学温度变成了原来的，已知一个标准大气压为,氧气与空气均视为理想气体。求： （1）此时氧气瓶内的压强； （2）此时瓶内剩余氧气的质量占原来氧气总质量的百分比。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）对封闭的空气柱A，初始时； 热力学温度为，末态时： 热力学温度： 设玻璃管的横截面积为S，根据理想气体方程有 解得 （2）设氧气瓶的容积为V，设剩下的氧气被压缩到10个标准大气压、热力学温度为，状态下的体积为，根据理想气体方程有 解得 因此瓶内剩余氧气的质量占原来氧气总质量的百分比为 一．气体实验定律的分析思路 1．压强的计算 （1）被活塞、汽缸封闭的气体，通常分析活塞或汽缸的受力，应用平衡条件或牛顿第二定律列式计算。 （2）被液柱封闭的气体，一般利用液片法和液体压强公式、连通器原理求解，有时要借助液柱为研究对象，应用平衡条件或牛顿第二定律求解。若应用p＝p0＋h或p＝p0－h来表示压强，则压强p的单位为cmHg或mmHg. 注意：分析计算时不要忽略了大气压强的影响。 2．利用气体实验定律和理想气体状态方程分析问题的步骤 注意：（1）若气体质量一定，p、V、T均发生变化，则选用理想气体状态方程列式求解。 （2）若气体质量一定，p、V、T中有一个量不发生变化，则选用对应的气体实验定律列方程求解。 二．气体压强的微观解释 1．关于以下几幅图，下列说法不正确的是（　　） A．图1实验表明，大量的豆粒对秤盘的频繁碰撞对秤盘产生了一个持续的均匀的压力，气体压强就是这样产生的 B．图2中，对应曲线为同一气体在温度较低时的速率分布图，且两曲线与横轴所围面积相等 C．图3是布朗运动产生原因的示意图，可以看出，微粒越大，液体分子沿各方向撞击它的数量越多，布朗运动越明显 D．图4中，若抽掉绝热容器中间的隔板，气体的温度不变 【答案】C 2．水银气压计在超失重情况下不能显示准确的