七、气体和内能

第七单元气体和内能知识梳理本章知识结构图本章主要知识内容1. 气体的状态气体的状态用温度、压强和体积三个状态参量来描述。对于一定质量的气体来说，温度、压强和体积分别等于多大，就表示气体处于什么状态之中，温度、压强和体积若不发生变化，说明气体状态不变，若其中有任何一个量发生变化，另外两个量至少有一个发生变化，说明气体状态发生了变化，同时也说明了三个参量之间存在着一定关系。2. 状态参量温度：从宏观上，温度是表示物体冷热程度的物理量。从分子动理论的观点来看，温度是物体内部分子无规则运动的剧烈程度的标志，温度的高低和分子的平均动能相对应。温度要用温标来表示。常用的温标有两种：摄氏温标和热力学温标。两种温标的主要区别是零度的选取。摄氏温标的零摄氏度为一个大气压下冰水混合物的温度，热力学温标的零度比摄氏温标的零点低273.15C。两种温标单位大小相同，它们之间的关系为T=273K+t式中T表示热力学温度，单位是开尔文，符号是K,t表示摄氏温度，单位是摄氏度，眩戸曰厂符号是Co体积：体积是一个几何参量，由于气体分子可以自由移动，因而气体总要充满整个容器。气体的体积也就等于气体所充满的容器的容积。体积用V表示，在国际单位制中，体积的单位有m3、L、mL等。它们之间的关系是：3331m=10L,1L=10ml压强：压强是一个力学参量，在一个容器中，气体对器壁有压力，这是气体分子频繁地碰撞器壁而产生的。气体作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强。在地球周围的大气，虽然没有在容器”中，但由于整个大气压的重力作用，也要产生压强，这个压强叫做大气压。压强用p表示，在国际单位制用，压强的单位是帕斯卡，符号是Pa。在实际应用中，也有用标准大气压”和厘米汞柱(或毫米汞柱)”来表示压强的。它们之间的关系是51atm=1.013XI0Pa,1mmHg=133Pa,1atm=76cmHg。式中atm是标准大气压，mmHg(cmHg)是毫米汞柱高(厘米汞柱高)。3. 一定质量气体的状态变化的三个实验定律(1) 玻意耳定律：对一定质量的理想气体在T一定时有PV=恒量或P1V1=P2V2。t查理定律：对一定质量的气体在V一定时有：Pt=Po(1+273)(Po为0C时气体的压PRT,强)或T=恒量、BE。t盖吕萨克定律，对一定质量的理想气体在P一定时有Vt=V0(1+273)(Vo的气体0CV时的体积)或T=恒量。V1_TlV224. 理想气体状态方程:(1) 理想气体：宏观上严格遵守气体三定律的气体。(2)理想气体状态方程：对一定质量的理想气体有PVT=恒量或5. 分子动理论物体是由大量分子组成的；分子永不停息地做无规则运动；分子间存在着相互作用力。6. 物体内能做热运动的分子具有的动能叫分子动能。温度是物体分子热运动的平均动能的标志。温度越高，分子做热运动的平均动能越大。由分子间相对位置决定的势能叫分子势能。分子力做正功时分子势能减小；分子力作负功时分子势能增大。（所有势能都有同样结论：重力做正功重力势能减小、电场力做正功电势能减小。）由上面的分析可以得出：当r=ro即分子处于平衡位置时分子势能最小。不论r从r。增大还是减小，分子势能都将增大。分子势能与物体的体积有关。体积变化，分子势能也变化。物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能。7能量守恒定律能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物理，这就是能量守恒定律。做功和热传递都能改变物体的内能。也就是说，做功和热传递对改变物体的内能是等效的。但从能量转化和守恒的观点看又是有区别的：做功是其他能和内能之间的转化，功是内能转化的量度；而热传递是内能间的转移，热量是内能转移的量度。外界对物体所做的功W加上物体从外界吸收的热量Q等于物体内能的增加U，即U=Q+W这叫做热力学第一定律。在这个表达式中，当外界对物体做功时W取正，物体克服外力做功时W取负；当物体从外界吸热时Q取正，物体向外界放热时Q取负；U为正表示物体内能增加，U为负表示物体内能减小。