2018届高三物理第二轮复习：热学 学案

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2

240.0cm 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2

l ，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2

240.0cm 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2

l ，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：2112

2S 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：

2

211T 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 cmHg

p 0＝56

p 1′＝80 cmHg 。