高中物理封闭气体压强
选修3-3 气体等圧変化和等容变化-水银柱封闭气体压强计算(内含答案)
高中物理选修3-3 气体气体等压变化和等容变化水银柱封闭气体压强计算专项练习1、如图所示为一均匀薄壁U形管，左管上端封闭，右管开口且足够长，管的横截面积为S，内装有密度为ρ的液体。
右管内有一质量为m的活塞搁在固定卡口上，卡口与左管上端等高。
活塞与管壁间无摩擦且不漏气。
温度为T0时，左、右管内液面等高，两管内空气柱长度均为L，压强均为大气压强p0，重力加速度为g。
现使左右两管温度同时缓慢升高，在活塞离开卡口上升前，左右两管液面保持不动。
求：（1）右管活塞刚离开卡口上升时，右管封闭气体的压强p1；（2）温度升高到T1为多少时，右管活塞开始离开卡口上升；（3）温度升高到T2为多少时，两管液面高度差为L。
2、如图所示，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90cm的气柱，活塞的横截面积为0.01m2，活塞与气缸间的摩擦不计，气缸侧壁通过一个密封接口与U形管相通，密封接口离气缸底部的高度为70cm，气缸与U形管相通处气体体积忽略不计。
在图示状态时气体的问题为17℃，U形管两支管水银面的高度差h1为6cm，右支管内水银面到管口的高度为20cm，大气⁄。
求：压强p0=1.0×105Pa保持不变，水银的密度ρ=13.6×103kg m3（1）活塞的重力；（2）现在将U形管右支管开口端用橡皮塞（厚度不计）封住，并在活塞上添加沙粒，同时对气缸内的气体缓缓加热，让活塞高度始终不变。
当气体温度升高到57℃，不再加沙粒，同时停止对气体加热，这时U形管两支管内水银面的高度差h2变为多少？（气缸内气体温度变化不影响U形管）（3）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℃，U形管内的水银开始流动？3、一竖直放置的、长为L的圆筒下端封闭，上端与大气（视为理想气体）相通，初始时筒内气体温度为T1。
现将一颗沿筒壁自由滑动的活塞从上端放进圆筒，活塞下滑过程中气体温度保持不变且没有气体露出，平衡后圆筒内活塞上下两部分气柱长度比为1:3.若将圆筒下部气体温度降至T2，在保持温度不变的条件下将筒T2，大气压强为p0，重倒置，平衡后活塞下端与圆筒下端刚好平齐。
高中物理选修3-3气体压强专项练习题(附答案)
选修3—3 气体压强计算专项练习一、计算题1、一定质量的理想气体从状态A变化到状态B再变化到状态C，其状态变化过程的p﹣V图象如图所示．已知该气体在状态A时的温度为27℃．则：①该气体在状态B和C时的温度分别为多少℃？②该气体从状态A经B再到C的全过程中是吸热还是放热?传递的热量是多少？2、一定质量理想气体经历如图所示的A→B、B→C、C→A三个变化过程,T A＝300 K，气体从C→A的过程中做功为100 J,同时吸热250 J，已知气体的内能与温度成正比。
求：（i）气体处于C状态时的温度T C；(i i）气体处于C状态时内能U C.3、如图所示，一个内壁光滑的导热气缸竖直放置，内部封闭一定质量的理想气体,环境温度为27℃，现将一个质量为m=2kg的活塞缓慢放置在气缸口,活塞与气缸紧密接触且不漏气．已知活塞的横截面积为S=4。
0×10﹣4m2,大气压强为P0=1。
0×105Pa，重力加速度g取10m/s2,气缸高为h=0。
3m,忽略活塞及气缸壁的厚度．（i)求活塞静止时气缸内封闭气体的体积．(ii）现在活塞上放置一个2kg的砝码，再让周围环境温度缓慢升高，要使活塞再次回到气缸顶端，则环境温度应升高到多少摄氏度？4、【2017·开封市高三第一次模拟】如图所示，一汽缸固定在水平地面上，通过活塞封闭有一定质量的理想气体，活塞与缸壁的摩擦可忽略不计，活塞的截面积S=100 cm2.活塞与水平平台上的物块A用水平轻杆连接，在平台上有另一物块B,A、B的质量均为m=62.5 kg，物块与平台间的动摩擦因数μ=0.8。
两物块间距为d=10 cm。
开始时活塞距缸底L1=10 cm，缸内气体压强p1等于外界大气压强p0=1×105Pa，温度t1=27 ℃.现对汽缸内的气体缓慢加热，(g=10 m/s2）求:①物块A开始移动时，汽缸内的温度;②物块B开始移动时，汽缸内的温度。
人教版高中物理 选择性 必修第三册：(第二章 气体、固体和液体)本章整合【精品课件】