例题精解例1、如图所示，粗细均匀的竖直倒置的U型管右端封闭，左端开口插入水银槽中，封闭着两段空气柱1和2。已知hi=15cm,h2=12cm,外界大气压强po=76cmHg,求空气柱1和2的压强。ABh2分析与解答设空气柱1和2的压强分别为P和P2,选水银柱hi和下端管内与水银槽内水银面相平的液片a为究对象，根据帕斯卡定律，气柱1的压强P1通过水银柱h1传递到液片a上，同时水银柱h1由于自重在a处产生的压强为h1cmHg从而知液片a受到向下的压力为（P+h1）S,S为液片a的面积。液片a很薄，自重不计。液片受到向上的压强是大气压强通过水银槽中水银传递到液片a的，故液片a受到向上的压力为PoS.因整个水银柱h1处于静止状态，故液片a所受上、下压力相等，即：（P1+h1）.S=P0S故气柱1的压强为P1=61cmHg.通过气柱2上端画等高线AB,则由连通器原理可知Pb=Pa=R。再以水银柱h2的下端面的液片b为研究对象，可求得空气柱2的压强为P=73cmHg.能力要求说明本题体现了能理解物理概念、规律、公式的基本含义*1.1能力的要求。对于液体密闭一定质量气体的问题，理解应用帕斯卡定律和连通器原理求解气体压强。本nn题要求能正确理解压强概念的基本含义，能根据实际的物理情境，采用合乓島理的物理规律对物理问题进行简单的计算。F例2、如图4所示，一个横截面积为S的圆筒形容器竖直放置。金属圆板水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为0，圆板的质量为M不计圆板与容器壁之间的摩擦，体的压强P等于（）MgcostS若大气压强为Po，则被封闭在容器内的气A.Po+P0.COSTMgScosTC.Po+MgcosS-.Po+MgT。分析与解答设金属圆板下表面的面积为下表面的压力为PS,方向垂直下表面向上。以圆板为研究对象，它受重力Mg大气压力PS、封闭气体的压力N=PS、容器右壁的压力2（注意：容器左壁对圆板无压力），如图5所示。S,贝yS=S/cos0;被封闭气体对圆板因圆板处于平衡状态，所受合力为零，在竖直方向上的合力也为零，即N1COST-Mg-P0S二0因为N1cost-PS所以P=P0普故应选D。若选A和部分气体为研究对象，则该题的解答非常简单，图6所示。由平衡条件可得P=P0也9，计算过程非常简单.S能力要求说明本题体现了能理解物理概念、规律、公式的基本含义密闭一定质量气体的问题，理解应用选择合适研究对象、题要求能正确理解压强概念的基本含义，理问题进行简单的计算。A的上表面是N2NiPoSMg图51MgF受力图如P0S图6对于活塞、汽缸本能根据实际的物理情境，采用合理的物理规律对物*1.1能力的要求。受力分析求解气体压强的方法。例3、如图7，气缸由两个横截面不同的圆筒连接而成.活塞A、B被轻刚性细杆连接在一起，可无摩擦移动.A、B的质量分别为mA=12kg,nB=8.0kg，横截面积分别为SA=4.0x10-2n?,SB=2.0x10-2m?.一定质量的理想气体被封闭在两活塞之间.活塞外侧大气压强P0=1.0x105Pa.（1）气缸水平放置达到如图7所示的平衡状态，求气体的压强.（2）现将气缸竖直放置，达到平衡后如图8所示.求此时气体2、的压强（取重力加速度g=10m/s2）。分析与解答（1）气缸处于图7位置时，设气缸内气体压强为片，对于活塞和杆，据力的平衡条件有：p0SA+piSB=piSA+p0SB解得pi=P0=i.0xi05Pa（2）气缸处于图8位置时，设气缸内气体压强为P2,对于活塞和杆，据力的平衡条件有：PqSa+（mA+mB）g+P2SB=P2SA+P0SB解得P2=P0+（mA+mB）g=i.i“o5pa.Sa_SB能力要求说明本题体现了能理解物理概念、规律、公式的基本含义*i.i能力的要求。对于活塞、汽缸密闭一定质量气体的问题，理解应用选择合适研究对象、受力分析求解气体压强的方法。本题要求能正确理解压强概念的基本含义，能根据实际的物理情境，采用合理的物理规律对物理问题进行简单的计算。例4.（1990上海一5气体定律D能力1.4）如图所示的U形管中装有水银，左右两端都封有空气，两水银面的高度差为h。