2018届高三物理第二轮复习热学学案含答案重点：压强计算及状态变化分析 难点：状态变化分析一、例题分析例1、如图示，外界大气压P 0=76cmHg,，U 型管左端A 被水银封闭一段气体，右端开口，用水银封闭一段气体,则A 部分气体的压强P A = cmHg例2.如图，一固定的竖直密闭气缸有一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞，已知大活塞的质量为1 2.50kg m =，横截面积为2180.0cm s =，小活塞的质量为2 1.50kg m =，横截面积为2240.0cm s =；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为40.0cm l =，气缸外大气压强为51.0010Pa p =⨯，缸内封闭有温度为T=300K 的气体．初始时大活塞与大圆筒底部相距2l ，忽略两活塞与气缸壁之间的摩擦，重力加速度g 取210/m s ．此时缸内气压多大？若给两活塞间封闭气体升温至T 1=325K ，缸内气压多大？活塞移动的距离？例3、如图所示，两端封闭的U 形玻璃管，内径均匀，两边水银柱等高。
水银柱上方封闭的空气柱长度l 1＝30 cm ，l 2＝38 cm ，现从阀门C 处缓慢注入水银，结果左管中水银面上升5 cm ，右管中水银面上升6 cm ，求封闭端气体原来的压强。
例4、在室温条件下研究等容变化，实验装置如图所示，由于不慎使水银压强计左管水银面下h＝10 cm处有长为l＝4 cm的空气柱。
开始时压强计的两侧水银柱最高端均在同一水平面，温度计读数为7 ℃，后来对水加热，使水温上升到77 ℃，并通过调节压强计的右管，使左管水银面仍在原来的位置。
若大气压P0=76cmHg，求：(1)加热后左管空气柱的长度l′；(2)加热后压强计两管水银面的高度差Δh。
二、相关练习1、一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明玻璃板，集热器容积为V0，开始时内部封闭气体的压强为p0。
经过太阳暴晒，气体温度由T0=300K升至T1=350K。
（1）求此时气体的压强。
（2）保持T1=350K不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到p0。
求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值。
判断在抽气过程中剩余气体是吸热还是放热，并简述原因。
出气口进气口2、图中系统由左右两个侧壁绝热、底部截面均为S的容器组成。
左容器足够高，上端敞开，右容器上端由导热材料封闭。
两个容器的下端由可忽略容积的细管连通。
容器内两个绝热的活塞A、B下方封有氮气，B上方封有氢气。
大气的压强p0，温度为T0=273K，两个活塞因自身重量对下方气体产生的附加压强均为0.1 p0。
系统平衡时，各气体柱的高度如图所示。
现将系统的底部浸入恒温热水槽中，再次平衡时A 上升了一定的高度。
用外力将A缓慢推回第一次平衡时的位置并固定，第三次达到平衡后，氢气柱高度为0.8h。
氮气和氢气均可视为理想气体。
求（1）第二次平衡时氮气的体积；（2）水的温度。
3、如图所示，内径均匀，截面积为5 cm2的U形薄玻璃管，右侧B管管口封闭，左侧A管上端开口，管中装入水银，并在管口装配有光滑的、质量不计的活塞，使两管中均封入l＝11 cm长的空气柱。
活塞上、下气体的压强都是p0＝76 cmHg=1.01×105Pa，这时两管内水银面的高度差h＝6 cm，外界环境温度不变。
今用细绳缓慢地向上拉活塞，使两管中水银面相平，求：(1)活塞在A管中向上移动的距离是多少；(2)这时力F应多大才能使活塞静止在该位置上。
2018届高三物理第二轮复习热学学案答案目的：1、掌握压强的计算；2、能分析清楚是什么状态变化并能列出方程重点：力分析及状态变化分析 难点：状态变化分析一、例题分析例1、如图示，外界大气压P 0=76cmHg,，U 型管左端A 被水银封闭一段气体，右端开口，用水银封闭一段气体,则A 部分气体的压强P A = cmHg 例1、设右管内封闭气体为B 部分，以B 气体上面水银柱为研究对象，分析其力。
得B 气体的压强：P B = P 0+8 即：P B = 76 + 8 =84 cmHg从左管分析，则B 部分气体压强：P B = P A + 12比较上两式可得 ：P A = 72 cmHg例2.如图，一固定的竖直密闭气缸有一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞，已知大活塞的质量为1 2.50kg m =，横截面积为2180.0cm s =，小活塞的质量为2 1.50kg m =，横截面积为2240.0cm s =；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为40.0cm l =，气缸外大气压强为51.0010Pa p =⨯，缸内封闭有温度为T=300K 的气体．初始时大活塞与大圆筒底部相距2l ，忽略两活塞与气缸壁之间的摩擦，重力加速度g 取210/m s ．此时缸内气压多大？若给两活塞间封闭气体升温至T 1=325K ，缸内气压多大？活塞移动的距离？例2解析：(1)、设封闭气体的压强P 1 .将两活塞视为一整体！整体 受力平衡：P 1·S 1 + P 0·S 2 = P 0·S 1 + P 1·S 2 + m 1g + m 2g得： P 1=1.1×105P a（2）、因为在温度升高过程中两活塞整体所受力情况没有改变，所以当温度升高中缸内气压仍然为P 1=1.1×105P a（3）、以封闭气体为对象，设活塞上移x ： m 1g+m 2g P 1·S 2 P 1·S 1 P 0·S 1 P 0·S 2 212101S S g m g m P P -++=初态：21122S l S l V ⋅+⋅=T 1 = T = 300K 末态：212)2()2(S x l S x l V ⋅-+⋅+= T 2=325K 由盖·吕萨克定律得：2211T V T V =得：x=5cm例3、如图所示，两端封闭的U 形玻璃管，内径均匀，两边水银柱等高。
