高中 物理 必修第三册 2 第二章 气体、固体和液体《习题课2 理想气体的综合问题》课件.ppt

第二章气体、固体和液体*返回导航下一页上一页物理第二章气体、固体和液体习题课2理想气体的综合问题01典题分类讲练结合02分层演练素养达标题型一液柱(或活塞)的移动问题1．假设法用液柱或活塞隔开两部分气体，当气体温度变化时，液体或活塞是否移动？如何移动？此类问题的特点是气体的状态参量p、V、T都发生了变化，直接判断液柱或活塞的移动方向比较困难，通常先进行气体状态的假设，然后应用查理定律可以简单地求解。2．极限法所谓极限法就是将问题推向极端。如在讨论压强大小变化时，将变化较大的压强推向无穷大，而将变化较小的压强推向零。这样使复杂的问题变得简单明了。3．图像法利用p－T图像：先在p－T图线上画出两气体的等容图线，找到它们因温度发生变化而引起的压强变化量Δp，比较两者的Δp或结合受力分析比较ΔpS从而得出结论。【例1】如图所示，两端封闭、粗细均匀、竖直放置的玻璃管内，有一长为h的水银柱，将管内气体分为两部分，已知l2＝2l1。若使两部分气体同时升高相同的温度，管内水银柱将如何运动？(设原来温度相同)[解析]设上段气体初态压强为p1，末态压强为p1′，压强变化量为Δp1，下段气体初态压强为p2，末态压强为p2′，压强变化量为Δp2，初始温度为T1，末态温度为T2，温度变化量分别为ΔT1、ΔT2。水银柱原来处于平衡状态，所受合外力为零，即此时两部分气体的压强差Δp＝p1－p2＝ρgh。温度升高后，两部分气体的压强都增大，若Δp1Δp2，水银柱所受合外力方向向上，应向上移动；若Δp1Δp2，水银柱向下移动；若Δp1＝Δp2，水银柱不动。所以判断水银柱怎样移动，就是分析其合力方向，即判断两部分气体的压强哪一个增大得多。(2)图像法在同一p－T图像上画出两段气柱的等容线，如图所示，因为在温度相同时p1p2，由图可得气柱l1等容线的斜率较大，当两气柱升高相同的温度ΔT时，其压强的增量Δp1Δp2，所以水银柱上移。(3)极限法由于p2较小，设想p2＝0，即上部为真空，升温则p1增大，水银柱上移，降温则水银柱下降。[答案]水银柱上移[针对训练1](多选)某校外学习小组在进行实验探讨。如图所示，在烧瓶上连着一根玻璃管，用橡皮管把它跟一个水银压强计连在一起，在烧瓶中封入了一定质量的理想气体，整个烧瓶浸没在温水中。用这个实验装置来研究一定质量的气体在体积不变时，压强随温度变化的情况。开始时水银压强计U形管两端水银面一样高，在下列几种做法中，能使U形管左侧水银面保持原先位置(即保持瓶内气体体积不变)的是()A．甲同学：把烧瓶浸在热水中，同时把A向下移B．乙同学：把烧瓶浸在热水中，同时把A向上移C．丙同学：把烧瓶浸在冷水中，同时把A向下移D．丁同学：把烧瓶浸在冷水中，同时把A向上移√√题型二关联气体问题的分析方法1．问题特点两部分或多部分气体被液柱或活塞分开，各部分气体之间存在着压强和体积关系的关联。2．解题思路(1)分别选取每部分气体为研究对象，确定初、末状态参量，根据气体实验定律列式求解。(2)认真分析两部分气体的压强、体积之间的关系，并列出方程。(3)多个方程联立求解。【例2】在两端封闭、粗细均匀的U形细玻璃管内有一段水银柱，水银柱的两端各封闭有一段空气。当U形管两端竖直朝上时，左、右两边空气柱的长度分别为l1＝18.0cm和l2＝12.0cm，左边气体的压强为12.0cmHg。现将U形管缓慢平放在水平桌面上，没有气体从管的一边通过水银逸入另一边。求U形管平放时两边空气柱的长度。在整个过程中，气体温度不变。[解析]设U形管两端竖直朝上时,左、右两边气体的压强分别为p1和p2。U形管水平放置时，两边气体压强相等，设为p，此时原左、右两边气柱长度分别变为l1′和l2′。由力的平衡条件有p1＝p2＋ρg(l1－l2)①式中ρ为水银密度，g为重力加速度大小由玻意耳定律有p1l1＝pl1′②p2l2＝pl2′③两边气柱长度的变化量大小相等l1′－l1＝l2－l2′④由①②③④式和题给条件得l1′＝22.5cml2′＝7.5cm。[答案]见解析【例3】如图所示，一可移动的绝热活塞M将一横截面积为400cm2的汽缸分为A、B两个汽缸，A、B两个汽缸装有体积均为12L、压强均为1atm、温度均为27℃的理想气体。现给左边的活塞N施加一推力，使其向右移动，同时给B中气体加热，此过程中A汽缸中的气体温度保持不变，活塞M保持在原位置不动。已知外界大气压强为1atm，1atm＝1×105Pa，不计活塞与汽缸壁间的摩擦。当推力F＝2×103N，活塞N达到平衡状态时，求：(1)A汽缸中气体的压强；(