1、阶段提升课 第八章 知识体系思维导图 考点整合素养提升 【核心素养物理观念】考 点 描述气体的状态参量 1.气体分子的运动特征与气体的状态参量:(1)温度是气体分子平均动能的标志也是运动的剧烈程度的反映。(2)气体分子能充满整个容器的空间是由气体分子运动的自由性、无序性、规律性决定的。(3)压强由气体分子的平均动能和密集程度决定。2.气体分子的运动:物理观念 情境 规律 分子速率 分布 中间大两边小的速率分布 气体的压强 大量分子碰撞器壁产生压强【名师支招】【素养评价】1.(多选)对于一定质量的理想气体,下列论述中正确的是()A.若单位体积内分子个数不变,当分子热运动加剧时,压强一定变大 B.
2、若单位体积内分子个数不变,当分子热运动加剧时,压强可能不变 C.若气体的压强不变而温度降低,则单位体积内分子个数一定增加 D.若气体的压强不变而温度降低,则单位体积内分子个数可能不变【解析】选A、C。当分子热运动加剧时,分子的平均动能增大,分子每次对器壁的碰撞平均作用力加大,分子的平均速率变大,单位体积内分子个数不变,气体分子在单位面积上对器壁的碰撞次数也会变多,故压强一定变大,选项A正确,B错误;气体的温度降低,分子的平均动能减小,分子每次对器壁的碰撞平均作用力减小,如若保持压强不变必须增加分子对器壁的碰撞次数,故单位体积内分子个数一定增加,选项C正确,D错误。2.(多选)一定质量的理想气体
3、,经等温压缩,气体的压强增大,用分子动理论的观点分析,这是因为 ()A.气体分子每次碰撞器壁的平均冲力增大 B.单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多 C.气体分子的总数增加 D.气体分子的密度增大【解析】选B、D。质量一定,故分子的总数不变,选项C错误;理想气体经等温压缩,气体的温度不变,气体分子的平均动能不变,气体分子每次碰撞器壁的平均作用力不变,选项A错误;体积减小,分子的密度增大,单位时间单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多,气体的压强变大,选项B、D正确。3.一定质量的气体温度不变时,体积减小,压强增大,说明()A.气体分子的平均动能增大 B.气体分子的平均动能减小
4、C.每秒撞击单位面积器壁的分子数增多 D.每秒撞击单位面积器壁的分子数减少【解析】选C。温度不变,说明气体的分子平均动能不变,A、B选项错误;体积减小,说明气体在单位体积内的分子数增加;而压强增大说明气体分子在单位时间内对单位面积的容器壁的碰撞次数增加,所以C选项正确而D选项错误。【核心素养科学思维】考点一 气体实验定律的应用 1.气体状态的变化:2.分析气体状态变化的一般步骤:(1)明确研究对象,即一定质量的理想气体。(2)确定气体在始末状态的参量p1、V1、T1及p2、V2、T2。(3)由状态方程列式求解。(4)讨论结果的合理性。【名师支招】【素养评价】1.如图所示的四个图象,有一个是表示
5、一定质量的某种理想气体从状态a等温压缩到状态b的过程,这个图象是()【解析】选B。气体做等温压缩变化,根据玻意耳定律得压强应增大,故选项A错误;气体做等温压缩变化,故选项B正确;气体做等温压缩变化,而图象中T减小,故选项C、D错误。2.(多选)一定质量的理想气体的状态变化过程的p-V图象如图所示,其中A是初状态,B、C是中间状态,AB是等温变化,如将上述变化过程改用p-T图象和V-T图象表示,则下列各图象中正确的是()【解析】选B、D。在p-V图象中,由AB,气体经历的是等温变化过程,气体的体 积增大,压强减小;由BC,气体经历的是等容变化过程,根据查理定律 ,pC pB,则TCTB,气体的压
6、强增大,温度升高;由CA,气体经历的是等压变化过程,根 据盖吕萨克定律 ,VCVA,则TCTA,气体的体积减小,温度降低。A项中,B C连线不过原点,不是等容变化过程,A错误;C项中,BC体积减小,C错误;B、D两项 符合全过程。综上所述,正确答案为B、D。CBBCppTTCACAVVTT3.如图所示,质量为M的导热性能极好的汽缸,高为L,开口向上置于水平地面上,汽 缸中有横截面积为S、质量为m的光滑活塞,活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸 内。外界温度为t1、大气压为p0,此时气柱高度为l,汽缸和活塞的厚度均可忽略不 计,重力加速度为g。(1)用竖直向上的力作用在活塞上使汽缸能离开地面,则
7、需要施加的最小力F1为多大?(2)将汽缸固定在地面上,如果气体温度保持不变,将活塞缓慢拉至汽缸顶端,求在顶端处竖直拉力F2的大小。(3)如果外界温度由t1缓慢升高到恰使活塞移至汽缸顶端,则此时外界温度为多少 摄氏度?【解析】(1)用竖直向上的力作用在活塞上使汽缸能离开地面,则以汽缸与活塞 组成的系统为研究对象,由共点力的平衡条件得:F1=(M+m)g。(2)设起始状态汽缸内气体压强为p1,当活塞缓慢拉至汽缸顶端时缸内气体压强为p2。由玻意耳定律有:p1lS=p2LS 在起始状态时对活塞由受力平衡得:p1S=mg+p0S 活塞在汽缸顶端时对活塞由受力平衡得:F2+p2S=mg+p0S 联立计算得
8、出:F2=。0p SmgLLl(3)由盖吕萨克定律得:其中T=(273+t1)K T=(273+t)K 计算得出:t=(273+t1)-273()。答案:(1)(M+m)g(2)(3)(273+t1)-273()SLSTTlLl0p SmgLLlLl4.(2018全国卷)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=18.0 cm和l2=12.0 cm,左边气体的压强为12.0 cmHg。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,
