气体等温变化习题课.优秀PPT.ppt
《气体等温变化习题课.优秀PPT.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《气体等温变化习题课.优秀PPT.ppt(63页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、8.18.1气体的等温变更气体的等温变更习题课一习题课一1.容器静止或匀速运动时封闭气体压强的计算(1)取等压面法依据同种液体在同一水平液面处压强相等,在连通器内敏捷选取等压面.由两侧压强相等列方程求解压强.例如,图中同一液面C,D处压强相等,则pA=p0+ph.(2)(2)力平衡法力平衡法选与封闭气体接触的液柱选与封闭气体接触的液柱(或活塞、汽缸或活塞、汽缸)为探讨对象进行受力分析,为探讨对象进行受力分析,由由F F合合=0=0列式求气体压强列式求气体压强.在考虑与气体接触的液柱所产生的附加压强在考虑与气体接触的液柱所产生的附加压强p=ghp=gh时时,应特殊留意应特殊留意h h是表示液面间
2、竖直高度是表示液面间竖直高度,不确定是液柱长度不确定是液柱长度.求封闭气体的压强:2.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柱、汽缸或活塞为探讨对象,并对其进行受力分析,然后由牛顿其次定律列方程,求出封闭气体的压强.如图,当竖直放置的玻璃管向上加速运动时,对液柱受力分析有:pS-p0S-mg=ma得 (1)(1)当系统加速运动时,选封闭气体的物体如液当系统加速运动时,选封闭气体的物体如液柱、汽缸或活塞等为探讨对象,由牛顿其次定律,求出封闭气柱、汽缸或活塞等为探讨对象,由牛顿其次定律,求出封闭气体的压强体的压强.(2)(2)压强关系的实质反映了力的关系,力的关系
3、压强关系的实质反映了力的关系,力的关系由物体的状态来确定由物体的状态来确定.【典例【典例1 1】有一段】有一段12 cm12 cm长的水银柱长的水银柱,在匀整玻璃管中封住确定质量的在匀整玻璃管中封住确定质量的气体气体,若开口向上将玻璃管放置在倾角为若开口向上将玻璃管放置在倾角为3030的光滑斜面上的光滑斜面上,在下滑过在下滑过程中被封闭气体的压强为程中被封闭气体的压强为(大气压强大气压强p0=76 cmHg)()p0=76 cmHg)()A.76 cmHg B.82 cmHgA.76 cmHg B.82 cmHgC.88 cmHg D.70 cmHgC.88 cmHg D.70 cmHg【标准
4、解答】选【标准解答】选A.A.水银柱所处的状态不是水银柱所处的状态不是平衡状态平衡状态,因此不能用平衡条件来处理因此不能用平衡条件来处理.水水银柱的受力分析如图所示银柱的受力分析如图所示,因玻璃管和水因玻璃管和水银柱组成系统的加速度银柱组成系统的加速度a=gsin30,a=gsin30,所以所以对水银柱由牛顿其次定律得对水银柱由牛顿其次定律得:p0S+Mgsin30-pS=Ma,p0S+Mgsin30-pS=Ma,故故p=p0.p=p0.【规律方法】封闭气体压强的求解技巧(1)气体自身重力产生的压强很小,一般忽视不计.(2)压强是联系气体和受力分析的桥梁.(3)液体产生的压强也可以用cmHg(
5、或用液柱高度ph)表示,等式两边单位统一即可,没有必要换算成国际单位.【变式训练】如图所示,一横截面积为S的圆柱形容器竖直放置,圆板A的上表面是水平的,下表面是倾斜的,且下表面与水平面的夹角为,圆板的质量为M,不计一切摩擦,大气压为p0,则被圆板封闭在容器中的气体的压强为()A.p0+Mgcos/S B.p0/S+Mgcos/SC.p0+Mgcos2/S D.p0+Mg/S【解析】选【解析】选D.D.以圆板为探讨对象以圆板为探讨对象,如图所示如图所示,竖直方向受力平竖直方向受力平衡衡.pAScos=p0S+MgpAScos=p0S+MgS=S/cosS=S/cos所以所以pA(S/cos)co
