2015高中物理复习试题：选3-3章专项训练气体压强的计算及微观解释
高三物理专题复习--气体压强的计算
.关闭气体压强的计算（一）、液体关闭的静止容器中气体的压强（液柱类）1、如下图，平均直玻璃管中被水银关闭了必定量气体，试计算关闭气体的压强（水银柱长度为 h ，大气压强为 P 0）CBPP C ShhhP SAθ___________________________________ __________________2、如下图，分别求出三种状况下气体的压强（设大气压强为 P 0 =1x10 5Pa ）。
甲： 乙： 丙：3、计算图中各样状况下，被关闭气体的压强。
（标准大气压强 p 0=76cmHg ，图中液体为水银———————— ———————— —————————————————— （二）、活塞关闭的静止容器中气体的压强1、如图，气缸被倒挂在 O 点，气缸中有被活塞关闭的气体 A ，已知活塞的质量为 m 、横截面积为 S 、活塞与气缸间圆滑接触但不漏气、大气压为 P 0，求关闭气体的压强 P A 。
2、三个长方体容器中被圆滑 的活塞关闭必定质量的气 体。
如下图， M 为重物质量， F 是外力， p 0为大气压， S 为活 塞面积， G 为活塞重， 则压强P 0SOACmgP A S.各为：练习1.如图 6-B-6所示，玻璃管中被水银关闭了必定量气体，试计算以下4种状况下关闭气体的压强（水银柱长度图中标出，大气压强为P0，纸面表示竖直平面）hh hθP0hP0（1）（3）（ 4）（ 2）2．如图 6-B-7所示，用汞压强计测关闭容中气体压强，大气压强P0 =76cmHg ，求以下 3种状况下关闭气体的压强：（a）图中 P A =___________ ；（ b）图中 P B= ___________ ；（ c）图中 P C=_____________ 。
若大气压强P0=1x10 5Pa，求（a）图中 P A =___________ ；（ b）图中 P B= ___________ ；（ c）图中 P C=_____________ 。
高三物理气体的压强试题答案及解析
高三物理气体的压强试题答案及解析1.（9分）如图，竖直平面内有一直角形内径相同的细玻璃管，A端封闭，C端开口，AB="BC"=l0,且此时Ａ、C端等高。
管内水银总长度为l,玻璃管AB内封闭长为l/2的空气柱。
已知大气压强为l汞柱髙。
如果使玻璃管绕B点在竖直平面内顺时针缓慢地转动至BC管水平，求此时AB 管内气体的压强为多少汞柱高？管内封入的气体可视为理想气体且温度不变。
【答案】【解析】因BC长度为，故顺时针旋转至BC水平方向时水银未流出。
1分设A端空气柱此时长为x，管内横截面积为S，对A内气体：1分1分1分1分对A中密闭气体，由玻意耳定律得2分联立解得 1分即：（汞柱高） 1分【考点】对于封闭气体要先明确初末状态的温度、压强和体积，再选择合适的气体实验定律列式求解；要明确用cmHg作为压强的单位时，计算较为简便．2.（09·全国卷Ⅰ·14）下列说法正确的是（）A．气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力B．气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均冲量C．气体分子热运动的平均动能减少，气体的压强一定减小D．单位面积的气体分子数增加，气体的压强一定增大【答案】A【解析】本题考查气体部分的知识.根据压强的定义A正确,B错.气体分子热运动的平均动能减小,说明温度降低,但不能说明压强也一定减小,C错.单位体积的气体分子增加,但温度降低有可能气体的压强减小,D错。
3.如图所示,用一根与绝热活塞棍连的细线将绝热气缸悬挂在某一高度静止不动，气缸开口向上，内封闭”定质量的气体，缸内活塞可以无摩擦移动且不漏气,现将细线剪断,让气缸自由下落，下列说法正确的是A．气体压强减小,气体对外界做功B．气体压强增大,外界对气体做功C．气体体积减小,气体内能增大D．气体体积增大,气体内能减小【答案】BC【解析】在细线剪断前，活塞在绳子的拉力，重力，气体的压强力作用下平衡，即，所以，所以当剪断细线后，下落过程中，活塞相对气缸向下运动，对气体做功，气体压强增大，体积减小，所以内能增加。
浅谈气体压强的微观表达式
浅议气体压强中的“双单”问题史婉华关于气体压强的微观解释，高中物理人教版选修3—3的教材中用“雨滴打伞”来类比气体分子碰撞容器壁，气体对容器的压强是大量气体分子对器壁的撞击引起的，就像密集的雨点打在伞上一样，雨点虽然是一滴一滴地打在伞上，大量密集雨点的撞击，使伞受到持续的压力。
用“豆粒下落击打台秤”来模拟气体压强产生的机理，在相同高度下改变单位时间内倒落豆粒的颗数，可知单位时间内落到台秤上的颗粒越多，台秤的示数越大；在保证单位时间内倒落豆粒的颗数一定的前提下，改变豆粒下落高度，可知高度越大，撞击台秤时的动能越大，台秤示数越大。
故可定性得出影响气体压强的两个微观因素：（1）气体分子的平均动能越大，气体对器壁的压强越大。