9、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、右两边气体长度分别变为l1和l2。由力的平衡条件有 p1=p2+g(l1-l2)式中为水银密度,g为重力加速度。由玻意耳定律有p1l1=pl1 p2l2=pl2 l1-l1=l2-l2 由式和题给条件得 l1=22.5 cm l2=7.5 cm 答案:22.5 cm 7.5 cm 考点二 变质量问题 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,否则不能应用理想气体状态方程求解。1.打气问题:向球
10、、轮胎中充气是一个典型的气体变质量的问题。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。3.漏气问题:气体质量不断减小,这属于变质量问题。分析时,不管是等温漏气、等容漏气,还是等压漏气,都要将漏掉的气体收回来。可以设想有一个“无形弹性袋”收回漏气,且漏掉的气体和容器中剩余气体同温、同压,这样就把变质量问题转化为定质量问题,然后再应用理想气体状
11、态方程求解。【素养评价】1.空气压缩机的储气罐中储有1.0 atm的空气6.0 L,现再充入1.0 atm的空气 9.0 L。设充气过程为等温过程,空气可看作理想气体,则充气后储气罐中气体压强为()A.2.5 atm B.2.0 atm C.1.5 atm D.1.0 atm【解析】选A。取全部气体为研究对象,由p1(V1+V2)=pV1得p=2.5 atm,A正确,B、C、D错误。故选A。2.一只两用活塞气筒的原理如图所示(打气时如图甲所示,抽气时如图乙所示),其筒内体积为V0,现将它与另一只容积为V的容器相连接,容器内的空气压强为p0,当分别作为打气筒和抽气筒时,活塞工作n次后,在上述两种
12、情况下,容器内的气体压强分别为(大气压强为p0,设温度保持不变)()000000nn0000n00001A.nppnnVVB.ppVnVVVC.(1)p(1)pVVnVVD.(1)p()pVVV，【解析】选D。打气时,活塞每推动一次,就把体积为V0、压强为p0的气体推入容器 内,若活塞工作n次,就是把压强为p0、体积为nV0的气体压入容器内,容器内原来有 压强为p0、体积为V的气体,根据玻意耳定律得p0(V+nV0)=pV,所以p=;抽气时,活塞每拉动一次,就把容器中的气体的体积从V膨胀为V+V0,而容器中的气体压强就要减小,推动活塞时,将抽气筒中的体积为V0的气体排出,而 再次拉动活塞时,又
13、将容器中剩余的气体的体积从V膨胀到V+V0,容器内的压强继续 减小,根据玻意耳定律得:第一次抽气p0V=p1(V+V0),p1=p0,第二次抽气p1V=p2(V+V0),p2=p1=()2p0,活塞工作n次,则有pn=()np0。综上所 述,正确答案为D。00VnV pV00V(1n)pV 0VVV0VVV0VVV0VVV3.氧气瓶的容积是40 L,其中氧气的压强是130 atm,规定瓶内氧气压强降到 10 atm时就要重新充氧。有一个车间,每天需要用1 atm的氧气400 L,一瓶氧气能用几天?(假定温度不变,氧气可视为理想气体)【解析】用如图所示的方框图表示思路:由V1V2:p1V1=p2
14、V2得 V2=L=520 L,由(V2-V1)V3:p2(V2-V1)=p3V3得 V3=L=4 800 L,则 =12。答案:12天 112p V130 40p102213p(VV)1052040p1（）3V400L4.某种喷雾器的贮液筒的总容积为7.5 L,如图所示,装入6 L的药液后再用密封盖将贮液筒密封,与贮液筒相连的活塞式打气筒每次能压入300 cm3、1 atm的空气,设整个过程温度保持不变,求:(1)要使贮液筒中空气的压强达到4 atm,打气筒应打压几次?(2)当贮液筒中空气的压强达到4 atm时,打开喷嘴使其喷雾,直到内外气体压强相等,这时筒内还剩多少药液?【解析】(1)设打气
15、筒打压n次可以使压强达到4 atm。初状态:p1=1 atm,V1=V+nV0,其中V=(7.5-6)L=1.5 L=1.5103 cm3 末状态:p2=4 atm,V2=V 由玻意耳定律得p1V1=p2V2 代入数据解得n=15次(2)设停止喷雾时贮液筒内气体体积为V 由玻意耳定律得:p2V2=p1V 4 atm1.5 L=1 atmV 解得V=6 L 故还剩药液7.5 L-6 L=1.5 L。答案:(1)15次(2)1.5 L【加固训练】如图甲所示,竖直放置的汽缸内壁光滑,横截面积为S=10-3 m2,活塞的质量为m=2 kg,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
16、,B下方汽缸的容积为1.010-3 m3,A、B之间的容积为2.010-4 m3,外界大气压强p0=1.0105 Pa。开始时活塞停在B处,缸内气体的压强为0.9p0,温度为27,现缓慢加热缸内气体,直至327。求:(1)活塞刚离开B处时气体的温度t2。(2)缸内气体最后的压强。(3)在图乙中画出整个过程中的p-V图线。【解析】(1)活塞刚离开B处时,设气体的压强为p2,由二力平衡可得 p2=p0+解得p2=1.2105 Pa 由查理定律得 解得t2=127。mgS02120.9pp273t273t(2)设活塞最终移动到A处,缸内气体最后的压强为p3,由理想气体状态方程得 解得p3=1.5105 Pa 因为p3p2,故活塞最终移动到A处的假设成立。103313p Vp V273t273t(3)如图所示。答案:(1)127 (2)1.5105 Pa(3)见解析图