高中物理方法及易错内容专题分析:热学 下载本文

【分析解答】因为所给的是V-T图,A,B,C三点的温度体积都不一样,要想比较三个状态的压强,可以利用V-T图上的等压线辅助分析。

在V-T图上,等压线是一条延长线过原点的直线,可以通过A,B,C三点做三条等压线分别表示三个等压过程,如图7-4所示。一定质量的理想气体在等压过程中压强保持不变,体积与温度成正比,为了比较三个等压线所代表的压强的大小,可以做一条等温线(亦可作一条等容线,方法大同小异,以下略),使一个等温过程与三个等压过程联系起来,等温线(温度为T')与等压线分别交于A',B',C',在等温过程中,压强与体积成反比(玻意耳定律),从图上可以看出:VA'>VB'>VC',所以可以得出结论:pA'<pB'<pC’,而A与A',B与B',C与C分别在各自的等压线上,即pA=pA',pB=pB',pC=pC’,所以可以得出结论,即pA<pB<pC,所以正确答案为A。

例4 如图7-5,A,B是体积相同的气缸,B内有一导热的、可在气缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞C,D为不导热的阀门。起初,阀门关闭,A内装有压强p1=2.0×105a温度T1=300K的氮气。B内装有压强P2=1.0×105Pa,温度T2=600K的氧气。打开阀门D,活塞C向右移动,最后达到平衡,以V1和V2分别表示平衡后氮气和氧气的体积,则V1∶V2=______(假定氧气和氮气均为理想气体,并与外界无热交换,连接气缸的管道体积可忽略)

【错解】开始是平衡状态,未态还是平衡状态,由理想气体状态方

此题答案为1∶4。

【错解原因】理想气体状态方程或气体定律,针对的对象应为一定质量的理想气体,而不能是两种(或两部分)气体各自的状态,必须是一定质量的理想气体初、末两种状态之间满足的关系,上述解法把两部分气体的p1,p2,T1,T2与一定质量的气体前后两种状态的p1,p'1,T1,T'1混为一谈,以致出现完全相反的结论。

【分析解答】对于A容器中的氮气,其气体状态为: p1=2.0×105pa V1=V T1=300K P'1=P V'1=V1(题目所设) T'1=T 由气体状态方程可知:

对于B容器中的氧气,其气体状态为: p2=1.0×105pa V2=V T2=600K p'2=p V'2=V2(题目所设) T’2=T 由气态方程可知

联立①②消去T,V可得:

此题的正确答案为V1∶V2=4∶1

【评析】解决有关两部分气体相关联的问题时,要注意两方面的问题。首先,要把两部分气体分开看待,分别对每一部分气体分析出初、未状态的p,V,T情况,分别列出相应的方程(应用相应的定律、规律)切不可将两部分气体视为两种状态。

其次,要找出两部分气体之间的联系,如总体积不变,平衡时压强相等,等等。例如本题中,阀门关闭时两边气体体积相等,阀门打开两边气体压强相等,温度相等,利用这些关系,可以消去方程中的未知因素,否则,也解不出正确结果。

例5 如图7-6所示,一个横截面积为S的圆筒型容器竖直放置,金属圆板A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A与容器内壁之间的摩擦,若大气压强为P0,则被圆板封闭在容器中气体的压强p等于( )

【错解】错解一:因为圆板下表面是倾斜的,重力产生的压强等于

错解三:大气压p0可以向各个方向传递,所以气体压强里应包括p0,

【错解原因】重力产生的压强,压力都应该是垂直于接触面方向,所以重力产生压强应是重力的分力Mg/cosθ,而不是Mg,错解一是对压力这个概念理解不对。

错解二虽然注意到重力的分力Mg/cosθ产生压强,但没有考虑到面

错解三在分解重力时错了,重力的一个分力应是Mg/cosθ而不是Mgcosθ,因为另一个分力一定要垂直斜板的竖直面,如图7-7。所以重

【分析解答】以金属圆板A为对象,分析其受力情况,从受力图7-8可知,圆板A受竖直向下的力有重力Mg、大气压力p0S,竖直向上的