（2）单位体积内分子数越多即分子的数密度越大，气体对器壁的压强越大。
笔者就高中阶段从动力学角度来定量地推导一下气体压强的微观表达式。
（1）假设在t时间内有n个质量为m的气体分子与器壁发生弹性碰撞，沿气体分子与器壁碰撞前的速度方向建立坐标轴，碰前的速度为v，碰后的速度为-v，气体分子碰撞前后速度的变化为-2v，那么这些气体分子具有的加速度为a=-2v/t，受到的器壁对它们的作用力为F=-2nmv/t。
根据牛顿第三定律，这些气体就会对器壁产生一个持续均匀的压力F=2nmv/t。
（2）对于容器内的气体分子而言，实际上每个分子均做无规则运动，它们的速度不断发生变化，某时刻，容器内各分子的速度大小和方向是不同的，根据热力学统计规律，大量气体分子做无规则热运动，它们沿各个方向运动的机会均等，从统计学的观点来看，可以认为各有1/6的分子向着上、下、前、后、左、右这六个方向运动，气体分子速率按一定的统计规律分布，可以认为所有分子都以平均速率向各个方向运动，大量气体分子碰撞器壁时，在某段时间内会对器壁产生一个持续均匀的压力，作用在器壁单位面积上的压力就等于气体的压强。
设单位体积内气体的分子数即分子的数密度为n，横截面积为s，高度为vt的圆柱体内的分子数为nsvt，在时间t内有N=nsvt/6 个分子撞击如图所示器壁，它们给器壁的平均作用力为2Nmv/t，即2nsmv2/6，器壁单位面积所受的平均作用力即气体压强为p=2nmv2/6，由于气体分子的平均动能为 E K=mv2/2，因此可得气体压强的微观表达式为p=2nE K/3，定量得出气体压强与气体分子的平均动能及分子数密度的关系。
2015届高三物理一轮复习 气体热现象的微观意义强化演练 新人教版选修3-3
第八章 第4节 气体热现象的微观意义 一、选择题 1．(2011·高考四川理综)气体能够充满密闭容器，说明气体分子除相互碰撞的短暂时间外( ) A．气体分子可以做布朗运动 B．气体分子的动能都一样大 C．相互作用力十分微弱，气体分子可以自由运动 D．相互作用力十分微弱，气体分子间的距离都一样大 解析：气体能充满密闭容器的原因是：气体分子间的距离大于10－10 m，相互作用力十分微弱，气体分子做无规则的自由运动，C正确；布朗运动研究的是悬浮在液体中固体微粒的无规则运动，而不是气体分子的运动，A错误；由于气体分子的运动及相互的碰撞，会使分子间的距离和速率都时刻发生变化，所以B、D均错误． 答案：C 2．下列说法中正确的是( ) A．一定质量的气体被压缩时，气体压强不一定增大 B．一定质量的气体温度不变、压强增大时，其体积也增大 C．气体压强是由气体分子间的斥力产生的 D．在失重的情况下，密闭容器内的气体对容器壁没有压强 解析：气体压强由分子的密集程度、分子的平均动能决定，气体被压缩，分子的密集程度增大，但气体分子的平均动能可能减小，压强不一定增大，A正确；温度不变，分子的平均动能不变，压强增大，说明分子的密集程度增大，体积减小，B错误；气体压强是气体分子对器壁的频繁碰撞产生的，与分子斥力、是否失重无关，C、D错误． 答案：A 3．(2011·高考上海单科)某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示，图中f(v)表示v处单位速率区间内的分子数百分率，所对应的温度分别为TⅠ，TⅡ，TⅢ，则( )
A．TⅠ＞TⅡ＞TⅢ B．TⅢ＞TⅡ＞TⅠ C．TⅡ＞TⅠ，TⅡ＞TⅢ D．TⅠ＝TⅡ＝TⅢ
解析：温度是气体分子平均动能的标志．由图象可以看出，大量分子的平均速率VⅢ＞VⅡ
＞VⅠ，因为是同种气体，则EkⅢ＞EkⅡ＞EkⅠ，所以B正确，A、C、D错误． 答案：B 4．(2013·汕尾高二检测)下面的表格是某地区1～7月份气温与气压的对照表：
2015版高中物理(人教版选修3-3)教师用书：8.2 气体的等容变化和等压变化 练习
1.一定质量的气体在保持密度不变的情况下,把它的温度由原来的27 ℃升到127 ℃,这时该气体的压强是原来的()。
A.3倍B.4倍C.错误！未找到引用源。
倍D.错误！未找到引用源。
【解析】密度不变,即体积不变,由查理定律可得错误！未找到引用源。
=错误！未找到引用源。
=错误！未找到引用源。
=错误！未找到引用源。
【答案】C2.一定质量的气体,在体积不变的条件下,温度由0 ℃升高到10 ℃时,其压强的增量为Δp1;当它由100 ℃升高到110 ℃时,所增压强为Δp2,则Δp1与Δp2之比是()。
A.10∶1B.373∶273C.1∶1D.383∶283【解析】气体做等容变化,由查理定律可得Δp=错误！未找到引用源。
p,错误！未找到引用源。
=错误！未找到引用源。
=1∶1。
【答案】C3.如图所示,甲、乙两汽缸相同,缸内有被活塞封住的气体(活塞与汽缸间无摩擦),在相同重物M和相同活塞的作用下处于平衡状态,此时甲中气体的体积小于乙中气体的体积,但温度相同。
现使甲、乙中气体都升高相同的温度,当再次平衡时()。