6、s=p0S+MgpA(S/cos)cos=p0S+Mg所以所以pA=p0+Mg/SpA=p0+Mg/S故此题应选故此题应选D D选项选项.1.1.成立条件:玻意耳定律成立条件:玻意耳定律p1V1=p2V2p1V1=p2V2是试验定律是试验定律.只有在气体质只有在气体质量确定、温度不变的条件下才成立量确定、温度不变的条件下才成立.2.2.常量的意义:常量的意义:p1V1=p2V2=p1V1=p2V2=常量常量C C该常量该常量C C与气体的种类、质量、温度有关,对确定质量的气体,与气体的种类、质量、温度有关,对确定质量的气体,温度越高,该常量温度越高,该常量C C越大越大.3.应用玻意耳定律的思
7、路与方法(1)选取确定质量的气体为探讨对象,确定探讨对象的始末两个状态.(2)表示或计算出初态压强p1、体积V1;末态压强p2、体积V2,对未知量用字母表示.(3)依据玻意耳定律列方程p1V1=p2V2,并代入数值求解.(4)有时要检验结果是否符合实际,对不符合实际的结果删去.对于开口的玻璃管,用水银封闭一部分气体时,气体体积增大,特殊是给出玻璃管总长度时,更要分析计算的气体长度加上水银柱的长度是否超出玻璃管的总长.若超出,说明水银会流出,要重新计算.例、如图所示,例、如图所示,长为长为1m1m,开口竖直向上的玻璃,开口竖直向上的玻璃管内,封闭着长为管内,封闭着长为15cm15cm的水银柱,封
8、闭气体的长的水银柱,封闭气体的长度为度为20cm20cm,已知大气压强为,已知大气压强为75cmHg75cmHg,求,求:(1 1)玻璃管水平放置时,玻璃管水平放置时,管内气体的长度。管内气体的长度。(2 2)玻璃管开口竖直向下时,)玻璃管开口竖直向下时,管内气体的长度。管内气体的长度。(假设水银没有流出)(假设水银没有流出)15cm20cm解:解:解:解:(1)(1)(1)(1)以管内气体为探讨对象,管口竖直向上为初态以管内气体为探讨对象,管口竖直向上为初态以管内气体为探讨对象,管口竖直向上为初态以管内气体为探讨对象,管口竖直向上为初态:设管横截面积为设管横截面积为设管横截面积为设管横截面积
9、为S S S S,则,则,则,则 P1=75 P1=75 P1=75 P1=751515151590cmHg V1=20S90cmHg V1=20S90cmHg V1=20S90cmHg V1=20S 水平放置为末态,水平放置为末态,水平放置为末态,水平放置为末态,P2=75cmHg P2=75cmHg P2=75cmHg P2=75cmHg 由玻意耳定律由玻意耳定律由玻意耳定律由玻意耳定律P1V1=P2V 2P1V1=P2V 2P1V1=P2V 2P1V1=P2V 2得:得:得:得:V2=P1V1 V2=P1V1 V2=P1V1 V2=P1V1P2=P2=P2=P2=(9020S9020S9
10、020S9020S)75=24S75=24S75=24S75=24S 所以,管内气体长所以,管内气体长所以,管内气体长所以,管内气体长24cm24cm24cm24cm (2)(2)(2)(2)以管口竖直向上为初态,管口竖直向下为末态以管口竖直向上为初态,管口竖直向下为末态以管口竖直向上为初态,管口竖直向下为末态以管口竖直向上为初态,管口竖直向下为末态 P2=75 P2=75 P2=75 P2=751515151560cmHg 60cmHg 60cmHg 60cmHg 由玻意耳定律得:由玻意耳定律得:由玻意耳定律得:由玻意耳定律得:V2=P1V1V2=P1V1V2=P1V1V2=P1V1P2P2
11、P2P230S30S30S30S 所以,管内气体长所以,管内气体长所以,管内气体长所以,管内气体长30cm30cm30cm30cm 因为因为因为因为30cm30cm30cm30cm15cm15cm15cm15cm100cm100cm100cm100cm,所以水银不会流出,所以水银不会流出,所以水银不会流出,所以水银不会流出 【变式备选】如图为一长100 cm的粗细匀整的玻璃管,开口向上竖直放置,管内有20 cm长的水银柱封闭着50 cm长的空气柱,今若将管口向下竖直放置(设外界大气压强为75 cmHg).求空气柱长度变为多少?【解析】以封闭气体为探讨对象,假设水银柱长度为【解析】以封闭气体为探