等压 在连通器中,同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等。液
面法 体内深h处的总压强p=p0+ρgh,p0为液面上方的大气压强
2.加速运动系统中封闭气体压强的求法
选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象,进行受力分析,利用牛顿第二
定律列方程求解。
例1 (2020山东滨州三模)如图所示,一导热良好的足够长汽缸水平放置在
销钉固定的导热活塞将汽缸分隔成A、B两部分,每部分都密闭有一定质量
的理想气体,此时A、B两部分气体体积相等,压强之比为2∶3,拔去销钉,稳
定后A、B两部分气体体积之比为2∶1,如图乙所示。已知活塞的质量为M,
横截面积为S,重力加速度大小为g,外界温度保持不变,不计活塞和汽缸间
的摩擦,整个过程不漏气,求稳定后B部分气体的压强。
题。解决这类问题时,可以把大容器中的气体和多个小容器中的气体一起
来作为研究对象,可将变质量问题转化为定质量问题。
(4)漏气问题
容器漏气过程中气体的质量不断发生变化,属于变质量问题。如果选容器
内剩余气体和漏出的气体为研究对象,便可使问题变成一定质量的气体状
态变化的问题,可用气体实验定律列方程求解。
例2 (2020山东泰安模拟)现有一个容积为400 L的医用氧气罐,内部气体可
第二章 本章整合
内
容
索
引
01
知识网络体系构建
02
重点题型归纳整合
知识网络体系构建
答案 温度 273.15 m、T 一定 pV=C 过原点的倾斜直线 m、p 一定
=C
=C
过原点的倾斜直线 m、V 一定
1 1 2 2
=
1
【高中物理】专题封闭气体的压强和气体变质量问题 高中物理同步备课(人教版2019选择性必修第三册)
例题分析
例：如图所示,长50 cm的玻璃管开口向上竖直放置,用15 cm长的水银柱封闭了一
段20 cm长的空气柱,外界大气压强相当于75 cm水银柱产生的压强。现让玻璃管自
由下落。不计空气阻力,求稳定时气柱的长。(可以认为气柱温度没有变化)
解析:假设自由下落过程中,水银没有溢出。根据玻意耳定律得
p1l1S=p2l2S
为p0=76 cmHg.如果使玻璃管绕底端在竖直平面内缓慢地转动一周，求在开口向下和转回到原
来位置时管中空气柱的长度（在转动过程中没有发生漏气，气体状态变化可视为等温变化）。
法二：在气体与水银相接触处，水银柱上取一液片为研
究对象，其处于静止状态，根据受力平衡确定气体各状
态的压强。
解析：
玻璃管开口向上时
知识点拨
1．一只手握住玻璃管中部，在管内灌满水银，排出空气，用另一只手指紧紧堵住
玻璃管开口端并把玻璃管小心地倒插在盛有水银的槽里，待开口端全部浸入水银槽
内时放开手指，将管子竖直固定，当管内水银液面停止下降时，读出此时水银液柱
与水槽中水平液面的竖直高度差，约为760mm。
2．逐渐倾斜玻璃管，发现管内水银柱的竖直高度不变。
析，列平衡方程求气体压强。
(2)①pA＝p0－ph＝71 cmHg
②pA＝p0－ph＝66 cmHg
③pA＝p0＋ph＝(76＋10×sin30°)cmHg＝81 cmHg
④pA＝p0－ph＝71 cmHg pB＝pA－ph＝66 cmHg
例题分析
例：如图所示,在长为57 cm的一端封闭、另一端开口向上的竖直玻璃管内,用4 cm高
（1）玻璃管水平放置时，管内气体的长度。
（2）玻璃管开口竖直向下时，管内气体的长度。（假设水银没有流出）
高中物理封闭气体压强的计算
高中物理封闭气体压强的计算1. 前言大家好！今天我们来聊聊一个在高中物理里很重要的概念——封闭气体的压强计算。
别急着打瞌睡，听我慢慢道来，其实这个问题比你想象的要简单得多，咱们一步一步来解开这层神秘的面纱。
2. 气体压强的基础知识2.1 什么是气体压强？首先，咱们得搞清楚“气体压强”是什么。
简单来说，就是气体对封闭容器壁上的压力。
举个简单的例子，就像你用手挤一个充气球一样，气体对气球内壁的压力就是气体的压强。
2.2 为什么要计算气体压强？说到这儿，可能有人会问了，为什么要计算气体压强呢？嗯，这就像是我们做饭时需要控制火候一样，计算气体压强可以帮助我们理解气体的行为，这对科学实验、工程设计等都是至关重要的。
3. 计算封闭气体压强的方法3.1 理想气体方程好，现在我们进入正题，如何计算气体的压强呢？最常用的工具就是“理想气体方程”。
