《高中物理课件：《查理定律和盖-吕萨克定律》（沪科版选修3-3）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理课件：《查理定律和盖-吕萨克定律》（沪科版选修3-3）（72页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、【典例典例1 1】如图所示甲、乙为一定质量的某种气体的等容如图所示甲、乙为一定质量的某种气体的等容或等压变化图像，关于这两个图像的正确说法是或等压变化图像，关于这两个图像的正确说法是A.A.甲是等压线，乙是等容线甲是等压线，乙是等容线B.B.乙图中乙图中p-tp-t线与线与t t轴交点对应的温度是轴交点对应的温度是-273.15 -273.15 ，而，而甲图中甲图中V-tV-t线与线与t t轴的交点不一定是轴的交点不一定是-273.15 -273.15 C.C.由乙图可知，一定质量的气体，在任何情况下都是由乙图可知，一定质量的气体，在任何情况下都是p p与与t t成直线关系成直线关系D.D.乙
2、图表明随温度每升高乙图表明随温度每升高1 1 ，压强增加相同，但甲图，压强增加相同，但甲图随温度的升高压强不变随温度的升高压强不变【思路点拨思路点拨】V-tV-t线或线或p-tp-t线特点，可先由线特点，可先由V-TV-T、p-Tp-T及及T=t+273.15T=t+273.15推出推出V-tV-t及及p-tp-t的函数关系，再加以判定的函数关系，再加以判定. .【自主解答自主解答】选选A A、D.D.由查理定律由查理定律p=CT=Cp=CT=C（t+273.15t+273.15）及）及盖盖吕萨克定律吕萨克定律V=CT=CV=CT=C（t+273.15t+273.15）可知，甲图是等压）可知，
3、甲图是等压线，乙图是等容线，故线，乙图是等容线，故A A正确；由正确；由“外推法外推法”可知两种图可知两种图线的反向延长线与线的反向延长线与t t轴的交点温度为轴的交点温度为-273.15 -273.15 ，即热力，即热力学温度的学温度的0 K0 K，故，故B B错；查理定律及盖错；查理定律及盖吕萨克定律是气吕萨克定律是气体的实验定律，都是在温度不太低、压强不太大的条件体的实验定律，都是在温度不太低、压强不太大的条件下得出的，当压强很大，温度很低时，这些定律就不成下得出的，当压强很大，温度很低时，这些定律就不成立了，故立了，故C C错；由于图线是直线，故错；由于图线是直线，故D D正确正确.
4、.【典例典例2 2】如图所示如图所示, ,两端封闭粗细均匀、竖直两端封闭粗细均匀、竖直放置的玻璃管内有一段长为放置的玻璃管内有一段长为h h的水银柱的水银柱, ,将管内将管内气体分为两部分气体分为两部分. .已知已知l l2 2=2l=2l1 1, ,若使两部分气体若使两部分气体同时升高相同的温度同时升高相同的温度, ,管内水银柱将如何运动管内水银柱将如何运动? ?( (设原来温度相同设原来温度相同) )【思路点拨思路点拨】本题可按以下思路进行解题本题可按以下思路进行解题: :【标准解答标准解答】此类问题的解答方法一般有此类问题的解答方法一般有“假设法假设法”和和“极限法极限法”两种两种. .
