《（江苏专版）2018版高中物理 第八章 气体 1 气体的等温变化学案 新人教版选修3-3》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（江苏专版）2018版高中物理 第八章 气体 1 气体的等温变化学案 新人教版选修3-3（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、11 1 气体的等温变化气体的等温变化学习目标 1.知道什么是等温变化.2.掌握玻意耳定律的内容，并能应用公式解决实际问题.3.理解气体等温变化的pV图象和p 图象1 V一、封闭气体压强的计算导学探究 (1)在图 1 中，C、D两处液面水平且等高，液体密度为，其他条件已标于图上，试求封闭气体A的压强图 1(2)在图 2 中，汽缸置于水平地面上，汽缸横截面积为S，活塞质量为m，设大气压强为p0，试求封闭气体的压强图 2答案 (1)同一水平液面C、D处压强相同，可得pAp0gh.(2)以活塞为研究对象，受力分析如图，由平衡条件得mgp0SpS则pp0.mg S知识梳理 封闭气体压强的计算方法主要有
2、：1取等压面法根据同种液体在同一水平液面处压强相等，在连通器内灵活选取等压面，由两侧压强相等列方程求气体压强2力平衡法2对于平衡态下用液柱、活塞等封闭的气体压强，可对液柱、活塞等进行受力分析，由F合0 列式求气体压强二、玻意耳定律导学探究 (1)玻意耳定律成立的条件是什么？(2)用p1V1p2V2解题时各物理量的单位必须是国际单位制中的单位吗？答案 (1)一定质量的气体，且温度不变(2)不必只要同一物理量使用同一单位即可知识梳理1玻意耳定律(1)内容：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比(2)公式：pVC或者p1V1p2V2.2成立条件玻意耳定律p1V1p2V2是实验定
3、律，只有在气体质量一定、温度不变的条件下才成立3常量的意义p1V1p2V2C该常量C与气体的种类、质量、温度有关，对一定质量的气体，温度越高，该常量C越大(选填“大”或“小”)三、pV图象导学探究 (1)如图 3 甲所示为一定质量的气体不同温度下的pV图线，T1和T2哪一个大？(2)如图乙所示为一定质量的气体不同温度下的p 图线，T1和T2哪一个大？1 V图 3答案 (1)T1T2 (2)T1T2知识梳理1pV图象：一定质量的气体等温变化的pV图象是双曲线的一支，双曲线上的每一个点均表示气体在该温度下的一个状态而且同一条等温线上每个点对应的p、V坐标的乘积是相等的一定质量的气体在不同温度下的等
4、温线是不同的双曲线，且pV乘积越大，温度就越高，图 4 中T2T1.3图 42p 图象：一定质量气体的等温变化过程，也可以用p 图象来表示，如图 5 所1 V1 V示等温线是过原点的倾斜直线，由于气体的体积不能无穷大，所以原点附近等温线应用虚线表示，该直线的斜率kpV，故斜率越大，温度越高，图中T2T1. 图 5一、封闭气体压强的计算例 1 如图 6 所示，活塞的质量为m，汽缸缸套的质量为M，通过弹簧吊在天花板上，汽缸内封有一定质量的气体缸套和活塞间无摩擦，活塞面积为S，大气压强为p0.则封闭气体的压强为( )图 6App0mg SBpp0MmgSCpp0Mg SDpmg S答案 C4解析 对
5、汽缸缸套进行受力分析，如图所示由平衡条件可得：p0SMgpS所以pp0Mg S故 C 项正确二、玻意耳定律的应用利用玻意耳定律解题的基本思路(1)明确研究对象，并判断是否满足玻意耳定律的条件(2)明确初、末状态及状态参量(p1、V1；p2、V2)(3)根据玻意耳定律列方程求解例 2 如图 7 所示，一根一端封闭的粗细均匀的细玻璃管，有一段h19 cm 的水银柱将一部分空气封闭在细玻璃管里当玻璃管开口向上竖直放置时(如图甲)，管内空气柱长L115 cm，当时的大气压强p076 cmHg.那么，当玻璃管开口向下竖直放置时(如图乙，水银没有流出)，管内空气柱的长度是多少？图 7答案 25 cm解析
