人教版高中物理选修(33)8.4《习题课：气体实验定律和理想气体状态方程应用》word学案物理知识.doc

学案 4 习题课：气体实验定律和理想气体状态方程的应用 [ 目标定位 ] 1.会巧妙地选择研究对象，使变质量问题转化为一定质量的气体问题 .2.会利用图象对气 体状态、状态变化及规律进行分析，并应用于解决气体状态变化问题 .3. 会应用气体实验定律和理想 气体状态方程解决综合问题． 一、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，从而用气体实验定律或理想气体状态方程解决．以常见的两类问题举例说明： 1．打气问题 向球、轮胎中充气是一个典型的变质量的气体问题．只要选择球内原有气体和即将打入的气体作为 研究对象，就可把充气过程看成等温压缩过程． 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，故抽气过程可看成是等温膨胀过程． 例 1 氧气瓶的容积是 40L ，其中氧气的压强是 130atm，规定瓶内氧气压强降到 10atm 时就要重 新充氧．有一个车间，每天需要用 1atm 的氧气 400L ，这瓶氧气能用几天？假定温度不变． 解析 用如图所示的方框图表示思路． 由 V1→ V2： p1 V1 ＝ p2V 2， p1V1 130 × 40 V2＝ p2 ＝ 10 L ＝ 520L ， 由 (V2 － V1)→ V3： p2(V2 － V 1)＝ p3V3， V3＝ p2 V2 － V1 ＝ 10× 480 L ＝ 4800L ， p3 1 则400LV3 ＝ 12(天 )． 答案 12 天 二、理想气体的图象问题 高中数学、数学课件、高中数学教案、数学试卷试题、数学知识点总结 名称 图象 特点 其他图象 pV＝ CT(C 为常量 )，即 pV 之积 p－ V 越大的等温线对应的温度越 等温 高，离原点越远 线 CT ，斜率 k＝ CT，即斜率 1 p＝ V p－ V 越大，对应的温度越高 C C 等容 p＝ VT，斜率 k＝ V，即斜率越 p－ T 线 大，对应的体积越小 C C 等压 V＝ p T，斜率 k＝ p，即斜率越 V－ T 线 大，对应的压强越小 例 2 使一定质量的理想气体的状态按图 1 甲中箭头所示的顺序变化，图中 BC 段是以纵轴和横轴 为渐近线的双曲线的一部分． 图 1 (1) 已知气体在状态 A 的温度 T A＝ 300K ，求气体在状态 B、 C 和 D 的温度各是多少？ 将上述状态变化过程在图乙中画成用体积V 和温度 T 表示的图线 (图中要标明 A、 B、 C、 D 四 点，并且要画箭头表示变化的方向)．说明每段图线各表示什么过程． 解析 从 p－ V 图中可以直观地看出，气体在 A、 B、 C、 D 各状态下压强和体积分别为 pA ＝ 4atm， pB＝ 4atm ， pC＝ 2atm， pD＝ 2atm， VA ＝ 10L ， VC＝ 40L ， VD ＝ 20L. 根据理想气体状态方程 高中数学、数学课件、高中数学教案、数学试卷试题、数学知识点总结 pAVA＝ pCVC ＝ pD VD ， C D A pCVC 2× 40 可得 TC＝ pA VA ·TA＝ 4× 10× 300K ＝ 600K ， TD＝ pD VD ·TA＝ 2× 20× 300K ＝ 300K ， pA VA 4× 10 由题意知 B 到 C 是等温变化，所以 TB＝ TC＝ 600K. 由状态 B 到状态 C 为等温变化，由玻意耳定律有 pBVB＝ pCVC ，得 VB＝ pC VC＝ 2× 40 L ＝ 20L. pB4 在 V－ T 图上状态变化过程的图线由 A、 B、 C、 D 各状态依次连接 (如图 )， AB 是等压膨胀过程， BC 是等温膨胀过程， CD 是等压压缩过程． 答案 (1)600K 600K 300K (2) 见解析 三、理想气体的综合问题 1．定性分析液柱移动问题： 定性分析液柱移动问题常使用假设推理法：根据题设条件，假设液柱不动，运用相应的物理规律及 有关知识进行严谨的推理，得出正确的答案． 常用推论有两个： p p T (1) 查理定律的分比形式： T＝ T或 p＝ T p. V V V＝ T (2) 盖 — 吕萨克定律的分比形式： T ＝ T 或 T V. 2．定量计算问题： 定量计算问题是热学部分的典型的物理综合题，它需要考查气体、气缸或活塞等多个研究对象，涉 及热学、力学等物理知识，需要灵活、综合地应用知识来解决问题． 解决该问题的一般思路： 弄清题意，确定研究对象． 分析清楚初、末状态及状态变化过程，依据气体实验定律列出方程；对力学研究对象要正确地进行受力分析，依据力学规律列出方程进而求出压强． 注意挖掘题