A.甲、乙中的气体体积膨胀得一样多B.乙中气体体积膨胀得比较多C.它们的压强都保持不变D.它们的压强都增大【解析】根据活塞和汽缸的平衡可知,封闭气体压强为p=p0+错误！未找到引用源。
,且始终保持不变,C正确。
根据盖—吕萨克定律错误！未找到引用源。
=错误！未找到引用源。
可得ΔV=错误！未找到引用源。
V。
甲、乙两气体初温相同,温度变化相同,甲中气体的体积小于乙中气体的体积,所以乙中气体体积膨胀得比较多,B正确。
【答案】BC4.如图所示,两端开口的“U”形管,右侧直管中有一部分空气被一段水银柱与外界隔开,若在左管中再注入一些水银,平衡后,()。
A.水银面A、B高度差h减小B.水银面A、B高度差h增大C.右侧封闭气柱体积变小D.水银面A、B高度差h不变【解析】在左管中注入水银过程中,右管中的封闭气体的压强不变,所以水银面A、B高度差h不变,故选D。
高中物理选修3-3大题知识点及经典例题
高中物理选修3-3大题知识点及经典例题气体压强的产生与计算1．产生的原因：由于大量分子无规则运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强。
2．决定因素(1)宏观上：决定于气体的温度和体积。
(2)微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度。
3．平衡状态下气体压强的求法(1)液片法：选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，消去面积，得到液片两侧压强相等方程，求得气体的压强。
(2)力平衡法：选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得气体的压强。
(3)等压面法：在连通器中，同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等。
液体内深h处的总压强p＝p0＋ρgh，p0为液面上方的压强。
4．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。
考向1 液体封闭气体压强的计算若已知大气压强为p0，在图2－2中各装置均处于静止状态，图中液体密度均为ρ，求被封闭气体的压强。
图2－2[解析]在甲图中，以高为h的液柱为研究对象，由二力平衡知p甲S＝－ρghS＋p0S所以p甲＝p0－ρgh在图乙中，以B液面为研究对象，由平衡方程F上＝F下有：p A S＋ρghS＝p0Sp乙＝p A＝p0－ρgh在图丙中，仍以B液面为研究对象，有p A′＋ρgh sin 60°＝p B′＝p0所以p丙＝p A′＝p0－32ρgh在图丁中，以液面A为研究对象，由二力平衡得p丁S＝(p0＋ρgh1)S所以p丁＝p0＋ρgh1。
[答案]甲：p0－ρgh乙：p0－ρgh丙：p0－32ρgh1丁：p0＋ρgh1考向2 活塞封闭气体压强的求解如图2－3中两个汽缸质量均为M，内部横截面积均为S，两个活塞的质量均为m，左边的汽缸静止在水平面上，右边的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下。
高中物理全套讲义选修3-3 第3讲 气体压强的微观意义(中档版) 学生版讲义
气体压强的微观意义一、气体压强的微观意义1．决定气体压强的因素气体压强由气体分子的数密度（即单位体积内气体分子的数目）和平均动能共同决定。
2．气体压强的两种解释⑴微观解释如果气体分子的数密度大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就多；如果气体的温度高，气体分子的平均动能就大，每个气体分子与器壁的碰撞（可视为弹性碰撞）冲力就大，从另一方面讲，气体分子的平均速率大，在单位时间里撞击器壁的次数就多，累计冲力就大。
⑵宏观解释气体的体积增大，分子的数密度变小。
在此情况下，如温度不变，气体压强减小；如温度降低，气体压强进一步减小；如温度升高，则气体压强可能不变，可能变化，由气体的体积变化和温度变化两个因素哪一个起主导地位来定。
典例精讲【例2.1】（2019春•房山区期末）用豆粒做气体分子的模型，可以演示气体压强产生的机理。
某同学进行两次实验，一次使用100g黄豆，另一次使用300g黄豆，把豆粒均匀倒落在秤盘上，观察秤的指针摆动情况。