水银柱上方封闭的空气柱长度l 1＝30 cm ，l 2＝38 cm ，现从阀门C 处缓慢注入水银，结果左管中水银面上升5 cm ，右管中水银面上升6 cm ，求封闭端气体原来的压强。
例3解析 ：设原来两部分气体压强都为p 0(因水银面等高)，初态左管中气体的体积 V 1＝l 1S ， 右管中气体体积 V 2＝l 2S 。
末状态左管的气体压强 p 1′， 右管气体压强为 p 2′＝p 1′－1， 左管的气体体积为 V 1′＝(l 1－5)S ， 右管气体体积 V 2′＝(l 2－6)S ，根据玻意耳定律：左管中气体： p 0l 1S ＝ p 1′(l 1－5)S 即：30p 0 ＝ 25p 1′ ①右管中气体： p 0l 2S ＝ (p 1′－1)(l 2－6)S 即：38p 0＝32p 1′－32 ②联立①②式得p 1′＝96 cmHgp 0＝56p 1′＝80 cmHg 。
例4、在室温条件下研究等容变化，实验装置如图所示，由于不慎使水银压强计左管水银面下h ＝10 cm 处有长为l ＝4 cm 的空气柱。
开始时压强计的两侧水银柱最高端均在同一水平面，温度计读数为7 ℃，后来对水加热，使水温上升到77 ℃，并通过调节压强计的右管，使左管水银面仍在原来的位置。
若大气压P 0=76cmHg ，求：(1)加热后左管空气柱的长度l ′；(2)加热后压强计两管水银面的高度差Δh 。
例4解析： 研究的对象为两部分气体，一部分为球形容器中的气体A ，这部分气体做的是等容变化。
另一部分气体B ，即为压强计左管中封入的气体，这部分气体做的是等温变化。
(1)根据题意p B ＝p 0＋(h ＋l )＝(76＋10＋4) cmHg ＝90 cmHg而p A ＝p B －h ＝80 cmHgA 部分气体在做等容变化时，根据查理定律，有 p A T 1＝p A ′T 2 解得p A ′＝T 2T 1p A ＝273＋77273＋7×80 cmHg＝100 cmHgB 部分气体的压强p B ′＝p A ′＋10＝110 cmHg根据玻意耳定律 p B V B ＝ p B ′V B ′解得l ′＝p B l p B ′＝90×4110cm ＝3.27 cm 。
(2)压强计左、右两管水银面之差Δh ，有Δh ＋10＋3.27＋76＝110解得Δh ＝(110－10－3.27－76) cm ＝ 20.73 cm 。
二、相关练习1、一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明玻璃板，集热器容积为V 0，开始时内部封闭气体的压强为p 0。
经过太阳暴晒，气体温度由T 0=300K 升至T 1=350K 。
（1）求此时气体的压强。
（2）保持T 1=350K 不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到p 0。
求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值。
判断在抽气过程中剩余气体是吸热还是放热，并简述原因。
练习1解析： （1）00p p T T =，解得：076p p = （2）若气体总质量不变，保持温度T 1=350K 不变，则由玻意耳定律有PV 0=P 0V / 得V / =067v 067v 体积对应气体的总质量M 现在实际V 0体积对应气体的质量m根据W+Q=△U ，以内T 不变，所以△U=0。
因为体积膨胀，所以W 为负，所以Q 为正，吸热。
2、图中系统由左右两个侧壁绝热、底部截面均为S 的容器组成。
左容器足够高，上端敞开，右容器上端由导热材料封闭。
两个容器的下端由可忽略容积的细管连通。
容器内两个绝热的活塞A 、B 下方封有氮气，B 上方封有氢气。
大气的压强p 0，温度为T 0=273K ，两个活塞因自身重量对下方气体产生的附加压强均为0.1 p 0。
系统平衡时，各气体柱的高度如图所示。
现将系统的底部浸入恒温热水槽中，再次平衡时A 上升了一定的高度。
用外力将A 缓慢推回第一次平衡时的位置并固定，第三次达到平衡后，氢气柱高度为0.8h 。
氮气和氢气均可视为理想气体。
求（1）第二次平衡时氮气的体积；（2）水的温度。
练习2【解析】34.[物理——选修3-3]（15分）（1）考虑氢气的等温过程。
该过程的初态压强为o p ，体积为hS ，末态体积为0.8hS 。
设末态的压强为P ，由玻意耳定律得1.250.8o o p hs p p hS== ① 活塞A 从最高点被推回第一次平衡时位置的过程是进气口出气口 766700==v v M m 则有：等温过程。
该过程的初态压强为 1.1o p ，体积为V ；末态的压强为'P ，体积为'V ，则'0.1 1.35o o p p p p =+= ②' 2.2V hS = ③ 由玻意耳定律得 1.35 2.2 2.71.1o op V hS hS p =⨯= ④ (2) 活塞A 从最初位置升到最高点的过程为等压过程。