高考物理57氣體精解分析

1、高考題精解分析：57氣體高頻考點：氣體實驗定律、理想氣體狀態(tài)方程動態(tài)發(fā)布：2011新課標(biāo)理綜卷第 33題、2011海南物理卷17題（1）、2011山東理綜36題（2）、2010江蘇物理第12題、2010海南物理第17題、2010山東理綜第36題命題規(guī)律：高考對氣體考查的內(nèi)容包括：氣體實驗定律、理想氣體狀態(tài)方程、飽和蒸氣、未飽和蒸氣和飽和蒸氣壓、相對濕度等，重點是氣體實驗定律、理想氣體狀態(tài)方程和前提狀態(tài)變化的圖象等。難度中等。命題分析考查方式一氣體實驗定律、理想氣體狀態(tài)方程【命題分析】高考對 氣體實驗定律、理想氣體狀態(tài)方程的考查一般為計算題，難度中等。例1 （2011新課標(biāo)理綜卷第33題）如圖，

2、一上端開口，下端封閉的細(xì)長玻璃管，下 部有長l1=66cm的水銀柱，中間封有長 l 2=6.6cm的空氣柱，上部有長 l 3=44cm的水銀柱， 此時水銀面恰好與管口平齊。已知大氣壓強(qiáng)為p0=70cmHg如果使玻璃管繞低端在豎直平面內(nèi)緩慢地轉(zhuǎn)動一周， 求在開口向下和轉(zhuǎn)回到原來位置時管中空氣柱的長度。封入的氣體可視為理想氣體，在轉(zhuǎn)動過程中沒有發(fā)生漏氣。解析：設(shè)玻璃管開口向上時，空氣柱壓強(qiáng)為p1= P0+ pgl3式中，p和g分別表示水銀的密度和重力加速度。玻璃管開口響下時，原來上部的水銀有一部分會流出，封閉端會有部分真空。設(shè)此時開口端剩下的水銀柱長度為x,則p2= p gl 1 , p2+p g

3、x = p0,式中，p2管內(nèi)空氣柱的壓強(qiáng)。由玻意耳定律得p1（Sl 2）= p2（Sh）式中,h是此時空氣柱的長度，S為玻璃管的橫截面積。由式和題給條件得h=12cm 從開始轉(zhuǎn)動一周后，設(shè)空氣柱的壓強(qiáng)為6,則p3= p0+ p gx 由玻意耳定律得Pi（SI 2）= p3（Sh）軟膠管式中，h是此時空氣柱的長度。由 h = 9.2cm 【點評】此題考查壓強(qiáng)、氣體實驗定律等。例2 （2011海南物理卷17題（1）如圖，容積為 V的容器內(nèi)充有壓縮空氣。容器與水銀壓強(qiáng)計相連，壓強(qiáng)計左右兩管下部由軟膠管相連。氣閥關(guān)閉時，兩管中水銀面等高，左管中水銀面上方到氣閥之間空氣的體積為 V。打開氣閥，左管中水銀

4、下降；緩慢地向上提右管，使左管中水銀面回到原來高度，此時右管與左管中水銀面的高度差為 ho已知水銀的密度為 P ,大氣壓強(qiáng)為pc重力 加速度為g;空氣可視為理想氣體，其溫度不變。求氣閥打開前容器中壓縮空氣的壓強(qiáng)pi?！窘馕觥坑蓺怏w實觸定律及具相關(guān)知識可看F. r； V：汴黜M二，解得p *pc*H廠?！军c評】此題初狀慈兩就分個體,末狀態(tài)合為一體，物大了難度.例3 （%11山東理綜犬題（2）氣體溫度計結(jié)構(gòu)如圖所示.玻璃測溫泡一內(nèi)中有理惠氣 體,通過細(xì)裝瑞菅B和水銀壓強(qiáng)計相連.開始時A處干冰水混合法中 左管C中水銀面在。擊處.右菅D中水原面高出。點*m 將人放入待強(qiáng)相溫槽中，上下移動D，使C牛才正

5、面書在1懸處、測得D中水鍍面高出0點與一He.己制:卜堀文/上去標(biāo)準(zhǔn)大氣壓 1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓相當(dāng)干-;：r.H ； 求恒溫神的集度.此過程A內(nèi)氣體向限i前增大或 被?。?，氣體不對外儂功，氣沖將 用一吸熱或?W.【解析】。設(shè)恒溫槽的溫度為 T2,由題意知Ti=273K。A內(nèi)氣體發(fā)生等容變化，根據(jù)查理定律得pi/ Ti= pi/ Tipi= po + phip2= po + ph2聯(lián)立上述三式，代入數(shù)據(jù)解得T2=364K。此過程A內(nèi)氣體溫度升高，內(nèi)能增大。由熱力學(xué)第一定律，氣體不對外做功，氣體將吸熱?！敬鸢浮縌364Ko 增大 吸熱【點評】此題綜合考查氣體實驗定律和熱力學(xué)第一定律。例4. （20i0江