下列对实验的分析中，错误的是（）A．倒豆粒过程中要尽可能让豆粒碰撞过秤盘之后掉落下去，不留在秤盘上B．两次实验如果从相同高度，在相同时间内全部倒完，可以模拟气体压强与分子密集程度的关系C．两次实验如果从不同高度，以相同的流出速度倒下，可以模拟气体压强与分子平均动能的关系D．这个实验说明气体压强是分子的无规则热运动造成的【例2.2】（2019春•周口期中）对于一定质量的理想气体，下列叙述中正确的是（）A．如果温度降低，压强不变，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增多B．如果体积减小，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增多C．如果温度升高，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增多D．如果分子数密度增大，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增多【例2.3】（2019春•沙市区校级期中）关于气体压强的微观解释，下列说法中正确的是（）A．气体的温度降低，所有气体分子热运动的动能都会减小B．在完全失重状态下，气体对其密闭容器的压强为零C．气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的总压力D．气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，与单位体积内气体的分子数和气体温度有关3．气体压强定量计算的基本原则我们可以利用气体分子动理论的观点来计算压强的问题，在计算的过程中注意以下两个原则：⑵气体分子都以相同的平均速率撞击器壁⑵气体分子沿各个方向运动的机会是均等的（即全部分子中有16的分子向着上、下、前、后、左、右这六个方向运动）。
2015届高考物理二轮复习专项训练：选做题专项训练一(选修3-3)22_《专项训练一》
选做题专项训练一(选修3-3)1. (2014·南京一模)(1) 如图甲所示是氧气在0 ℃和100 ℃两种不同情况下，各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系，由图可知.A. 100 ℃的氧气，速率大的分子比例较多B. 具有最大比例的速率区间，0 ℃时对应的分子速率大C. 温度越高，分子的平均速率越大D. 在0 ℃时，部分分子速率比较大，说明内部有温度较高的区域甲(2) 如图乙所示是一定质量的理想气体的p-V图象. 其中，A→B为等温过程，B→C 为绝热过程.这两个过程中，内能减少的是;B→C过程(填“气体对外”或“外界对气体”)做功.乙(3) 1 mol任何气体在标准状况下的体积都是22.4 L.试估算温度为0 ℃，压强为2个标准大气压状态下，1个立方米的气体分子数目(结果保留两位有效数字).2. (2014·南通一模)如图所示，1mol的理想气体由状态A经状态B、状态C、状态D 再回到状态A.BC、DA线段与横轴平行，BA、CD的延长线过原点.(1) 气体从B变化到C的过程中，下列说法中正确的是.A. 分子势能增大B. 分子平均动能不变C. 气体的压强增大D. 分子的密集程度增大(2) 气体在A→B→C→D→A整个过程中，内能的变化量为;其中A到B的过程中气体对外做功W1，C到D的过程中外界对气体做功W2，则整个过程中气体向外界放出的热量为.(3) 气体在状态B的体积VB =40L，在状态A的体积VA=20L，状态A的温度tA=0℃. 求:①气体在状态B的温度.②气体在状态B时分子间的平均距离. (阿伏加德罗常数NA=6.0×1023mol-1，计算结果保留一位有效数字)3. (2014·苏北四市一模)(1) 下列说法中正确的是.A. 空气中PM2.5的运动属于分子热运动B. 露珠呈球形是由于液体表面张力的作用C. 液晶显示屏是利用液晶的光学各向异性制成的D. 分子间相互作用力随着分子间距离的增大而减小(2) 如图所示，一定质量的理想气体被活塞密封在一容器中，活塞与容器壁间无摩擦.当气体的温度升高时，气体体积(填“增大”、“减小”或“不变”)，从微观角度看，产生这种现象的原因是.(3) 某压力锅结构如图所示.盖好密封锅盖，将压力阀套在出气孔上，给压力锅加热.，阿伏①在压力阀被顶起前，停止加热.若此时锅内气体的体积为V、摩尔体积为V，计算锅内气体的分子数.加德罗常数为NA，并向外界②在压力阀被顶起后，停止加热.假设放气过程中气体对外界做功为W的热量.求该过程中锅内原有气体内能的变化量.释放了Q4. (2014·南淮盐二模)(1) 下列说法中正确的是.A. 系统在吸收热量时，内能一定增加B. 悬浮在空气中做布朗运动的PM2.5微粒，气温越高，运动越剧烈C. 封闭容器中的理想气体，若温度不变，体积减半，则单位时间内气体分子在容器壁单位面积上碰撞的次数加倍，气体的压强加倍D. 用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，说明此时分子间只存在引力而不存在斥力(2) 常温水中用氧化钛晶体和铂黑作电极，在太阳光照射下分解水，可以从两电极上分别获得氢气和氧气.已知分解1 mol的水可得到1 mol氢气，1 mol氢气完全燃烧=6.02×1023mol-1，水的摩尔质量为可以放出2.858×105J的能量，阿伏加德罗常数NA1.8×10-2 kg /mol.则2 g水分解后得到的氢气分子总数为个;2 g水分解后得到的氢气完全燃烧所放出的能量为J.(结果均保留两位有效数字)?=300 (3) 一定质量的理想气体经历如图所示的A→B、B→C、C→A三个变化过程， TAK，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:.