6、设细玻璃管横截面积为S，开口向下竖直放置时空气柱的长度为L2.开口向上竖直放置时：空气柱的体积V1L1S压强p1p0ph(7619) cmHg95 cmHg开口向下竖直放置时空气柱的体积V2L2S压强p2p0ph(7619) cmHg57 cmHg根据玻意耳定律，有5p1V1p2V2代入数值可得L225 cm例 3 如图 8 所示，用销钉固定的活塞把导热汽缸分隔成两部分，A部分气体压强pA6.0105 Pa，体积VA1 L；B部分气体压强pB2.0105 Pa，体积VB3 L现拔去销钉，外界温度保持不变，活塞与汽缸间摩擦可忽略不计，整个过程无漏气，A、B两部分气体均为理想气体求活塞稳定后A部分
7、气体的压强图 8答案 3.0105 Pa解析 拔去销钉，待活塞稳定后，pApB根据玻意耳定律，对A部分气体，pAVApA(VAV)对B部分气体，pBVBpB(VBV)由联立得：pA3.0105 Pa.三、pV图象或p 图象1 V例 4 如图 9 所示，是一定质量的某种气体状态变化的pV图象，气体由状态A变化到状态B的过程中，气体分子平均速率的变化情况是( )图 9A一直保持不变B一直增大C先减小后增大D先增大后减小答案 D解析 由题图可知，pAVApBVB，所以A、B两状态的温度相等，在同一等温线上由于离原点越远的等温线温度越高，如图所示，所以从状态A到状态B，气体温度应先升高后降低，分子平均
8、速率先增大后减小6由玻意耳定律可知，pVC(常量)，其中C的大小与气体的质量、温度和种类有关，对同种气体质量越大、温度越高，C也越大，在pV图象中，纵坐标的数值与横坐标的数值的乘积越大；在p 图象中，斜率k也就越大1 V1(封闭气体压强的计算)如图 10 所示，竖直放置的 U 形管，左端开口右端封闭，管内有一段水银柱在右管内封闭有一定质量的气体两管液面高度差h为 10 cm，大气压强为 75 cmHg，求右侧封闭端空气柱的压强图 10答案 65 cmHg解析 pp0ph75 cmHg10 cmHg65 cmHg.2(玻意耳定律的应用)一定质量的气体，压强为 3 atm，保持温度不变，当压强减小
9、了 2 atm，体积变化了 4 L，则该气体原来的体积为( )A. L B2 L4 3C. L D3 L8 3答案 B解析 设该气体原来的体积为V1，由玻意耳定律得3V1(32)(V14)，解得V12 L.3(pV图象的理解)如图 11 所示，DABC表示一定质量的某种气体状态变化的一个过程，则下列说法正确的是( )7图 11ADA是一个等温过程BAB是一个等温过程CA与B的状态参量相同DBC体积减小，压强减小，温度不变答案 A解析 DA是一个等温过程，A 对；A、B两状态温度不同，AB的过程中 不变，则体积1 VV不变，此过程中气体的压强、温度会发生变化，B、C 错；BC是一个等温过程，V增
10、大，p减小，D 错4(玻意耳定律的应用)如图 12 所示，横截面积为 0.01 m2的汽缸内被重力G200 N 的活塞封闭了高 30 cm 的气体已知大气压p01.0105 Pa，现将汽缸倒转竖直放置，设温度不变，求此时活塞到缸底的高度图 12答案 45 cm解析 选活塞为研究对象初状态：汽缸开口向上时，受力分析如图甲所示p1p0 1.2105 PaG SV130S末状态：汽缸倒转开口向下时，受力分析如图乙所示8p2p0 0.8105 PaG SV2L2S由玻意耳定律得p1V1p2V2，解得L245 cm.题组一 封闭气体压强的计算1. 一端封闭的玻璃管倒插入水银槽中，管竖直放置时，管内水银面
