鲁科版高中物理选择性必修第三册精品课件 第1章 习题课.ppt

答案(1)2.4×105Pa(2)1080K解析(1)下部分气体做等温变化,体积为V1=V0末状态:压强为p2,体积为V2=V0根据玻意耳定律有p1V1=p2V2代入数据解得p2=2.4×105Pa。(2)当活塞A移动到最低点B时,对活塞A受力分析可得出两部分气体的压强相等,即p2=p2对上部分气体,初状态:压强为p0,温度为T0,体积为V0本课结束应用体验典例2(2019全国Ⅱ卷)如图,一容器由横截面积分别为2S和S的两个气缸连通而成,容器平放在水平地面上,气缸内壁光滑。整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分,分别充有氢气、空气和氮气。平衡时,氮气的压强和体积分别为p0和V0,氢气的体积为2V0,空气的压强为p。现缓慢地将中部的空气全部抽出,抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变,活塞没有到达两气缸的连接处,求:(1)抽气前氢气的压强;(2)抽气后氢气的压强和体积。解析(1)设抽气前氢气的压强为p10,根据力的平衡条件得(p10-p)·2S=(p0-p)·S①(2)设抽气后氢气的压强和体积分别为p1和V1,氮气的压强和体积分别为p2和V2。根据力的平衡条件有p2·S=p1·2S③由玻意耳定律得p1V1=p10·2V0④p2V2=p0V0⑤由于两活塞用刚性杆连接,故V1-2V0=2(V0-V2)⑥联立②③④⑤⑥式解得针对训练2如图所示,容积均为V的气缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通,阀门K2位于细管的中部,A、B的顶部各有一阀门K1、K3,B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)。初始时,三个阀门均打开,活塞在B的底部;关闭K2、K3,通过K1给气缸充气,使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1。已知室温为27℃,气缸导热。(1)打开K2,求稳定时活塞上方气体的体积和压强;(2)接着打开K3,求稳定时活塞的位置;(3)再缓慢加热气缸内气体使其温度升高20℃,求此时活塞下方气体的压强。解析(1)设打开K2后,稳定时活塞上方气体的压强为p1,体积为V1。依题意,被活塞分开的两部分气体都经历等温过程。由玻意耳定律得p0V=p1V1①(3p0)V=p1(2V-V1)②p1=2p0。④(2)打开K3后,由④式知,活塞必定上升。设在活塞下方的气体与A中气体的体积之和为V2(V2≤2V)时,活塞下方气体压强为p2,由玻意耳定律得(3p0)V=p2V2⑤探究三变质量问题知识归纳分析变质量问题时,可以通过巧妙选择合适的研究对象,使这类问题转化为定质量的气体问题,用理想气体状态方程求解。1.充气问题向球、轮胎中充气是一个典型的气体变质量问题。只要选择球内原有气体和即将打入的气体作为研究对象,就可以把充气过程中的气体质量变化的问题转化为定质量气体的状态变化问题。2.抽气问题从容器内抽气的过程中,容器内的气体质量不断减小,这属于变质量问题。分析时,将每次抽气过程中抽出的气体和剩余气体作为研究对象,总质量不变,故抽气过程可看作是等温膨胀过程。应用体验典例3(2020全国Ⅰ卷)甲、乙两个储气罐储存有同种气体(可视为理想气体)。甲罐的容积为V,罐中气体的压强为p;乙罐的容积为2V,罐中气体的压强为p。现通过连接两罐的细管把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去,两罐中气体温度相同且在调配过程中保持不变,调配后两罐中气体的压强相等。(1)求调配后两罐中气体的压强;(2)求调配后甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比。解析以气体为研究对象,由于气体温度不变,由玻意耳定律分析。(1)假设乙罐中的气体被压缩到压强为p,其体积变为V1,由玻意耳定律有现两罐气体压强均为p,总体积为(V+V1),设调配后两罐中气体的压强为p,由玻意耳定律有p(V+V1)=p(V+2V)②(2)若调配后甲罐中的气体再被压缩到原来的压强p时,体积为V2,由玻意耳定律pV=pV2④设调配后甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比为k,由密度的针对训练3(2019全国Ⅰ卷)热等静压设备广泛应用于材料加工中。该设备工作时,先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中,然后炉腔升温,利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理,改善其性能。一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为0.13m3,炉腔抽真空后,在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中。已知每瓶氩气的容积为3.2×10-2m3,使用前瓶中气体压强为1.5×107Pa,使用后瓶中剩余气体压强为2.0×106Pa,室温温度为27℃。氩气可视为理想气体。(1)求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强;(2)将压入氩气后的炉腔加热到1