5、假设法假设法: :先假设管内水银柱相对玻璃管不动先假设管内水银柱相对玻璃管不动, ,即两段空气即两段空气柱体积不变柱体积不变, ,用查理定律求得两气柱压强增量用查理定律求得两气柱压强增量pp1 1和和pp2 2, ,进而比较压强增量的大小进而比较压强增量的大小. .若若pp1 1=p=p2 2, ,水银柱不会移动水银柱不会移动; ;若若pp1 1pp2 2, ,水银柱向上移动水银柱向上移动; ;若若pp1 1ppp2 2, ,即即p p1 1比比p p2 2减小得快时减小得快时, ,水水银柱向下移动银柱向下移动; ;当当pp1 1pp+hp2 2,T,T1 1=T=T2 2,T,T1 1=T=
6、T2 2, ,所以所以p p1 1pp2 2, ,即水银柱向上移动即水银柱向上移动. .(2)(2)利用图像利用图像: :首先在同一首先在同一p-Tp-T图线上画出两段气柱的等容图线上画出两段气柱的等容图线图线, ,如图所示如图所示. .由于两气柱在相同温度由于两气柱在相同温度T T1 1下压强不同下压强不同, ,所以它们等容线的所以它们等容线的斜率也不同斜率也不同, ,气柱气柱l l1 1的压强较大的压强较大, ,等容线的斜率也较大等容线的斜率也较大. .从从图中可以看出图中可以看出, ,当两气柱升高相同温度当两气柱升高相同温度TT时时, ,其压强的增其压强的增量量pp1 1pp2 2, ,
7、所以水银柱向上移动所以水银柱向上移动. .极限法极限法:(1):(1)由于管上段气柱压强由于管上段气柱压强p p2 2较下段气柱压强较下段气柱压强p p1 1小小, ,设想设想p p2 20,0,即管上部认为近似为真空即管上部认为近似为真空, ,于是立即得到：温于是立即得到：温度度T T升高升高, ,水银柱向上移动水银柱向上移动. .(2)(2)假设两部分气体温度降低到假设两部分气体温度降低到0 K,0 K,则上下两部分气体的则上下两部分气体的压强均为零压强均为零, ,故降低相同温度时水银柱下降故降低相同温度时水银柱下降, ,那么升高相那么升高相同温度水银柱会上升同温度水银柱会上升. .1.1
8、.对于一定质量的气体对于一定质量的气体, ,在体积不变时在体积不变时, ,压强增大到原来压强增大到原来的二倍的二倍, ,则气体温度的变化情况是（则气体温度的变化情况是（ ）A.A.气体的摄氏温度升高到原来的二倍气体的摄氏温度升高到原来的二倍B.B.气体的热力学温度升高到原来的二倍气体的热力学温度升高到原来的二倍C.C.气体的摄氏温度降为原来的一半气体的摄氏温度降为原来的一半D.D.气体的热力学温度降为原来的一半气体的热力学温度降为原来的一半【解析解析】选选B.B.一定质量的气体体积不变时一定质量的气体体积不变时, ,压强与热力学压强与热力学温度成正比温度成正比, ,即即 得得 B B正确正确.
9、 .2.2.一定质量的气体保持压强不变一定质量的气体保持压强不变, ,它从它从0 0 升到升到5 5 的的体积增量为体积增量为VV1 1; ;从从10 10 升到升到15 15 的体积增量为的体积增量为VV2 2, ,则（则（ ）A.VA.V1 1=V=V2 2 B.VB.V1 1VV2 2C.VC.V1 1VVVC CC.VC.VB B=V=VC C D.VD.VA AVVC C【解析解析】选选A.AA.A沿直线到沿直线到B B是等容过程是等容过程, ,因此因此V VA A=V=VB B, ,故故A A项正项正确确; ;连接连接OCOC可知可知, ,直线直线OCOC的斜率比直线的斜率比直线O
10、BOB的斜率小的斜率小, ,因此因此V VB BVVC C,V,VA AVVC C, ,故故B B、C C、D D均错误均错误. .3.3.一定质量的理想气体一定质量的理想气体V-tV-t图像如图所示图像如图所示, ,在气体由状态在气体由状态A A变化到状态变化到状态B B的过程中的过程中, ,气体的压强（气体的压强（ ）A.A.一定不变一定不变B.B.一定减小一定减小C.C.一定增加一定增加D.D.不能判定怎样变化不能判定怎样变化【解析解析】选选D.D.若若BABA的延长线交于的延长线交于t t轴上轴上-273.15 -273.15 ，则是等压变化则是等压变化, ,气体压强一定不变气体压强一
11、定不变. .若与若与t t轴交点位于轴交点位于-273.15 -273.15 的右方的右方, ,则气体的压强一定减小，若与则气体的压强一定减小，若与t t轴轴交点位于交点位于-273.15 -273.15 的左方，则气体的压强一定增大的左方，则气体的压强一定增大. .4.4.对于一定质量的气体对于一定质量的气体, ,以下说法正确的是（以下说法正确的是（ ）A.A.气体做等容变化时气体做等容变化时, ,气体的压强和温度成正比气体的压强和温度成正比B.B.气体做等容变化时气体做等容变化时, ,温度升高温度升高1 ,1 ,增加的压强是原来增加的压强是原来压强的压强的1/2731/273C.C.气体做