6、蘇物理第i2題）（i）為了將空氣裝入氣瓶內(nèi)，現(xiàn)將一定質(zhì)量的空氣等溫壓縮，空氣可視為理想氣體.下列圖象能正確表示該過程中空氣的壓強(qiáng)p和體積V關(guān)系的是 (A)(B)(C)(D)(2)在將空氣壓縮裝入氣瓶的過程中，溫度保持不變，外界做了24kJ的功.現(xiàn)潛水員背著該氣瓶緩慢地潛入海底，若在此過程中，瓶中空氣的質(zhì)量保持不變，且放出了 5kJ的熱量.在上述兩個過程中，空氣的內(nèi)能共減小kJ ，空氣(選填“吸收”或“放出”)的總能量為 kJ .【解析】根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，空氣等溫壓縮，pV=C p與1/V成正比，所以該過程中空氣的壓強(qiáng)p和體積V關(guān)系的是圖Bo將空氣壓縮裝入氣瓶的過程中，溫度保持不變，氣體內(nèi)能

7、保持不變；外界做了24kJ的功，空氣放出24kJ能量.氣瓶緩慢地潛入海底的過程中，放出了 5kJ的熱量，所以在上述兩個過程中，空氣的內(nèi)能共減小 5kJ,空氣放出的總能量為 24kJ+5kJ=29kJ?！敬鸢浮?(1)B (2)5;放出；29例5. (2010海南物理第17題)如右圖，體積為 M內(nèi)壁光滑的圓柱形導(dǎo)熱氣缸頂部有一質(zhì)量Hi TOC o 1-5 h z 和厚度均可忽略的活塞；氣缸內(nèi)密封有溫度為2.4 T。、壓強(qiáng)為1.2 po的理想?廣氣體.p0和To分別為大氣的壓強(qiáng)和溫度.已知：氣體內(nèi)能U與溫度T的關(guān)系 ；一：為U= T, a為正的常量；容器內(nèi)氣體的所有變化過程都是緩慢的.求二(i)氣

8、缸內(nèi)氣體與大氣達(dá)到平衡時的體積V1：L二I(ii)在活塞下降過程中，氣缸內(nèi)氣體放出的熱量Q .【解析】(i)在氣體由壓強(qiáng)p=1.2p0下降到p0的過程中，氣體體積不變，溫度由T=2.4。變?yōu)門i,由查理定律得宜=也；T p在氣體溫度由Ti變?yōu)門o的過程中，體積由 V減小到Vi,氣體壓強(qiáng)不變，由蓋呂薩克定律得V TicVi To由式得V=U2 .。(ii)在活塞下降過程中，活塞對氣體做的功為W=Po(V-Vi),在這一過程中，氣體內(nèi)能的減少為U=(Ti- To),由熱力學(xué)第一定律得，氣缸內(nèi)氣體放出的熱量為Q=W八U ,由式得Q= pV/2+ a T0?！军c評】此題考查熱力學(xué)第一定律和氣體實驗定律

9、等知識點。注意應(yīng)用查理定律時溫度必須變換成熱力學(xué)溫度。例6. (2010山東理綜第36題)一太陽能空氣集熱器，底面及側(cè)面為隔熱材料，頂面為透明玻璃板，集熱器容積為 V0,開始時內(nèi)部封.-：一一 一 ，石口閉氣體的壓強(qiáng)為p0。經(jīng)過太陽曝曬，氣體進(jìn)氣,口Xllil溫度由 T0=300K 升至 Ti=350K。(1)求此時氣體的壓強(qiáng)。(2)保持Ti=350K不變，緩慢抽出部分氣體，使氣體壓強(qiáng)再變回到p0O求集熱器內(nèi)剩余氣體的質(zhì)量與原來總質(zhì)量的比值。判斷在抽氣過程中剩余氣體是吸熱還是放熱，并簡述原因?！窘馕觥浚?1)由查理定律 也=凡得p1 =立p0 =7 p0。T0TiyT y 6 y(2)由玻意耳

10、定律 p1Vo = p0V得V =史V0 = 7 Vo, 1 00p6所以比值為抽氣道程/體穿積殳大，對外做功，而溫度不變內(nèi)能不變，由效力學(xué)第一定律卻工體應(yīng)吸效.【點評】 本題卷查查理定律和玻意耳定律的應(yīng)用等知識點，意在廣西生也用疝得解決實際I可題注意應(yīng)用查理定律時溫度必須變換成？&力學(xué)溫度.例，(2C-0P年山東卷).一定質(zhì)黛的理想氣體由狀態(tài)V姬狀態(tài)B變?yōu)殛?G其中.13過程為等壓變1ase過程為等容變1匕BM沁Jfj-MOOK.(1)求氣體在狀態(tài)5時的體積.( 2)說明3-(:過程壓強(qiáng)變化的融制親因， 沒過程氣體吸收護(hù)量力沒程弋闞幽靜重為心 比較戶的大小說明原因.【辭析】1設(shè)3片在5狀口時