11、比管外高h cm，上端空气柱长为L cm，如图 1 所示，已知大气压强为H cmHg，下列说法正确的是( )图 1A此时封闭气体的压强是(Lh) cmHgB此时封闭气体的压强是(Hh) cmHgC此时封闭气体的压强是(Hh) cmHgD此时封闭气体的压强是(HL) cmHg答案 B解析 取等压面法，选管外水银面为等压面，则由p气php0，得p气p0ph，即p气(Hh) cmHg，选项 B 正确2. 如图 2 所示，一圆筒形汽缸静置于水平地面上，汽缸缸体的质量为M，活塞(连同手柄)的质量为m，汽缸内部的横截面积为S，大气压强为p0.现用手握住活塞手柄缓慢向上提，不计汽缸内气体的质量及活塞与汽缸壁
12、间的摩擦，若汽缸刚提离地面时汽缸内气体的压强为p，则( )图 29App0 Bpp0mg Smg SCpp0 Dpp0Mg SMg S答案 D解析 对汽缸缸体受力分析得MgpSp0S，pp0，选 D.Mg S题组二 对pV图象或p 的考查1 V3如图 3 所示为一定质量的气体在不同温度下的两条p 图线由图可知( )1 V图 3A一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成正比B一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成反比CT1T2DT1T2答案 BD解析 一定质量的气体温度不变时，pV常量，所以其p 图线是过原点的直线，A 错误，1 VB 正确；对同一部分气体来说，体积相同时，温度越高
13、，压强越大，所以T1T2，D 正确4. 如图 4 所示是一定质量的某气体状态变化的pV图象，则下列说法正确的是( )图 4A气体做的是等温变化B气体的压强从A到B一直减小C气体的体积从A到B一直增大D气体的三个状态参量一直都在变答案 BCD解析 一定质量的气体的等温过程的pV图象即等温线是双曲线中的一支，显然题图所示AB图线不是等温线，AB过程不是等温变化过程，选项 A 错误；从AB图线可知气体从A状10态变为B状态的过程中，压强p在逐渐减小，体积V在不断增大，选项 B、C 正确；又因为该过程不是等温变化过程，所以气体的三个状态参量一直都在变化，选项 D 正确5如图 5 所示，一定质量的气体由
14、状态A变到状态B再变到状态C的过程，A、C两点在同一条双曲线上，则此变化过程中( )图 5A从A到B的过程温度升高B从B到C的过程温度升高C从A到C的过程温度先降低再升高DA、C两点的温度相等答案 AD题组三 玻意耳定律的应用6各种卡通形状的氢气球，受到孩子们的喜欢，特别是年幼的小孩，若小孩一不小心松手，氢气球会飞向天空，上升到一定高度会胀破，是因为( )A球内氢气温度升高 B球内氢气压强增大C球外空气压强减小 D以上说法均不正确答案 C解析 氢气球上升时，由于高空处空气稀薄，球外空气的压强减小，球内气体要膨胀，到一定程度时，气球就会胀破7如图 6 所示，某种自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细
15、管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量设温度不变，洗衣缸内水位升高，则细管中被封闭的空气( )图 6A体积不变，压强变小B体积变小，压强变大C体积不变，压强变大11D体积变小，压强变小答案 B解析 由题图可知空气被封闭在细管内，缸内水位升高时，气体体积减小；根据玻意耳定律，气体压强增大，B 选项正确8. 如图 7 所示，用弹簧将封闭有一定质量气体的汽缸通过活塞悬挂起来，不计活塞与缸壁间的摩擦，保持温度不变，当外界大气压强变化时，不发生改变的是( )图 7A封闭气体的压强B封闭气体的体积C弹簧的弹力D汽缸底部离地面的高度答案 C解析 以汽缸为研究对象，设大气压强为p0，则有p0SpSMg，p0变化，则p变化，因为温度不变，根据玻意耳定律，则V变化，A、B 错误；对整体有kx(Mm)g，弹簧的弹力不变，故活塞高度不变，又由于气体体积变化，则汽缸底部离地面的高度发生变化，C正确，D 错误9大气压强p01.0105 Pa.某容器的容积为 20 L，装有压强为 20105 Pa 的气体，如果保持气体温度不变，把容器的开关打开，待气体达到新的平衡