12、等容变化时气体做等容变化时, ,气体压强的变化量与温度的变化量气体压强的变化量与温度的变化量成正比成正比D.D.由查理定律可知由查理定律可知, ,等容变化中等容变化中, ,气体温度从气体温度从t t1 1升高到升高到t t2 2时时, ,气体压强由气体压强由p p1 1增加到增加到p p2 2, ,且且p p2 2=p=p1 11+(t1+(t2 2-t-t1 1)/273)/273【解析解析】选选C.C.一定质量的气体做等容变化一定质量的气体做等容变化, ,气体的压强气体的压强跟热力学温度成正比跟热力学温度成正比, ,跟摄氏温度不成正比关系跟摄氏温度不成正比关系, ,选项选项A A错错; ;
13、根据公式根据公式p pt t=p=p0 0(1+t/273),(1+t/273),其中其中p p0 0是是0 0 时的压强时的压强 B B选项错误选项错误. .由公式由公式 得选项得选项C C正确正确.D.D项中项中 得得故故D D项错误项错误. .5.5.（20102010海口高二检测）如图，海口高二检测）如图，某同学用封有气体的玻璃管来测绝某同学用封有气体的玻璃管来测绝对零度，当容器水温是对零度，当容器水温是3030刻度线时，刻度线时，空气柱长度为空气柱长度为30 cm30 cm，当水温是，当水温是9090刻刻度线时，空气柱的长度是度线时，空气柱的长度是36 cm36 cm，则该同学测得的
14、绝对，则该同学测得的绝对零度相当于刻度线（零度相当于刻度线（ ）A.-273 B.-270A.-273 B.-270C.-268 D.-271C.-268 D.-271【解析解析】选选B.B.由等压变化知由等压变化知 所以有所以有 即即 T=300T=300，所以绝对零度应是，所以绝对零度应是30-300=30-300=-270-270，B B对对. .二、非选择题（本大题共二、非选择题（本大题共3 3小题，共小题，共2525分）分）6.(66.(6分分) )汽车行驶时轮胎的胎压太高容易造成爆胎事故汽车行驶时轮胎的胎压太高容易造成爆胎事故, ,太低又会造成耗油量上升太低又会造成耗油量上升. .
15、已知某型号轮胎能在已知某型号轮胎能在-40 -40 90 90 范围内正常工作范围内正常工作, ,为使轮胎在此温度范围内工作时为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过的最高胎压不超过3.5 atm,3.5 atm,那么那么, ,在在t=20 t=20 时给该轮胎时给该轮胎充气充气, ,充气后的胎压最大为多少充气后的胎压最大为多少?(?(设轮胎的体积不变设轮胎的体积不变).).【解析解析】对于胎内气体对于胎内气体T T1 1=(273+20) T=293 K=(273+20) T=293 KT T2 2=(273+90) T=363 K=(273+90) T=363 Kp p2 2=3.5
16、atm=3.5 atm由查理定律由查理定律 得得 p p1 1=2.83 atm.=2.83 atm.答案答案: :2.83 atm2.83 atm7.7.（20102010山东高考）山东高考）（1010分）太阳能空气集热分）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，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明玻璃板，集热器容积为器容积为V V0 0，开始时内部封闭气体的压强为，开始时内部封闭气体的压强为p p0 0. .经过太阳经过太阳暴晒，气体温度由暴晒，气体温度由T T0 0=300K=300K升至升至T T1 1=350K.=350K.（1 1）求此时气体的压强）求此时气体
17、的压强. .（2 2）保持）保持T T1 1=350K=350K不变，缓慢抽出部分气体，使气体压不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到强再变回到p p0 0. .求集热器内剩余气体的质量与原来总质量求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值的比值. .判断在抽气过程中剩余气体是吸热还是放热，并判断在抽气过程中剩余气体是吸热还是放热，并简述原因简述原因. .【解析解析】（1 1）设升温后气体的压强为）设升温后气体的压强为p p1 1，由查理定律得，由查理定律得 代入数据得代入数据得 （2 2）抽气过程可视为等温膨胀过程，设膨胀后的总体积）抽气过程可视为等温膨胀过程，设膨胀后的总体积为为V V