把U形管竖直浸没在热水中，高度差h将：（A）增大（B）减小（C）不变（D）两侧空气柱的长度未知，不能判断分析与解答方法1:判断水银面高度差h是否变化，可假设左右两管气体体积保持不变，则当温度变化时，确定两管的压强变化哪个大，即可判断h变化趋势。两管气体压强的变化，可由查理定律演绎得到，设左右两管气体初始状态分别为pi、Vi、Ti和p2、V2、T2,浸没在热水中达到平衡时的状态为Pi、ViTi和p2、V2T2则可得到Pipi=Ti7Ti,Pi7pi=Ti/Ti,Pi-pi/pi=Ti-Ti/Ti,即厶pi/pi=Ti/Ti,pi=Ti*pi/Ti同理可得Pi=ATi*pi/Ti所以pi/Api=piT2Ti/p2TiT2按题意Ti=T2,Ti=T2,p2=p什ph,即卩p2pi。可判定pipi。故图中可表示右管气体的等容线，则i表示左管气体的等容线。当U形管气体全部浸没在热水中达到平衡时，两管气体的温度达到T7温度变化厶T=T-T也相同。此时从图可看出其压强变化分别为与，由于i的斜率小于2的斜率，故可判定增大。能力要求说明以上两种方法都应用了简单的数学技能处理问题*1.4，不同的是：第一种方法是应用字母运算的方式分别写出两部分气体状态变化中压强变化量的表达式进而通过计算来比较二者的大小，它需要一定的字母运算技巧；而第二种方法是通过做出气体的等容线图像，利用图形上的关系正确标出两部分气体状态变化中压强变化量，进而直观地看出两部分气体状态变化中压强变化量的大小关系，在作图中要能正确地做出和标出有助于判断的图线和物理量对应的字母符号。从上述例子中我们可以看出，数学公式和图像都可能反映物体的运动规律，但图像比公式直观，应用图像法分析解决直线问题，不但形象直观，而且间接巧妙，有其独特的优越性。例5一根粗细均匀的细长玻璃管如图1放置，上端开口，下端封闭，玻璃管中的各段汞柱和空气柱的长度分别为:d=5cm,L1=10cm,m=45cm,L2=10cm,h2=50cm。此时大气压相当于75cm汞柱产生的压强，现在让玻璃管在竖直平面内沿順时针方向缓慢地转动一周(即从开口在上端转到开口处于下端，再转到开口处于上端)，转动过程中保持温度不变。求：(1)从开始位置转过180时，被封闭的空气柱长度L2(2从开始位置转过360时，被封闭的空气柱长度L2。分析与解答由题意可知，玻璃管的转动由两次各转动180。组成，且每个过程中气体和汞柱都在发生不同的变化。(1)从开始到转动180。的过程中，由于竖直管内水银柱总长度不能超过75cm,所以上方水银柱以上会出现一段真50空，此时气体压强为50cmHg,ffil图2由玻意尔定律可得:(P0+h1)L2S=h2L2S由计算得：L2=24cm此时竖直管内下端水银柱长为y=75-50=25cm反映该状态时玻璃管内的气体和水银的尺寸如图2所示(单位cm)。(2) 在由180转到360的过程中，水银逐步返回流向管底，当再次竖直时有:h2L2S=(P0+y+d)1_2S,得L2=11.43cm反映该状态时玻璃管内的气体和水银的尺寸如图3所示(单位cm)。能力要求说明本题体现了能把复杂问题分解成若干简单的物理问题进行处理*3.1能力的要求。面对多段水银柱、多部分气体等复杂的物理问题，应善于分解若干简单问题进行处理，从而使问题处理得到简化。在进行问题分解时，要能对每个简单过程构建正确的模型，并注意简单问题之间物理的衔接，找出每个简单问题的内在联系。例6根两端开口、粗细均匀的长直玻璃管横截面积为S=2X10-3m2,竖直插入水面足够宽广的水中。管中有一个质量为m=0.4kg的密闭活塞，封闭一段长度为Lo=66cm的气体，气体温度To=3OOk,如图所示。开始时，活塞处于静止状态，不计活塞与管壁间的摩擦。外界大气压强Po=1.0X05Pa，水的密度p=1.0X03kg/m3,g=10m/s2。试问：(1) 开始时封闭气体的压强多大？(2) 现保持管内封闭气体温度不变，用竖直向上的力F缓慢地拉动活塞。当活塞上升到某一位置时停止移动，此时F=6.0N，则这时管内外水面高度差为多少？管内气柱长度多大？(3) 再将活塞固定住，改变管内气体的温度，使管内外水面相平，此时气体的温度是多少？