11、的博枳為理，由蓋呂即克定律得I %=5. 看瑪代入數(shù)據(jù)得U=0.4m3o(2)微觀原因：氣體體積不變，分子密集程度不變，溫度降低，氣體分子平均動能減小，分子平均速度減小，導(dǎo)致氣體壓強(qiáng)減小。(3)Q 1大于Q;因為Ta=Tb,故A-B增加的內(nèi)能與 C減小的內(nèi)能相同，而 Z B過程氣體對 外做正功，Bf C過程氣體不做功，由熱力學(xué)第一定律可知 Q大于Q?！军c評】此題考查蓋呂薩克定律、壓強(qiáng)變化的微觀原因和熱力學(xué)第一定律。注意應(yīng)用蓋呂 薩克定律時，溫度必須變換成熱力學(xué)溫度，而體積只要兩邊單位相同即可。例8. (2009年海南物理第17題)一氣象探測氣球，在充有壓強(qiáng)為1.00atm (即76.0cmHg

12、)、溫度為27.0 C的氨氣時，體積為 3.50m3。在上升至海拔6.50km高空的過程中，氣球內(nèi)氨氣逐漸減小到此高度上的大氣壓36.0cmGg,氣球內(nèi)部因啟動一持續(xù)加熱過程而維持其溫度不變。此后停止加熱，保持高度不變。已知在這一海拔高度氣溫為-48.0 C。求：(1)氨氣在停止加熱前的體積；(2)氨氣在停止加熱較長一段時間后的體積。【解析】(1)在氣球上升至海拔 6.50km高空的過程中，氣球內(nèi)氨氣經(jīng)歷一等溫過程。根據(jù)玻意耳一馬略特定律有P1 V1= p2 V2,式中，p1=76.0cmHg, V=3.50m3, p2=36.0cmHg, %是在此等溫過程末氨氣的體積。由上式得V=7.39m

13、3(2)在停止加熱較長一段時間后，氨氣的溫度逐漸從Ti=300K下降到與外界氣體溫度相同，即T2=225K。這是一等壓過程 根據(jù)蓋一呂薩克定律有 V/ Ti=M/ T2式中，M是在此等壓過程末氨氣的體積。由上式得V3=5.54m3【點評】此題考查玻意耳一馬略特定律和蓋呂薩克定律的應(yīng)用。在應(yīng)用玻意耳一馬略特定 律列式時，只要兩邊壓強(qiáng)和體積的單位相同即可，而應(yīng)用蓋呂薩克定律和查理定律時，溫 度必須變換成熱力學(xué)溫度。例9.( 2009年寧夏卷第33題)(1)帶有活塞的汽缸內(nèi)封閉一定量 的理想氣體。氣體開始處于狀態(tài)a,然后經(jīng)過過程ab到達(dá)狀態(tài)b或經(jīng)過過程ac到狀態(tài)c, b、c狀態(tài)溫度相同，如 V-T圖

14、所示。設(shè)氣體 在狀態(tài)b和狀態(tài)c的壓強(qiáng)分別為pb、和pc,在過程ab和ac中吸收的 熱量分別為Qb和Qc,則 (填入選項前的字母，有填錯的不 得分)A. pb pc, QbQcB.pb pc, QbQcC. pb QcD. pb pc, QbQc(2)圖中系統(tǒng)由左右連個側(cè)壁絕熱、底部、截面均為S的容器組成,足夠高，上端敞開，右容器上端由導(dǎo)熱材料封閉。兩個容器的下端由可忽略容積的細(xì)管連通。容器內(nèi)兩個絕熱的活塞A、B下方封有氮氣，B上方封有氫氣。大氣的壓強(qiáng)p0,溫度為T)=273K,兩個活塞因自身重量對下方氣體產(chǎn)生的附加壓強(qiáng)均為0.1 p 0。系統(tǒng)平衡時，各氣體柱的高度如圖所示?，F(xiàn)將系統(tǒng)的底部浸入恒

15、溫?zé)崴壑?，再次平衡時A上升了一定的高度。用外力將A緩慢推回第一次平衡時的位置并固定，第三次達(dá)到平衡后，氫氣柱高度為0.8h o氮氣和氫氣均可視為理想氣體。求(i)第二次平衡時氮氣的體積；(ii )水的溫度?！窘馕觥?1)由V-T圖象可知，狀態(tài) b的體積大于狀態(tài) c的體積，狀態(tài)b的溫度等于狀態(tài) c 的溫度，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pV/T=C可知，狀態(tài)b的壓強(qiáng)小于狀態(tài) c的壓強(qiáng)，即pb Qc。所以選項 C正確。(2) (1)考慮氫氣的等溫過程.該過程的初蠲玉強(qiáng)為體積為嶗.末態(tài)體積為設(shè)末森的壓強(qiáng)為和由玻意耳定律p：消=9o斷$ TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 解得片1上52.活塞*從最高點被推回第一次平衡時位置的過程是等溫過程.該過程的初態(tài)壓強(qiáng)為11.體積為 末態(tài)的壓強(qiáng)