这个方程就像一个万能钥匙，帮我们解决很多问题。
方程的形式是这样的：[ PV = nRT ]这里，P代表气体的压强，V是气体的体积，n是气体的物质的量，R是气体常数，T是气体的温度。
3.2 理想气体方程的应用3.2.1 计算例子咱们举个例子来看看怎么用这个方程。
假设你有一个体积为2升的气体，温度是300K，气体常数R是8.31（单位是J/(mol·K)）。
如果你知道气体的物质的量n是1摩尔，那么我们就可以通过方程来计算气体的压强。
带入数值：[ P times 2, text{L} = 1, text{mol} times 8.31, text{J/(mol·K)} times 300, text{K} ]。
解这个方程，我们得到：[ P = frac{8.31 times 300}{2} ]。
[ P = 1246.5 text{Pa} ]。
所以，气体的压强就是1246.5帕斯卡。
这个结果告诉我们，在这个条件下，气体对容器壁施加的压力是多少。
3.2.2 温度和压强的关系有一个重要的概念，叫做气体的压强和温度的关系。
高中物理-封闭气体压强的计算
难点突破：用气体实验定律解题的思路1．根本解题思路(1)选取研究对象：它可以是由两个或多个物体组成的系统，也可以是全部气体和*一局部气体(状态变化时质量必须一定)．(2)确定状态参量：找出状态变化前后的p、V、T数值或表达式．(3)认识变化过程：除题设条件已指明外，常需通过研究对象跟周围环境的相互关系来确定．(4)列出相关方程．封闭气体压强的计算1．系统处于平衡状态的气体压强的计算方法(1)液体封闭的气体压强确实定①平衡法：选与气体接触的液柱为研究对象进展受力分析，利用它的受力平衡，求出气体的压强．②取等压面法：根据同种液体在同一水平液面处压强相等，在连通器内灵活选取等压面，由两侧压强相等建立方程求出压强．液体内部深度为h处的总压强p＝p0＋ρgh，例如，图中同一水平液面C、D处压强相等，则p A＝p0＋ρgh.(2)固体(活塞或汽缸)封闭的气体压强确实定：由于该固体必定受到被封闭气体的压力，可通过对该固体进展受力分析，由平衡条件建立方程来找出气体压强与其他各力的关系．2．加速运动系统中封闭气体压强的计算方法一般选与气体接触的液柱或活塞、汽缸为研究对象，进展受力分析，利用牛顿第二定律列方程求出封闭气体的压强．如下图，当竖直放置的玻璃管向上加速时，对液柱受力分析有：pS－p0S－mg ＝ma，S为玻璃管横截面积，得p＝p0＋.3．分析压强时的注意点(1)气体压强与大气压强不同，大气压强由于重力而产生，随高度增大而减小，气体压强是由大量气体分子频繁碰撞器壁而产生的，大小不随高度而变化；封闭气体对器壁的压强处处相等．(2)求解液体内部深度为h处的总压强时，不要忘记液面上方气体的压强．用气体实验定律解题的思路1．根本解题思路(1)选取研究对象：它可以是由两个或多个物体组成的系统，也可以是全部气体和*一局部气体(状态变化时质量必须一定)．(2)确定状态参量：找出状态变化前后的p、V、T数值或表达式．(3)认识变化过程：除题设条件已指明外，常需通过研究对象跟周围环境的相互关系来确定．(4)列出相关方程．2．对两局部气体的状态变化问题总结多个系统相互联系的定质量气体问题，往往以压强建立起系统间的关系，各系统独立进展状态分析，要确定每个研究对象的变化性质，分别应用相应的实验定律，并充分应用各研究对象之间的压强、体积、温度等量的有效关联．假设活塞可自由移动，一般要根据活塞平衡确定两局部气体的压强关系．变质量气体问题的分析方法这类问题的关键是巧妙地选择研究对象，把变质量转化为定质量问题．常见变质量气体问题有：(1)打气问题：选择原有气体和即将充入的气体作为研究对象，就可把充气过程中的气体质量变化问题转化为定质量气体的状态变化问题．(2)抽气问题：将每次抽气过程中抽出的气体和剩余气体作为研究对象，质量不变，故抽气过程可以看成是等温膨胀过程．(3)灌气问题：把大容器中的剩余气体和多个小容器中的气体整体作为研究对象，可将变质量问题转化为定质量问题．(4)漏气问题：选容器内剩余气体和漏出气体整体作为研究对象，便可使问题变成一定质量气体的状态变化，可用理想气体的状态方程求解．液柱(活塞)的移动问题的分析方法此类问题的特点是气体的状态参量p、V、T都发生了变化，直接判断液柱或活塞的移动方向比拟困难，通常先进展气体状态的假设，然后应用查理定律可以简单地求解．