(1) 分析与解答当活塞静止时，R=卩0+呼=1.005+OH0=1.O2“O5(Pa)(2分)(2) S20.1=1.01050.410V9.9104(Pa)(2分)SF2二P。-讪210”厂R-F21.010-9.9104门h30.PgP1L=P2L2SL2二学L1P5X0Pa由气态方程叽二叽T3RL3T33管内外液面的高度差1.0103101(m)(2分)由玻意耳定律空气柱长度(3)P3=P0=1.0气体温度变为J*0266=68(cm)9.9104L3=68+10=78cmT2=T110478300=347.6(K)9.910468(2分)(2分)(2分)当F=6.0N时，有能力要求说明本题体现了能把复杂问题分解成若干简单的物理问题进行处理*3.1能力的要求。面对复杂的物理问题，应善于分解若干简单问题进行处理，从而使问题处理得到简化。在进行问题分解时，要能对每个简单过程构建正确的模型，并注意简单问题之间物理的衔接，找出每个简单问题的内在联系。例7.一足够高的直立气缸上端开口，用一个厚度不计的活塞封闭了一段高为80cm的气柱，活塞的横截面积为0.01m2,活塞与气缸间的摩擦不计，气缸侧壁通过一个支口与U形管相连，支口离气缸底部的高度为70cm，支口内及U形管内的气体体积忽略不计。已知图示状态时气体的温度为7C,U形管内水银面的高度差h1为5cm，大气压强p0=1.0X105Pa保持不变，水银的密度p=13.6X103kg/m3。求：(1)活塞的重力现在活塞上添加沙粒，同时对气缸内的气体加热，始终保持活塞的高度不变，此过程缓慢进行，当气体的温度升高到37C时，U形管内水银面的高度差变为多少？(2) 保持上题中的沙粒质量不变，让气缸内的气体逐渐冷却，那么当气体的温度至少降为多少时，U形管内的水银面变为一样高?分析与解答G活塞3Po+-塞=po+pgh1.G活塞=phS=13.6X10X10X0.05X0.01N=68(N)(4分)S(1) 因为活塞的位置保持不变，所以气缸内的气体作等容变化。由p。ph=p。：gh2可得.T1T253531.010513.6103100.051.01013.61010h2八2h2=0.134m(3分)273727337(2) 气体温度下降时，气体的体积会减小，当活塞向下移动到支口下方时，U形管的两臂均与大气相通，两侧液面变为一样高，在此之前气缸内的气体作等压变化。V1V28070根据1二2可得：t3=-1.75C(4分)T1T327337273t3能力要求说明本题体现了能把复杂问题分解成若干简单的物理问题进行处理*3.1能力的要求。面对复杂的物理问题，应善于分解若干简单问题进行处理，从而使问题处理得到简化。在进行问题分解时，要能对每个简单过程构建正确的模型，并注意简单问题之间物理的衔接，找出每个简单问题的内在联系。诊断训练(1993上海一3压强B能力1.1)如图所示U形管封闭端内有一部分气体被水银圭寸住。已知大气压为p0,则被圭寸部分气体的压强p(以水银柱为单位)为()(A) Po+h2(B)Po-h1(C)F0-(m+h2)(D)F0+h2-h1(2006上海9压强C能力1.1)如图所示，竖直放置的弯曲管A端开口，B端封闭，密度为p的液体将两段空气封闭在管内，管内液面高度差分别为h1、h2和h3,则B端气体的压强为(已知大气压强为P0)(A)Fb-pg(h1+h2-h3)(B)F0-pg(h1+hs)(C)P0-pg(h1+hs-h2)(D)F0-pg(h1+h2)(1986上海三2理想气体和内能A能力1.1)对于理想气体，下列说法中正确的是()(A) 在质量和温度不变的情况下，压强与体积成正比(B) 在质量和压强不变的情况下，每升高1摄氏度体积就增大1/273(C) 只有在温度不太低、压强不太大的情况下，才能服从理想气体状态方程(D) 分子间无相互作用的势能，分子无规则运动的动能的总和就是内能1. (1983全国三5气态方程B能力1.1)一定量的理想气体，处在某一初始状态,现在要使它的温度经过状态变化后回到初始状态的温度，有下列哪些过程可能实现()(A) 先保持压强不变而使它的体积膨胀，接着保持体积不变而减小压强(B) 先保持压强不变而使它的体积减小，接着保持体积不变而减小压强(C) 先保持体积不变而使它的压强增大，接着保持压强不变而使它的体积膨胀(D) 先保持体积不变而使它的压强减小，接着保持压强不变而使它的体积膨胀(2002上海2等压变化图像B能力1.2)下列各图中，p表示压强，V表示体积，T表示热力学温度，t表示摄氏温度，各图中正确描述一定质量理想气体等压变化规律的是()6.