12、讨对象,假设水银柱长度为h h且不变,且不变,设管的横截面积为设管的横截面积为S S,开口向下时空气柱长为,开口向下时空气柱长为x0.x0.初态初态p1=p0+ph=75 cmHg+20 cmHg=95 cmHgp1=p0+ph=75 cmHg+20 cmHg=95 cmHg,V1=50SV1=50S,末态,末态p2=p0-ph=75 cmHg-20 cmHg=55 cmHgp2=p0-ph=75 cmHg-20 cmHg=55 cmHg,V2=x0SV2=x0S,由玻意耳定律,由玻意耳定律p1V1=p2V2p1V1=p2V2得:得:9550S=55x0S9550S=55x0S,解得解得x0=
13、86.4 cmx0=86.4 cm,由于由于x0+20 cm=106.4 cm100 cm.x0+20 cm=106.4 cm100 cm.不符合实际,说明管口向下竖直放置时有水银溢出不符合实际,说明管口向下竖直放置时有水银溢出.再设剩余水银长度为再设剩余水银长度为x.x.则则p p3 3=p=p0 0-p-px x=(75-x)cmHg=(75-x)cmHg,V V3 3=(100-x)S=(100-x)S,由由p p1 1V V1 1=p=p3 3V V3 3得:得:9550S=(75-x)(100-x)S9550S=(75-x)(100-x)S,解得:解得:x x1 1=157.5 cm
14、(=157.5 cm(舍去舍去),x x2 2=17.5 cm.=17.5 cm.空气柱长为空气柱长为100 cm-17.5 cm=82.5 cm.100 cm-17.5 cm=82.5 cm.答案:答案:82.5 cm82.5 cm例2、(2011新课标全国卷)如图,一上端开口,下端封闭的瘦长玻璃管,下部有长l1=66 cm 的水银柱,中间封有长l2=6.6 cm的空气柱,上部有长l3=44 cm的水银柱,此时水银面恰好与管口平齐.已知大气压强为p0=76 cmHg.假如使玻璃管绕底端在竖直平面内缓慢地转动一周,求在开口向下和转回到原来位置时管中空气柱的长度.封入的气体可视为志向气体,在转动
15、过程中没有发生漏气.【解题指导】解答本题时可选取封闭气体为探讨对象,留意玻璃管转动过程中开口向上、向下两位置封闭气体压强的求解,并在这两个位置应用玻意耳定律列出方程.【标准解答】【标准解答】设玻璃管开口向上时,空气柱的压强为设玻璃管开口向上时,空气柱的压强为p p1 1=p=p0 0+g+gl3 3 式中,式中,和和g g分别表示水银的密度和重力加速度分别表示水银的密度和重力加速度.玻璃管开口向下时,原来上部的水银有一部分会流出,封闭端玻璃管开口向下时,原来上部的水银有一部分会流出,封闭端会有部分真空会有部分真空.设此时开口端剩下的水银柱长度为设此时开口端剩下的水银柱长度为x x,则,则p p
16、2 2=g=gl1 1,p p0 0=p=p2 2+gx +gx 式中,式中,p p2 2为管内空气柱的压强为管内空气柱的压强.由玻意耳定律有由玻意耳定律有p p1 1l2 2S=pS=p2 2hS hS 式中,式中,h h是此时空气柱的长度,是此时空气柱的长度,S S为玻璃管的横截面积,由为玻璃管的横截面积,由式和题干条件得式和题干条件得h=12 cmh=12 cm从起先转动一周后,设空气柱的压强为从起先转动一周后,设空气柱的压强为p3p3,则,则p3=p0+gx p3=p0+gx 由玻意耳定律得由玻意耳定律得p1l2S=p3hS p1l2S=p3hS 式中,式中,hh是此时空气柱的长度,解
17、得是此时空气柱的长度,解得h=9.2 cmh=9.2 cm答案:答案:12 cm 9.2 cm12 cm 9.2 cm【规律方法】运用玻意耳定律解题的技巧应用玻意耳定律求解时,要明确探讨对象,确认温度不变,依据题目的已知条件和求解的问题,分别找出初、末状态的参量,正确确定压强是解题的关键.【变式训练】(2011桂林高二检测)如图所示,确定质量的志向气体被活塞封闭在可导热的汽缸内,活塞相对于底部的高度为h,可沿汽缸无摩擦地滑动.取一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上,沙子倒完时,活塞下降了 再取相同质量的一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上.外界大气的压强和温度始终保持不变,求此次沙子倒完时活塞距汽
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 气体 等温 变化 习题 优秀 PPT
限制150内