①气体处于C状态时的温度TC②气体处于C状态时的内能E.C5. (2014·宿扬泰南二模)(1) 下列说法中正确的是.A. 扩散现象只能发生在气体和液体中B. 岩盐是立方体结构，粉碎后的岩盐不再是晶体C. 地球大气的各种气体分子中氢分子质量小，其平均速率较大，更容易挣脱地球吸引而逃逸，因此大气中氢含量相对较少D. 从微观角度看，气体压强只与分子平均动能有关(2) 如图所示，一隔板将绝热容器分成容积相等的两部分，左半部分充有理想气体，右半部分是真空.现抽去隔板，左室气体向右室扩散，最终达到平衡.这个过程叫做绝热自由膨胀.膨胀后，气体的压强(填“变大”、“变小”或“不变”)，温度(填“变大”、“变小”或“不变”).(3) 节日儿童玩耍的氢气球充气时只充到其极限体积的910.将充好气的氢气球释放，上升过程中，随着大气压减小，气球会膨胀，达到极限体积时爆炸.已知地面的大气压强为750 mmHg(毫米汞柱)，大气压强随海拔高度的变化规律是:每升高12 m，大气压强减小1 mmHg.假定在气球上升高度内大气温度是恒定的，气球内外压强相等.求:①气球达到极限体积时气体的压强.②气球能上升的最大高度.6. (2014·苏锡常镇二模)(1) 下列说法中正确的是.A. 气体对容器的压强是大量气体分子对容器的碰撞引起的，它跟气体分子的密集程度以及气体分子的平均动能有关B. 在绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果C. 液晶显示器是利用了液晶对光具有各向同性的特点D. 当两分子间距离大于平衡位置的间距r时，分子间的距离越大，分子势能越小(2) 一定质量的理想气体由状态A经过程Ⅰ变至状态B时，内能增加120 J.当气体从状态B经过程Ⅱ回到状态A时，外界压缩气体做功200 J，则Ⅱ过程中气体(填“吸热”或“放热”)，热量为 J.(3) 一定质量的理想气体状态变化如图所示，其中AB段与t轴平行.已知在状态A时气体的体积为1.0 L，那么变到状态B时气体的体积为多少?从状态A变到状态C的过程中气体对外做功为多少?7. (2014·南京市三模)(1) 下列说法中正确的是.A. 在太空站中处于失重状态的水滴呈球形，是由液体表面张力引起的B. 用气筒给自行车打气，越打越费劲，是因为气体分子之间斥力变大C. 在压强一定的情况下，晶体熔化过程中分子的平均动能增加D. 当气体温度升高时，每一个分子运动速率都增加(2) 如图所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再由状态B变化到状态C.则由状态A变化到状态B过程中，气体内能(填“增加”、“减少”或“不变”)，状态由A到B再到C变化的整个过程中，气体(填“吸收”或“放出”)热量.(3) 前段时间南京地区空气污染严重，出现了持续的雾霾天气.一位同学受桶装纯净水的启发，提出用桶装的净化压缩空气供气，每个桶能装10atm 的净化空气20L.如果人每分钟吸入1atm 的净化空气8L.①在外界气压为1atm的情况下，打开桶盖，求稳定后桶中剩余气体的质量与打开桶盖前的质量之比.=6.0×1023mol-1.请②在标准状况下，1mol空气的体积是22.4L，阿伏加德罗常数NA估算人在27℃气温下每分钟吸入空气的分子数(保留一位有效数字).8. (2014·扬泰南连淮三模)(1) 下列说法中正确的是.A. 两个系统相互接触而传热，当两个系统的内能相等时就达到了热平衡时，分子间作用力的合力为零，分子势能最小B. 分子间的距离为rC. 一定质量的理想气体，在压强不变的情况下，其体积与摄氏温度成正比D. 单晶体中的原子都是按照一定的规则周期性排列的，因而原子是固定不动的(2) 一定质量的理想气体从状态A经过等温膨胀到状态B，然后经过绝热压缩过程到状态C，最后经过等压降温过程回到状态A.则状态A的体积(填“大于”、“等于”或“小于”)状态C的体积;从A到B过程中气体吸收的热量(填“大于”、“等于”或“小于”)C到A过程中放出的热量.(3) 深海潜水作业中，潜水员的生活舱中注入的是高压氦氧混合气体.该混合气体在1个标准大气压下、温度为T时的密度为ρ.当生活舱内混合气体的压强为31个标准大气压、温度为T时，潜水员在舱内一次吸入混合气体的体积为V.①求潜水员一次吸入混合气体的质量m.，求②若混合气体总质量的20%是氧气，氧气的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA潜水员一次吸入氧气分子的个数N.。
高中物理气体压强的计算
P0 s
研究对象: 活塞
受力分析:
P
mg Ps
应用规律: P0s mg Ps 0
求出压强:
P
P0
mg s
研究对象: 受力分析:
活塞
Ps
P
应用规律: Ps mg P0s 0 mg P0s
求出压强:
mg P P0 s
1.活塞静止求出压强P? P P0
P
2.若活塞有向右的加速度a,则P?