想气体,(1989上海一6pV图像与pT经历了AtBtCtD的状态变化过程,p轴和V轴的渐进线的双曲线。在图像的转换B能力1.2)一定质量的理如图的pV图所示，其中上述过程可以对应为BC段是以ACpT图上,(DAT(C)CB(D)TA7. (1991全国二21pV图像C能力1.2)一定质量的理想气体经历如图所示的一系列过程，ab、be、cd(A) 和da这四段过程在pT图像都是直线段，其中ab的延长线通过坐标O,be垂直于ab，而ed平行于ab。由图可以判断()ab过程中气体体积不断减小be过程中气体体积不断减小ed过程中气体体积不断增大da过程中气体体积不断增大(2007上海11气体状态变化C能力1.3)如图所示，一定质量的空气被水银封闭在静置于竖直平面的U型玻璃管内，右管上端开口且足够长，右管内水银面比左管内水银面高h,能使h变大的原因是()(A)环境温度升高。(B) 大气压强升高。(C) 沿管壁向右管内加水银。（D）U型玻璃管自由下落。（2008上海13气体状态变化C能力1.3）如图所示，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，右管有一段高为h的水银柱，中间封有一段空气，则（）（A）弯管左管内外水银面的高度差为h（B）若把弯管向上移动少许，则管内气体体积增大（C）若把弯管向下移动少许，则右管内的水银柱沿管壁上升（D）若环境温度升高，则右管内的水银柱沿管壁上升（1995上海一8玻意耳定律牛顿运动定律C能力1.4）如图所示，a、b、c三根完全相同的玻璃管，一端封闭，管内各用相同长度的一段水银柱封闭了质量相等的气体。a管竖直向下作自由落体运动，b管竖直向上作加速度lc间的关系为（)(A)la=lb=lc(B)lblclcla(D)lb|*II1iiiiQs1_01.02.03+0V(X10rW)（2）在pV图上画出整个过程中气缸内气体的状态变化.（大气压强为1.Ox105Pa）Voii1iiupIIiiIBA|p1-2p)-7I1.1p0TIpc4I0.9p0-40.9VqVo1.1Vq1.2VqV16. （2007上海20玻意耳定律和查理定律C能力3.11.2）如图所示，水平放置的汽缸内壁光滑，活塞厚度不计，在A、B两处设有限制装置，使活塞只能在A、B之间运动，B左面汽缸的容积为V0,A、B之间的容积为0.1V0。开始时活塞在B处，缸内气体的压强为0.9p0（P0为大气压强），温度为297K，现缓慢加热汽缸内气体，直至399.3K。求：（1）活塞刚离开B处时的温度Tb;（2）缸内气体最后的压强p;（3）在右图中画出整个过程的p-V图线。17. （2008上海20A查理定律C能力3.2）汽车行驶时轮胎的胎压太高容易造成爆胎事故，太低又会造成耗油上升。已知某型号轮胎能在一40C90C正常工作，为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过3.5atm,最低胎压不低于1.6atm,那么在t=20C时给该轮胎充气，充气后的胎压在什么范围内比较合适？（设轮胎容积不变）18. （2002上海19盖吕萨克定律C能力3.2）上端开口的圆柱形气缸竖直放置，截面积为0.2m2的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在气缸内.温度为300K时，活塞离气缸底部的高度为0.6m;将气体加热到330K时，活塞上升了0.05m,不计摩擦力及固体体积的变化，求物体A的体积.19. （2000上海22理想气体状态方程C能力3.3）2*血MemAB内？如图所示，粗细均匀，两端开口的U形管竖直放置，管的内径很小，水平部分BC长14厘米，一空气柱将管内水银分隔成左右两段，大气压强相当于高为76厘米水银柱的压强。