最新-2018届高考物理二轮复习 专题 气体试题 精品

(4) 76cmHg (1) 0s 66cmHg s （3） P= 2018届高考二轮复习专题 ：气体
一、气体压强的计算
例1、如图，玻璃管中灌有水银，管壁摩擦不计，设p 0=76cmHg,求封闭气体的压强（单位：cm
解析：本题可用静力平衡解决．以图（2）为例求解
取水银柱为研究对象，进行受力分析，列平衡方程得Ps= P 0S
＋mg ；所以p= P 0S 十ρghS ，所以P ＝P 0十ρgh （Pa ）或P ＝P 0＋h （cmHg ） 答案：P ＝P 0十ρgh （Pa ）或P ＝P 0＋ h （cmHg ） 解(4)：对水银柱受力分析（如右图）
沿试管方向由平衡条件可得：
pS=p 0S+mgSin30°
P=S
ghS S P 0030sin ρ+=p 0+ρhgSin30°=76+10Sin30°(cmHg) =76+5 (cmHg) =81 (cmHg)
点评：此题虽为热学问题，但典型地体现了力学方法，即：选研究对象，进行受力分析，列方程． 拓展：
【例2】在竖直放置的U 形管内由密度为ρ的两部分液体封闭着两段空气柱．大气压强为P 0，各部尺寸如图所示．求A 、B 气体的压强．
求p A ：取液柱h 1为研究对象，设管截面积为S ，大气压力和液柱重力向下，A 气体压力向上，液柱h 1静止，则 P 0S ＋ρgh 1S=P A S 所以 P A =P 0＋ρgh 1 求 p B ：取液柱h 2为研究对象，由于h 2的下端以下液体的对称性，
下端液体自重产生的任强可不考虑，A 气体压强由液体传递后对h 2的压力向上，B 气体压力、液柱h 2重力向下，液往平衡，则P B S ＋ρgh 2S=P A S 所以 P
B =P 0＋ρgh 1一
ρ
gh
2
熟练后，可直接由压强平衡关系写出待测压强，不一定非要从力的平衡方程式找起．
小结：受力分析：对液柱或固体进行受力分析,当物体平衡时: 利用F 合=0,求p 气 注意: (1)正确选取研究对象(2)正确受力分析,别漏画大气压力
h
P=86cmHg
p h
(2)
P=66cmHg
A
p
p
96
P=______cmHg
P0+h2
P0+h2－h1
p
A
=_________
h1
(4)
p B=_________
l
l
h
1
①取等压面法：根据同种液体在同一水平液面压强相等，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，仍以图7－3为例：求p B从A气体下端面作等压面，则
有P B十ρgh2＝P A＝P0＋ρgh1，所以P B=P0＋ρgh1一ρgh2．
例3、如图，U型玻璃管中灌有水银.求封闭气体的压强.设大气压强为P0=76cmHg、（单位：
cm）
解析：本题可
用取等压面的
方法解决．
液面A和
气体液面等
高，故两液面
的压强相等，
则中气体压
强：p＝p A= P0＋h（cmHg）．
答案：P= P0＋h
点评：本题事实上是选取A以上的水银柱为研究
对象，进行受力分析，列平衡方程求出的关系式：
P0＋h＝P A．
拓展：
小结:取等压面法：根据同种不间断液体在同一水平面压强相等的“连通器原理”,选取恰当
的等压面,列压强平衡方程求气体的压强. 选取等压面时要注意，等压面下一定要是同种液
体，否则就没有压强相等的关系．
（2）固体（活塞或气缸）封闭的气体的压强
由于该固体必定受到被封闭气体的压力，所以可通过对该固体进行受力分析，由平衡
条件建立方程，来找出气体压强与其它各力的关系．
例4:下图中气缸的质量均为M,气缸内部的横截面积为S,气缸内壁
摩擦不计.活塞质量为m,求封闭气体的压强(设大气压强为p0)
解析：此问题中的活塞和气缸均处于平衡状态．当以活塞为研究对
象，受力分析如图甲所示，由平衡条件得 pS＝（m0+m）g＋P0S；P= p=P0+
（m0＋m）g/S 在分析活塞、气缸受力时，要特别注意大气压力，何时必须考虑，何时可不
考虑．
(3).活塞下表面与水平面成θ角解:对活塞受分析如图
由竖直方向合力为零可得: p0S+mg=pS’cosθ
S’cosθ=S ∴ p=P0+mg/S
拓展：
3．加速
运动系统中封
闭气体压强的
确定
(1)
P= P0+(m0+m)g/s
___________
(2)
P= P0－(m0+m)g/s
常从两处入手：一对气体，考虑用气体定律确定，二是选与气体接触的液柱或活塞等为研究对象，受力分析，利用牛顿第二定律解出．具体问题中常把二者结合起来，建立方程组联立求解．
(1)试管绕轴以角速度ω匀速转动 解: 对水银柱受力分析如图
由牛顿第二定律得:PS －P 0S=m ω2 r , 其中m=ρSh 由几何知识得:r=d －h/2解得P=P 0＋ρh ω2
（d －h/2） (2) 试管随小车一起以加速度a 向右运动
解: 对水银柱受力分析如图由牛顿第二定律得:PS －p 0
m=ρSh 解得:p=p 0+ρah
(3)气缸和活塞在F
解：对整体水平方向应用牛顿第二定律： F=（m+M ）a
对活塞受力分析如图：由牛顿第二定律得： F+PS －P 0S=ma ②由①②两式可得：
P=P 0－()S
M m MF
+
拓展：
小 结：当物体做变速运动时:利用牛顿运动定律列
方程来求气体的压强利用F 合=ma,求p 气。