其一般思路为：(1)先假设液柱或活塞不发生移动，两局部气体均做等容变化．(2)对两局部气体分别应用查理定律，求出每局部气体压强的变化量Δp＝p，并加以比拟．①如果液柱或活塞两端的横截面积相等，则假设Δp均大于零，意味着两局部气体的压强均增大，则液柱或活塞向Δp值较小的一方移动；假设Δp均小于零，意味着两局部气体的压强均减小，则液柱或活塞向压强减小量较大的一方(即|Δp|较大的一方)移动；假设Δp相等，则液柱或活塞不移动．②如果液柱或活塞两端的横截面积不相等，则应考虑液柱或活塞两端的受力变化(ΔpS)，假设Δp均大于零，则液柱或活塞向ΔpS较小的一方移动；假设Δp 均小于零，则液柱或活塞向|ΔpS|较大的一方移动；假设ΔpS相等，则液柱或活塞不移动．气体图象问题的分析要点对气体状态变化图象的理解应注意两点：(1)图象上的一个点表示一定质量气体的一个平衡状态，它对应着三个状态参量；图象上的*一条直线或曲线表示一定质量气体状态变化的一个过程．(2)熟练掌握同一过程的p—V、V—T、p—T图象之间的转化，必要时能作出辅助的状态变化图线．如在V—T或p—T图象中，比拟两个状态的压强或体积大小，可以用这两个状态到原点连线的斜率大小来判断．斜率越大，压强或体积越小；斜率越小，压强或体积越大．计算气体压强的常用方法气体压强的计算问题，可以转化为力学问题进展处理。
高中物理第八章气体第2节气体的等容变化和等压变化讲义含解析新人教版选修3_3
第2节气体的等容变化和等压变化1.查理定律：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p 与热力学温度T 成正比，即p T＝C 。
2．盖－吕萨克定律：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积V 与热力学温度T 成正比，即V T＝C 。
3．玻意耳定律、查理定律、盖－吕萨克定律的适用条件均为一定质量的某种气体。
一、气体的等容变化 1．等容变化一定质量的某种气体，在体积不变时，压强随温度的变化。
2．查理定律 (1)内容：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p 与热力学温度T 成正比。
(2)表达式：p T ＝C 或p 1T 1＝p 2T 2。
(3)适用条件：①气体的质量不变；②气体的体积不变。
3．等容线一定质量的气体，在体积不变时，其p T 图像是一条过原点的直线，这条直线叫做等容线。
二、气体的等压变化 1．等压变化一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度的变化。
2．盖－吕萨克定律 (1)内容：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积V 与热力学温度T 成正比。
(2)表达式：V ＝CT 或V T ＝C 或V 1T 1＝V 2T 2。
(3)适用条件：①气体的质量不变；②气体的压强不变。
3．等压线一定质量的气体，在压强不变时，其V T 图像是一条过原点的直线，这条直线叫做等压线。
1．自主思考——判一判(1)气体的温度升高，气体体积一定增大。
(×)(2)一定质量的气体，在压强不变时体积与温度成正比。
(×)(3)一定质量的某种气体，在压强不变时，其V T 图像是过原点的直线。
(√) (4)一定质量的气体在体积不变的情况下，气体的压强与摄氏温度成正比。
(×) (5)pV ＝C 、p T ＝C 、V T＝C ，三个公式中的常数C 是同一个值。
(×) 2．合作探究——议一议(1)某登山运动员在一次攀登珠穆朗玛峰的过程中，在接近山顶时他裸露在手腕上的防水手表的表盘玻璃突然爆裂了，而手表没有受到任何撞击，你知道其中的原因吗？提示：手表表壳可以看成一个密闭容器，出厂时封闭着一定质量的气体，登山过程中气体发生等容变化，因为高山山顶附近的压强比山脚处小很多，内外压力差超过表盘玻璃的承受限度，便会发生爆裂。
气体压强及计算
解析：水银柱做匀速圆周运动所需向心力由液柱两侧气体压力差提供，应用牛顿第 二定律列方程进行计算.气体问题中应用牛顿第二定律列式时，式中气体压力F=pS中 的“p”必须采用国际单位， 如题中告诉压强为75 cmHg，则应写成p=ρgh=13.6×103×9.8×75×10-2 Pa.