（1）当空气柱温度为T0=273开，长为|0=8厘米时，BC管内左边水银柱长2厘米，AB管内水银柱长也是2厘米，则右边水银柱总长是多少？（2）当空气柱温度升高到多少时，左边的水银恰好全部进入竖直管（3）当空气柱温度为490开时，两竖直管内水银柱上表面高度各为多少?20. （等温变化C能力3.4）如图所示，两端封闭的直玻璃管用水银柱隔开两段空气柱A和B,已知VbVa。若使两段空气柱同时升高相同的温度，水银柱将如何移动？对此，甲、乙两同学有不同的解法和结论：iT心甲同学：设两段空气柱压强不变，由盖吕萨克定律，推出：av=v,当T、T相同时，WV。由VbVa,AVbAVA,所以水银柱向上移动。乙同学：设两段空气柱体积不变，由查理定律，推出：Sp=p，当T、BTAT相同时，APxp。由PbPA,得APbAPa,所以水银柱向上移动。请判断甲乙两位同学的解法是否正确？若错误，请说明理由，并且解出正确的结果。四、矫正训练（压强B能力1.1）如图两端开口的U型管中装有水银，竖直向上放置，其中左侧管中有2厘米的气柱，气柱上方的水银高10厘米，若大气压强为76厘米汞柱，则两边水银面的高度差h%（）（A）2厘米（E）8厘米2. （压强B能力质量不可忽略的活塞无摩擦，气体处于平衡状态达到平衡后，与原来相比，A.气体的压强变小C.气体的体积变小气缸竖直倒放，气缸内有一定量的理想气体封在气缸内，活塞与气缸壁.现保持温度不变，把气缸稍微倾一点则1.1）如图所示,将B.D.（）气体的压强变大气体的体积变大3. （温度B能力1.1）关于热力学温度的下列说法中，不正确的是,在（C）10厘米（D）12厘米A. 热力学温度与摄氏温度的每一度的大小是相同的B. 热力学温度的零度等于273.15CC. 热力学温度的零度是不可能达到的D. 气体温度趋近于绝对零度时，其体积趋近于零（理想气体状态方程B能力1.1）一定质量的理想气体，处于某一初态，现要使它经过一些状态变化后回到原来初温先等压压缩，再等容减压C.先等容增压，再等压膨胀F列哪些过程可能实现（先等压膨胀，再等容减压D.先等容减压，再等压膨胀5. （pT图像内能B能力1.2）如图所示是一定质量的理想气体的两条等容线a和6. b,如果气体由状态A等压变化到状态B,则在此变化过程中是（）气体不对外做功，外界也不对气体做功，吸热，内能增加外界对气体做功，放热，内能增加外界对气体做功，吸热，内能增加气体对外做功，吸热，内能增加（压强图像C能力1.2）如图所示，在一端开口且足够长的玻璃管内，有一小段水银柱封住了一段空气柱。玻璃管绕通过其封闭端的水平轴，从竖直位置开始，顺时针方向缓慢转动，在转动一周的过程中，管内空气压强p随夹角0变化的关系图象大致为（）7.（气体实验定律图像C能力1.2）如图所示，一只贮有空气的密闭烧瓶，用玻璃管与水银气压计连接，气压计两管内的水银面在同一水平面上。现降低烧瓶内空气的温度,则表示气压计两同时移动气压计右管，使水银气压计左管的水银面保持在原来的水平面上,管内水银面高度差Zh与烧瓶内所降低的温度之间的关系图线是图中的()dA.a图B.b图C.c图D.d图B. &（等温变化B能力1.3）某同学借助铅笔把气球塞进一只瓶子里，并拉大气球的吹气口，反扣在瓶口上。然后，给气球吹气，发现要把气球吹大，非常困难，不管怎么吹,气球不过大了一丁点。这是因为（）A瓶和气球之间密封着的空气体积缩小，压强增大，阻碍了气球的膨胀气球里气体质量增大压强增大气球一部分与瓶接触受到瓶的阻力气球和嘴连通的部分狭小，压强很大，阻碍了人往气球里吹气（压强牛顿运动定律C能力1.31.4）在光滑水平面上有一个内外壁都光滑的气缸质量为M气缸内有一质量为m的活塞，已知活塞密封一部分理想气体。现对气缸施一水平向左的拉力F（如图A）时，气缸的加速度为ai,封闭气体的压强为pi，体积为V；若用同样大小的力F水平向左推活塞，如图B,此时气缸的加速度为a2,圭寸闭气体的压强为p2，体积为V2,设密圭寸气体的质量和温度均不变。则（）Aai=a2,piV2B.aip2,VV2C.ai=a2,pip2,Va2,pip2,VV2（气体实验定律C能力1.5）一绝热隔板将一绝热长方形容器隔成两部分，两边分别充满气体,隔板可无摩擦移动.