当水银柱静止不动时，管内被封闭气体的压强为多少？(已知大气压为
P0 cmHg) h
h
h
P P0 (cmHg)
h
h
θ
θ
P0 s
h
mg Ps
由平衡条件得 P0s sh g Ps 0
解得 P P0(Pa) gh
P0(cmHg) h
P =ρgh
P—帕 h—米
P =? cmHg（柱）
h
h
h
B
P0
h2 A
30°
请写出h2段水银的平衡方程
F合2 sh2 g PB s PAs 0
PAs
解得 PB PA h2 g
ρsh2g PBs
例题5: 水平放置的粗细均匀细玻璃管A端开口，B端
封闭, 并能够绕A端旋转。一滴(长度为L0)水银在管内将一 段气体封闭在B端。已知管长为L，水银滴的质量为m，当
动能不增加：52 62 32 82 2mA 2mB 2mA 2mB
碰前：vA vB
可得 5 6 mA mB
碰后：vA vB
可得 3 8 mA mB
3 mA 4 8 mB 7
17.下列说法正确的是( ) A．11H＋21H→23He 是太阳内部核反应之一，该核反应过程释放的能量是 ΔE.已知光在真
高中物理选修3-3第八章气体同步习题(带答案)
第八章气体知识点总结1.气体的状态参量（1）温度：温度在宏观上表示物体的冷热程度；在微观上是分子平均动能的标志。
热力学温度是国际单位制中的基本量之一，符号T，单位K（开尔文）；摄氏温度是导出单位，符号t，单位℃（摄氏度）。
两种温度间的关系可以表示为：T = t+273.15K和ΔT =Δt，要注意两种单位制下每一度的间隔是相同的。
0K是低温的极限，它表示所有分子都停止了热运动，可以无限接近，但永远不能达到。
气体分子速率分布曲线图像表示：拥有不同速率的气体分子在总分子数中所占的百分比。
图像下面积可表示为分子总数。
特点：同一温度下，分子总呈“中间多两头少”的分布特点，即速率处中等的分子所占比例最大，速率特大特小的分子所占比例均比较小；温度越高，速率大的分子增多；曲线极大值处所对应的速率值向速率增大的方向移动，曲线将拉宽，高度降低，变得平坦。
（2）体积:气体总是充满所在的容器，所以气体的体积总是等于盛装气体的容器的容积。
（3）压强:气体的压强是由于大量气体分子频繁碰撞器壁而产生的。
气体压强的微观意义：大量做无规则热运动的气体分子对器壁频繁，持续地碰撞产生了气体的压强。
单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的，但是大量分子频繁地碰撞器壁，就对器壁产生持续．均匀的压力。
所以从分子动理论的观点来看，气体的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力。
决定气体压强大小的因素：①微观因素：气体压强由气体分子的密集程度和平均动能决定A．气体分子的密集程度（即单位体积内气体分子的数目）越大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就越多；B．气体的温度升高，气体分子的平均动能变大，每个气体分子与器壁的碰撞（可视为弹性碰撞）给器壁的冲力就大；从另一方面讲，气体分子的平均速率大，在单位时间里撞击器壁的次数就多，累计冲力就大。
②宏观因素：气体的体积增大，分子的密集程度变小。
在此情况下，如温度不变，气体压强减小；如温度降低，气体压强进一步减小；如温度升高，则气体压强可能不变，可能变化，由气体的体积变化和温度变化两个因素哪一个起主导地位来定。