总结：
计算气缸内封闭气体的压强时，一般取活塞为研究对象进行受力分析.但有时也要以气缸或整体为研究对象.所以解题时要灵活选取研究对象
二．气体问题的讨论
例5.一定质量的理想气体处于平衡状态Ⅰ.现设法使其温度降低而压强升高，达到平衡状态Ⅱ，则
A.
状态Ⅰ时气体的密度比状态Ⅱ时的大 B.状态Ⅰ时气体的平均动能比状态Ⅱ时的大 C.状态Ⅰ时分子间的平均距离比状态Ⅱ时的大
D.状态Ⅰ时每个分子的动能都比状态Ⅱ时的分子平均动能大 解析：题中明确给出状态Ⅱ的温度比状态下的温度低，而理想气体的内能仅由温度决定，因此知B 对.分子的平均动能增大或减小了，但不能说某时刻所有分子的动能都增大或都减小了，即使有些分子平均动能很大，仍有些分子的动能很小，选项D 错误.由分子动理论知，若该气体体积增大，则分子间距必然增大，反之，气体体积减小则分子间平均距离也减小，由理想气体状态方程PV/T=恒量可知V 必然减
pS 0S
mg N
p 0
小，由此确定C 正确.
正确解答 BC
例6、 如图为医院为病人输液的部分装置，图中A 为输液瓶，B 为滴壶，C 为进气管，与大气相通。

则在输液过程中（瓶A 中尚有液体），下列说法正确的是：①瓶A 中上方气体的压强随液面的下降而增大；②瓶A 中液面下降，但A 中上方气体的压强不变；③滴壶B 中的气体压强随A 中液面的下降而减小；④在瓶中药液输完以前，滴壶B 中的气体压强保持不变
A.①③
B.①④
C.②③
D.②④ 分析与解：进气管C 端的压强始终是大气压p 0，设输液瓶A 内的压强为p A ，可以得到p A = p 0-ρgh ，因此p A 将随着h 的减小而增大。

滴壶B 的上液面与进气管C 端的高度差不受输液瓶A 内液面变化的影响，因此压强
不变。

选B 。

【例6】 长直均匀玻璃管内用水银柱封闭一定质量的空气后倒插入水银槽内。

静止时露出水银槽面的水银柱高为h ，保持温度不变，稍向上
提玻璃管（管口仍在槽内水银面下），封闭在管内的空气的体积V 和压强p 以及水银柱高h 各如何变化？
解析：一定质量的气体在温度不变使，气体的压强p 和体积V 必然同时变化，而达到平衡后，p +ρgh = p 0的关系应该依然成立。

假设V 不变，那么p 也不变，而提升后h 变大，p +ρgh 将大于p 0，因此管内水银柱将要下降，即封闭空气的体积V 必然增大，压强p 必然减小，又由于最终应该有p +ρgh = p 0，所以h 必然增大。

本题也可以假设提升后p 不变，进行推导，结论是完全一致的。

注意前提：管内必须封闭有一定质量的空气。

若水银柱上端是真空，那h 就始终满足
p 0=ρgh ，向上提升玻璃管不会影响h 的大小，那么V 就一定增大了。

【例7】 在一个固定容积的密闭容器中，加入3L 的X(g)和2L 的Y(g)，在一定条件下这两种气体发生反应而生成另两种气体：
4X(g)+3Y(g) 2Q(g)+n R(g)，达到平衡后，容器内温度不变，而混合气体的压强比原来增大，则该反应方程中的n 值可能为
A ．3
B ．4
C ．5
D ．6
解析：由于反应前后所有物质都是气态，设反应前后的总的物质的量分别为N 1、N 2，由于在一定温度和体积下，气体的压强和气体物质的量成正比，因此生成物的物质的量应该大于反应前的物质的量，只能取n =6，选D 。