专题06 气体、固体和液体-2021-2022学年高二物理下学期期末考点大串讲（人教版2019）（解析版）

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专题 06 气体、固体和液体

【思维导图】

【知识详解】

一、气体状态变化的图像问题

1．一定质量的气体不同图像的比较

类别特点(其中 C为常量)举例

pV pV＝CT，即 pV 之积越大的等温线温度越高，线离原点越远

pp＝CT，斜率 k＝CT，即斜率越大，温度越高

pT p＝T，斜率 k＝，即斜率越大，体积越小

VT V＝T，斜率 k＝，即斜率越大，压强越小

[注意]　上表中各个常量“C”意义有所不同。可以根据 pV＝nRT 确定各个常量“C”的意义。

2．气体状态变化图像的分析方法

(1)明确点、线的物理意义：求解气体状态变化的图像问题，应当明确图像上的点表示一定质量的理想气体

的一个平衡状态，它对应着三个状态参量；图像上的某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态

变化的一个过程。

(2)明确图像斜率的物理意义：在 VT 图像(pT 图像)中，比较两个状态的压强(或体积)大小，可以比较这两个

状态到原点连线的斜率的大小，其规律是：斜率越大，压强(或体积)越小；斜率越小，压强(或体积)越大。

(3)明确图像面积的物理意义：在 pV 图像中，pV 图线与 V轴所围面积表示气体对外界或外界对气体所做的

功。

【例 1】如图所示，一汽缸固定在水平地面上，用重力不计的活塞封闭着一定质量的气体。已知汽缸不漏

气，活塞移动过程中与汽缸内壁无摩擦。初始时，外界大气压强为 p0，活塞紧压小挡板。现缓慢升高汽缸

内气体的温度，则下列图中能反映汽缸内气体的压强 p随热力学温度 T变化的图象是（　　）

A．B．

C．D．

【答案】B

【详解】当缓慢升高汽缸内气体温度时，开始一段时间气体发生等容变化，根据查理定律可知，缸内气体

的压强 p与汽缸内气体的热力学温度 T成正比，在 pT 图象中，图线是过原点的倾斜直线；当活塞开始离开

小挡板时，缸内气体的压强等于外界的大气压，气体发生等压膨胀，在 p-T图象中，图线是平行于 T轴的

直线。故选 B。

二、气体实验定律在气缸类模型中的应用

解决汽缸类问题的一般思路：

1.弄清题意，确定研究对象。一般研究对象分两类：一类是热学研究对象(一定质量的理想气体)；另一类

是力学研究对象(汽缸、活塞或某系统)。

2.分析清楚题目所述的物理过程，对热学研究对象分析清楚初、末状态及状态变化过程，依据气体实验定

律或理想气体状态方程列出方程；对力学研究对象要正确地进行受力分析，依据力学规律列出方程。

3.注意挖掘题目中的隐含条件，如几何关系、体积关系等，列出辅助方程。

4.多个方程联立求解。对求解的结果注意分析它们的合理性。

【例 2】如图所示，一上端封闭，下端开口的竖直圆筒形汽缸高为 H，用活塞封闭一定质量的理想气体。

轻弹簧的劲度系数为 k，上端与活塞连接，下端固定于水平地面，始终处于压缩状态。活塞与汽缸壁无摩

擦且气密性良好，整个装置处于静止状态时，活塞距汽缸上底高为 H。已知活塞横截面积为 S，汽缸质量

为M，活塞质量为 m，汽缸壁及活塞厚度可不计，大气的压强始终为。重力加速度为 g。

（1）求密闭气体的压强；

（2）若对汽缸施一竖直向上的拉力使其缓慢上升，至汽缸下端口刚好与活塞平齐时（密闭气体无泄漏且

气体温度始终不变），求拉力的大小 F。

（3）在（2）的结果下，弹簧与最初相比压缩量变化了多少？

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