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专项训练 气体压强的计算及微观解释 一、计算的知识储备 (1)液面下h深处由液体重量产生的压强p＝ρgh.(注意：h是液柱的竖直高度，不一定等于液柱的长度) (2)若液面与外界大气相接触，则液面下h处的压强为p＝p0＋ρgh，p0为外界大气压强． (3)帕斯卡定律(液体传递压强的规律)：加在密闭静止液体上的压强，能够大小不变地由液体向各个方向传递． (4)连通器原理：在连通器中，同一种液体(中间液体不间断)的同一水平面上的压强是相等的． 【说明】 计算的主要依据是静力学知识． 【例1】 如图所示，竖直放置的弯曲管A端开口，B端封闭，密度为ρ的液体将两段空气封闭在管内，管内液面高度差分别为h1、h2和h3，则B端气体的压强为(已知大气压强为p0)( )
A．p0－ρg(h1＋h2－h3) B．p0－ρg(h1＋h3) C．p0－ρg(h1＋h3－h2) D．p0－ρg(h1＋h2) 【解析】 由图中液面的高度关系可知，p0＝p2＋ρgh3和 p2＝p1＋ρgh1，由此解得p1＝p0－ρg(h1＋h3) 【答案】 B 【易错点】 很多学生会错误认为 p0＜p2和 p2＜p1，此外图中 h2是一个干扰条件，而实际上中间气体的压强与中间两液面的高度差无关． 二、压强计算的基本方法 基本方法，实质为受力分析，即受力分析的三种表现． 1．液面法 选取一个假想的液体薄面(其自重不计)为研究对象；分析液面两侧受力情况，建立力的平衡方程；消去横截面积，得到液面两侧的压强平衡方程；求得气体压强． 【例2】 如图所示，在竖直平面内倾斜放置的U形管，管的一端封闭，内有一段空气柱，U形管的倾角为θ，U形管内水银柱长度L1、L2，如图所示，已知水银密度为ρ，大气压强为p0，则封闭段空气柱的压强为________．
【解析】 本题若选取如图所示的AB作为等压强的液面，从理论上来说是可以的，但是B至右管液面的高度差不知，无法求出．
若选取C作为液面，则左右两侧的压强应该相等，即有p＋ρgasinθ＋ρgL2cosθ＝p0＋
ρgL1sinθ＋ρgasinθ，解得p＝p0＋ρg(L1sinθ－L2cosθ)．
【答案】 p0＋ρg(L1sinθ－L2cosθ) 2．平衡法 欲求用固体(如活塞等)封闭在静止容器中的气体压强，应对固体(如活塞等)进行受力分析，然后根据力的平衡条件求解． 【例3】 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的压强等于( )
A．p0＋mgcosθS B.p0cosθ＋mgScosθ C．p0＋mgcos2θS D．p0＋mgS 【解析】 为求气体的压强，应以封闭气体的圆板为研究对象，圆板受力如图所示，封闭气体对圆板的压力垂直圆板的下表面．由竖直方向合力为零，得
pScosθ·cosθ＝mg＋p0S 得p＝p0＋mgS
【答案】 D 3．动力学法 当封闭气体所在的系统处于力学非平衡状态时，欲求封闭气体的压强，首先要恰当地选择对象(如与气体相关联的液柱、固体等)，并对其进行正确的受力分析(特别注意分析内、外气体的压力)，然后应用牛顿第二定律列方程求解． 【例4】 试管内封有一定质量的气体，静止时气柱长为L0，大气压强为p0，其他尺寸如图所示．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，设温度不变，管横截面积为S，水银密度为ρ， 则转动时管内被封气体的压强为( )
A．p0＋ρL1ω2(L2＋L0－L＋L12) B．p0＋ρL1ω2(L2＋L12) C．p0＋ρgL1 D.L0Lp0 【解析】 以水银柱为研究对象，水平方向受力为向右的p0S，向左的pS，由牛顿第二定律，知pS－p0S＝ma＝mω2(L1＋L2＋L0－L－L12)，p＝p0＋ρL1ω2(L2＋L0－L＋L12)；若以被封
闭气体为研究对象，由等温变化可知，p0L0S＝pLS，解得p＝L0Lp0.