开始时，左边的温度为0C,右边的温度为20C，隔板处于静止状态；当左边的气体加热到20C,右边的气体加热到40C时，则达到平衡状态时隔板的最终位置（）A.保持不动C.在初始位置左侧B.D.在初始位置右侧决定于加热过程3龙片7幵MF#”*”11.（气体实验定律C能力1.5）一只汽车轮胎，充足气体时的体积是0.8m3,压强是5.7x105Pa.装在汽车上后，受到车身的压力而发生形变，体积减小到0.76m3,温度保持不变，这时轮胎内气体的压强为Pa.12.（pT图像能力1.2）如右图所示是同一种质量相等的A、B两部分气体的等容线,由图中的已知条件可以看出，当t=273C时，气体A的压强比B大atm,它们的体积之比为VA:VB=.13.（气体实验定律牛顿运动定律C能力1.4）如图所示，水平放置的两个气缸AB,缸内活塞截面积均为S,两活塞间用细杆相连，两活塞与缸壁间摩擦不计，缸内密闭气柱长分别为L1和L2，温度为T,密闭气体压强与大气压强p。相等，现对缸内A气体加热，活塞向右缓慢移动L,而缸AB静止不动，此过程缸B温度不变，则此时缸A内气体的温度为,地面对气缸A的摩擦力大小为。（气体实验定律牛顿运动定律C能力3.1）如图所示，两端开口的气缸水平固定，AB两厚度不计的活塞的面积分别为S=20cnm，Q=10cmf,它们用一根细绳连接，B通过水平细线绕过理想定滑轮与质量为m的重物C连接，静止时气缸中空气压强p=1.2xiO5Pa,温度T=600K两气柱长均为L,不计摩擦。求：（1）重物C的质量m为多少？（2）若温度缓慢降低，试在p图线上标出气缸中空气状态变化过程，并指出图线拐点2处气体的温度。（已知Po=1xi05Pa,取g=10m/s）（查理定律C能力3.2）高压锅的锅盖通过几个牙齿似的锅齿与锅镶嵌旋紧，锅盖与锅之间有橡皮制的密封圈，不会漏气，锅盖中间有一排气孔，上面可套上类似砝码的限压阀将排气孔堵住。当加热高压锅（锅内有水），锅内气体压强增加到一定程度时，气体就把限压阀顶起来，蒸气即从排气孔排出锅外。已知某高压锅的排气孔的直径为0.4cm,大气压强为1.00x105Pa。假设锅内水的沸点与锅内压强的关系如图所示，要设计一个锅内一最高温度达120C的高压锅，问：需要配一个质量多大的限压阀？1L10JPa（玻意耳定律C能力3.4）如图9所示，一根粗细均匀的玻璃管长为80cm，一端开口，一端封闭。管内有一段25cm长的汞柱将一段空气柱封闭于管中，当玻璃管水平放置?（假设温时，空气柱长为40cm。问当玻璃管开口向下竖直放置时，管内空气柱长为多少P2=75-25=50cmHg图9度保持不变，外界大气压为75cmH0某同学解法为：P1=75cmHg此过程为等温变化RV1=P2VaL2=P1L1/P2=75x40/50=60cm你认为他的解法是否正确？若错误，请说明理由，并且解出正确的结果。9. 参考答案诊断训练B（应用帕斯卡定律和连通器原理求解液体封闭一定质量气体的压强）B（应用帕斯卡定律和连通器原理求解液体封闭一定质量气体的压强）A、D（根据玻意耳定律和内能物理量的本身含义分析求解）A、D（根据根据理想气体状态方程分析求解）A、C（根据等压变化规律分析求解）B（应用气体实验定律分析气体状态变化）B、C、D（应用气体实验定律分析气体状态变化）&A、C、D（根据等温变化规律分析求解）A、C、D（注意封闭气体两端都通过水银与外界大气联系，并结合气体实验定律分析）D（选择封闭气体的水银柱为研究对象进行受力分析，结合牛顿运动定律得出气体压强大小关系，再根据玻意耳定律求解）根据气体由1到3再到2状态变化特点，选择合适的气体实验定律证明。10. 8.7X104,6613（数值在6550到6650范围内均可）（选取手表内封闭的气体为研究对象，根据查理定律求解）II,23,2:1（应用题目所给信息，结合图像信息分析求解）（1）开始时，Pao=2大气压，Vao=V0/3打开阀门，A室气体等温变化，Pa=I大气压，体积VAPaoVao=PaVa（2）从To=300K升到T,体积为Vo,压强为Pa，等压过程T1=400KV450K,pA1=pA=p0,水银柱的高度差为0从T=450K升高到T2=540K等容过程，14. T2=540K时，水银高度差为15.2cm15.