选取水银柱为研究对象， 转动所需向心力由液柱两侧气体压力差提供 （p-p0）S=mω2R
1、连通器原理：同一种液体在同一水平面上的压强相等。 巧取等压液面。
2、平衡条件法： 求用液体（水银）、固体（活塞）封闭在静止容器中的气体的压强时，应对液体或 固体进行受力分析，然后根据平衡条件列方程进行求解。
典例分析1：如图，设大气压为P0，试求玻璃管中被水银封闭的气体的压强？
h1
h2
h3
课堂练习
式中：m=ρl1S，
l1 2
解得：
P
P0
l12 (l2
l0
l1 2
)
课堂练习
如图所示，一个横截面积为S的圆筒形容器竖直放置，金属圆板的上表面是水平的， 下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为θ，圆板的质量为M，不计圆板与容器内 壁的摩擦.若大气压强为P0，则被圆板封闭在容器中的气体压强？
水银柱相对玻璃管静止,则二者加速度相等, 以水银柱为研究对象，对其进行受力分析如 图所示； 以水银柱为研究对象应用牛顿第二定律有： mgsin30°+p0s-ps=ma 解得；p=p0=76 cmHg
典例分析4、如图所示的试管内由水银封有一定质量的气体，静止时气柱长为L0，大气
压强为P0.当试管绕竖直轴以角速度ω在水平面内匀速转动时气柱长变为L.其他尺寸如 图所示.求转动时的气体压强（设温度不变，管截面积为S，水银密度为ρ）.
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高中物理封闭气体压强
高中物理：封闭气体压强
在高中物理中，我们学习了许多关于气体的知识，其中一个重要的概念就是气体的压强。
气体的压强是指气体对容器壁施加的压力，它是由气体分子的撞击引起的。
在封闭气体中，气体分子在容器内不断地运动，它们与容器壁不断地碰撞，从而产生了压强。
封闭气体是指气体被封闭在一个容器中，容器的体积是固定的，气体分子不能逃离容器。
在这种情况下，气体分子的数量和速度是不变的，因此气体的压强也是不变的。
这个性质被称为玻意耳定律，它表明在一定温度下，封闭气体的压强与气体的体积成反比。
玻意耳定律可以用一个简单的实验来证明。
我们可以使用一个封闭的容器，将一定量的气体放入其中，然后改变容器的体积，测量气体的压强。
在这个实验中，我们可以使用一个气压计来测量气体的压强。
气压计是一个简单的装置，它由一个玻璃管和一些水组成。
当气体压力增加时，水会被推上玻璃管，从而显示出气体的压强。
在这个实验中，我们可以改变容器的体积，然后测量气体的压强。
我们会发现，当容器的体积减小时，气体的压强会增加；当容器的体积增大时，气体的压强会减小。
这个实验结果符合玻意耳定律的预测，即封闭气体的压强与气体的体积成反比。
除了玻意耳定律，我们还可以使用理想气体定律来描述封闭气体的
压强。
理想气体定律是一个简单的公式，它可以用来计算气体的压强、体积和温度之间的关系。
理想气体定律的公式为PV=nRT，其中P表示气体的压强，V表示气体的体积，n表示气体的摩尔数，R 表示气体常数，T表示气体的温度。
理想气体定律可以用来计算封闭气体的压强。
我们可以将容器的体积、气体的摩尔数和温度固定，然后改变气体的压强。
在这个过程中，我们可以使用理想气体定律来计算气体的压强。
这个过程可以用一个简单的实验来演示。
我们可以使用一个气缸和一个活塞来模拟封闭气体。
当我们向气缸中注入气体时，活塞会被推上，从而增加气体的压强。
我们可以使用一个压力计来测量气体的压强，然后使用理想气体定律来计算气体的压强。
封闭气体的压强是一个重要的物理概念，它可以用来描述气体在容器中的行为。
在高中物理中，我们学习了许多关于封闭气体压强的知识，包括玻意耳定律和理想气体定律。
这些知识不仅可以帮助我们理解气体的行为，还可以应用到许多实际问题中，例如气体的储存和运输。