【答案】 AD 三、压强的微观解释 1．决定压强的两个微观因素 p＝23nEk为理想气体对器壁的压强公式，其揭示出压强这一宏观量的微观本质．压强公式表明，气体的压强决定于分子的数密度n和分子的平均平动动能Ek，并与二者的乘积成正比． 【例5】 喷雾器内有10 L水，上部封闭有1 atm的空气2 L．如图所示，关闭喷雾阀门，用打气筒向喷雾器内再充入1 atm的空气3 L(设外界环境温度一定，空气可看作理想气体)．
(1)当水面上方气体温度与外界温度相等时，求气体压强，并从微观上解释气体压强变化的原因． (2)打开喷雾阀门，喷雾过程中封闭气体可以看成等温膨胀，此过程气体是吸热还是放热？简要说明理由． 【解析】 (1)设气体初态压强为p1＝1 atm，体积为V1＝2 L＋3 L＝5 L；末态压强为p2，体积为V2＝2 L，由玻意耳定律p1V1＝p2V2 ，代入数据得p2＝2.5 atm
微观解释：温度不变，分子平均动能不变，单位体积内分子数增加，所以压强增加． (2)吸热．气体对外做功而内能不变，根据热力学第一定律，可知气体吸热． 【名师点拨】 本题对压强的微观解释是从分子的数密度n和分子的平均平动动能Ek
(即温度)两个方面解释的，有些考生在回答时，找不出答题要点，是对压强的微观因素的两个原因不知，不知道为什么要从这两个方面解释． 2．分子速率是从双重意义上来影响碰撞效果的 p＝23nEk，p＝13nmv2为理想气体对器壁的压强公式，它们揭示出压强这一宏观量的微观本质．压强公式表明，气体的压强决定于分子的数密度n和分子的平均平动动能Ek，并与二者的乘积成正比．这一结论，是根据分子动理论，从压强是大量分子对器壁碰撞的平均效果这一基本分析得出的，当然很容易从分子与器壁碰撞的角度来理解它．p＝23nEk表明当分子平均平动动能一定时，数密度n越大则压强p越大，这是因为n越大时，单位时间内撞击到器壁上的分子数越多，故器壁受到的压强越大；当n一定时，Ek越大则p越大，这是因为Ek越大，v2越大，从而使器壁所受压强p越大．可见分子速率是从双重意义上来影响碰撞效果的：一方面分子运动越快，单位时间内分子碰撞器壁的次数越多；另一方面，分子运动越快，每次碰撞时施于器壁的冲量也越大． 【例6】 下列说法正确的是( ) A．气体的内能是分子热运动的动能和分子间的势能之和 B．气体的温度变化时，其分子平均动能和分子间势能也随之改变 C．功可以全部转化为热，但热量不能全部转化为功 D．热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体 E．一定量的气体，在体积不变时，分子每秒平均碰撞次数随着温度降低而减小 F．一定量的气体，在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而增加 【答案】 ADEF 四、压强的产生与理解 1．源于压强的基本概念
压强的基本概念为p＝FS，大气压从压强定义出发可理解为大气自身重力产生的． 【例7】 已知地球半径约为6.4×106m，空气的摩尔质量约为29×10－3kg/mol，一个标准大气压约为1.0×105Pa，利用以上数据可估算出地球表面大气在标准状况下的体积为( ) A．4×1016 m3 B．4×1018 m3 C．4×1020 m3 D．4×1022 m3
【解析】 大气压是由大气重量产生的．大气压强p＝FS＝mgS＝mg4πR2，带入数据可得地
球表面大气质量m＝5.2×1018kg.标准状态下1 mol气体的体积为V0＝22.4×10－3m3，故地球表面大气体积为V＝mm0V0＝5.2×101829×10－3×22.4×10－3m3＝4×1018 m3，B项对． 【答案】 B 【名师点拨】 本题源于1984年全国普通高等学校招生统一考试物理试题原题如下：估算地球大气层空气的总重量．(最后结果取1位有效数字)，(答案：5×1019N)．可谓老题
新编． 2．从分子动理论的角度理解大气压强 前面说大气压是大气自身重力产生的，这与在地球表面任取一部分气体的压强约为1.013×105Pa是不矛盾的，这时的压强是大气压的一部分，已经具有由重力产生压强的属性，不可再由取出部分的气体重力产生的．这个压强可从分子动理论的角度理解，即气体分子的碰撞产生的． 【例8】 一位质量为60 kg的同学为了表演“轻功”，他用打气筒给4只相同的气球充以相等质量的空气(可视为理想气体)，然后将这4只气球以相同的方式放在水平放置的木板上，在气球的上方放置一轻质塑料板，如图所示．
(1)关于气球内气体的压强，下列说法正确的是( ) A．大于大气压强 B．是由于气体重力而产生的 C．是由于气体分子之间的斥力而产生的 D．是由于大量气体分子的碰撞而产生的 (2)在这位同学慢慢站上轻质塑料板中间位置的过程中，球内气体温度可视为不变．下列说法正确的是( ) A．球内气体体积变大 B．球内气体体积变小 C．球内气体内能变大 D．球内气体内能不变 (3)为了估算气球内气体的压强，这位同学在气球的外表面涂上颜料，在轻质塑料板面和气球一侧表面贴上间距为2.0 cm的方格纸．表演结束后，留下气球与方格纸接触部分的“印迹”如图所示．若表演时大气压强为1.013×105Pa，取g＝10 m/s2，则气球内气体的压强为________ Pa.(取4位有效数字)
气球在没有贴方格纸的下层木板上也会留下“印迹”，这一“印迹”面积与方格纸上留下的“印迹”面积存在什么关系？ 【解析】 (1)由于气球对球内气体的作用，球内气体压强大于大气压强，A选项正确，B选项错误；根据气体的压强的微观理论，可知C选项错误，D选项正确． (2)由于可视为理想气体，则pVT＝C，T不变，p增大，V减小，A选项错误，B选项正