（1）在活塞上方倒沙的过程中温度保持不变PoVo=P1V1由式解得pVop1=2.01.0105Pa=2.0105Pa0V111.00在缓慢加热到127C的过程中压强保持不变由式解得V2二Ey=2731271.010“m3:1.4710mTo273根据查理定律可解出最大压强等于2.83大气压，最小压强等于2.01大气压。15. 2设A的体积为V,Ti=300K,T2=330K,S=0.2m,h1=0.6m,h2=0.6+0.05=0.65m,等压变化(hiSV/T1)=(h2SV)/T2,(hiS-V)T2=(h2SV)T1,16. 即V=(hiT2h2Ti)/(T2Ti)S=(0.6X3300.65X300)/(330300)X0.2=0.02m3(1)U形管两端均开口，所以两竖直管内水银面高度应相同，即右边竖直管内水银柱高度为h0=2(厘米)CD右边水平管内水银柱长度为14102=4(厘米)右边水银柱总长是4+2=6(厘米)(2)左边的水银全部进入竖直管内时，两竖直管内水银面高度均为0=4(厘米)C此时，右边水平管内水银柱长度为2厘米，所以空气柱长为l1=142=12(厘米)C（Ph）l。（P。hjhT0-T1=273812二420（开）788(3)设温度为T2=490开时，空气柱长为l2等压过程h=LlT1T2l12.12=T249014（厘米）久420其中有2厘米进入左边竖直管内右管内水银面高度为h=4（厘米）左管内水银上表面高度为h2=42=6（厘米）17. 评价：（1）乙正确；（2）水银柱的移动是由于两段空气的压强变化不相等，从而引起对水银柱压力的变化不相等而引起的，所以不能假设气体的压强不变，甲的假设不成立，乙正确。（或：不能假设两段空气柱的压强不变，因为两段空气柱的总长度不变，所以不可能出现压强不变而气体长度同时变长、变短的情况，甲不正确。）矫正训练A（注意封闭气体两端都通过水银与外界大气联系）B、C（选择封闭气体的活塞为研究对象进行受力分析，得出压强大小变化，并结合玻意耳定律分析）D（根据热力学温标中的绝对零度含义分析）BD（着重考查学生对气体实验三定律的熟练程度）D（根据pT图像特点和内能物理量的本身含义分析求解）D（着重考查学生对气体压强分析求解的熟练程度）C（根据查理定律演绎分析）&A（注意研究对象的选择和理想模型的建立）A（选择封闭气体的活塞为研究对象进行受力分析，得出压强大小变化，并结合玻意耳定律分析）ApATATB（假设隔板不移动，两部分气体都发生等容变化，由，p=p（其中pPTT为初态的压强，T为初态的温度），代入数据可知pbpA）56.0X10（考查玻意耳定律）4;1:3（解析：由图可读出t=0C时，A、B气体的压强分别为poA=3atm，poB=1atm据等容变化规律卫1匹T1T2可求出t=273C时，A、B气体压强进而求出压强差.第二问中两气体体积之比，由-pV=c可知为两图线斜率倒数之比）TL2(L什L)T/Li(L2-AL)LpoS/(L2-L)(选择封闭气体的活塞为研究对象进行受力分析，得出压强大小变化，并结合玻意耳定律和理想气体状态方程分析)解：(1)对两活塞整体有PbS+RS+mg=PS+PoS2,(R-Po)(Si-S2)则m=g=2kg。(2)由式可得Pi=f+mg/S-S2,可见气体作等压变化，等压时初态为(Pi,Vi,Ti)，末态为(Pi,V2,T2),其中V=SI+Sd,V2=21S2,_ViTi则有V2T2,可求得T2=400K。若继续降温气体将作等容变化，等容时初态为(Pi,V2,T2)，末态为(P2,V2,T2)5其中Pi=i.2xiOPa,T2=400K,RS2+mg=PSi,5P=0.8x10Pa,1.2400又有P2T3,800若再降温气体将作等压变化，P-V图如图所示。15.0.9千克(根据锅内水的沸点与锅内压强的关系图可得出要使锅内一最高温度达120C,5锅内压强需达到1.72*10pa，再对限压阀受力分析)16这位同学解法是错误的。因为60+2580,所以有水银漏出。设管内尚余汞柱xcmPiVi=P2V275x40=(75-x)(80-x)x=22.67cm管内空气柱长L=80-22.67=57.33cm答：管内空气柱长为57.33cm。