18、，由玻意耳定律得，由玻意耳定律得p p1 1V V0 0=p=p0 0V V 联立解得联立解得 设剩余气体的质量与原来气体的总质量之比为设剩余气体的质量与原来气体的总质量之比为K K，由题意，由题意得得 联立解得联立解得 抽气过程中剩余气体吸热抽气过程中剩余气体吸热. .因为抽气过程可想象成剩余气因为抽气过程可想象成剩余气体的等温膨胀，因温度不变，内能不变，而剩余气体膨体的等温膨胀，因温度不变，内能不变，而剩余气体膨胀对外做功，所以根据热力学第一定律可知剩余气体要胀对外做功，所以根据热力学第一定律可知剩余气体要吸热吸热. .答案：答案：（1 1） （2 2） 吸热，原因见解析吸热，原因见解析8
19、.(98.(9分分) )如图所示如图所示, ,汽缸中封闭着温度为汽缸中封闭着温度为100 100 的空气的空气, ,一一重物用绳索经滑轮跟汽缸中活塞相连接重物用绳索经滑轮跟汽缸中活塞相连接, ,重物和活塞都处重物和活塞都处于平衡状态于平衡状态, ,这时活塞离汽缸底的高度为这时活塞离汽缸底的高度为10 cm,10 cm,如果缸内如果缸内空气变为空气变为0 ,0 ,重物将上升多少厘米重物将上升多少厘米? ?【解析解析】汽缸中气体发生的是等压变化汽缸中气体发生的是等压变化, ,初状态初状态V V1 1=10S,=10S,T T1 1=373 K;=373 K;末状态末状态V V2 2=lS,T=lS
20、,T2 2=273 K.=273 K.由由 得得V V2 2=7.32S=7.32S即活塞到缸底的距离为即活塞到缸底的距离为7.32 cm7.32 cm所以重物将上升所以重物将上升l=(10-7.32)cm=2.68 cm.l=(10-7.32)cm=2.68 cm.答案：答案：2.68 cm2.68 cm1.1.如图所示如图所示, ,四个两端封闭、粗细均匀的玻璃管内的空气四个两端封闭、粗细均匀的玻璃管内的空气被一段水银柱隔开被一段水银柱隔开, ,按图中标明的条件按图中标明的条件, ,当玻璃管水平放当玻璃管水平放置时置时, ,水银柱处于静止状态水银柱处于静止状态. .如果管内两端的空气都升高如
21、果管内两端的空气都升高相同的温度相同的温度, ,则水银柱向左移动的是（则水银柱向左移动的是（ ）【解析解析】选选C C、D.D.假设升温后假设升温后, ,水银柱不动水银柱不动, ,则压强要增加则压强要增加, ,由查理定律有由查理定律有, ,压强的增加量压强的增加量 而各管原来而各管原来p p相相同同, ,所以所以 即即T T高高,p,p小小, ,也就可以确定水银柱应也就可以确定水银柱应向温度高的方向移动向温度高的方向移动, ,故故C C、D D项正确项正确. .2.2.某水银气压计的玻璃管顶部高出水银某水银气压计的玻璃管顶部高出水银槽液面槽液面1 m1 m，如图所示，如图所示. .因上部混入少
22、量因上部混入少量空气，使其读数不准，当气温为空气，使其读数不准，当气温为27 27 时，时，标准气压计读数为标准气压计读数为76 cmHg76 cmHg时，该气压计时，该气压计读数为读数为70 cmHg.70 cmHg.若在气温为若在气温为-3 -3 时，用时，用该气压计测量气压，读数仍为该气压计测量气压，读数仍为70 cmHg,70 cmHg,则实际气压为多则实际气压为多少少cmHgcmHg？【解析解析】初态：初态：p p1 1= =（76-7076-70） cmHg=6 cmHg,TcmHg=6 cmHg,T1 1=300 K=300 K末态：末态：p p2 2=(p=(p0 0-70)
23、cmHg-70) cmHg，T T2 2=270 K=270 K由查理定律由查理定律 得得 p p0 0=75.4 cmHg.=75.4 cmHg.答案：答案：75.4 cmHg75.4 cmHg3.3.电灯泡内充有氮、氩混合气体电灯泡内充有氮、氩混合气体, ,如果要使灯泡内的混合如果要使灯泡内的混合气体在气体在500 500 时的压强不超过一个大气压时的压强不超过一个大气压, ,则在则在20 20 的的室温下充气室温下充气, ,电灯泡内气体压强至多能充到多少电灯泡内气体压强至多能充到多少? ?【解析解析】忽略灯泡容积的变化忽略灯泡容积的变化, ,气体为等容变化气体为等容变化, ,找出找出气体
24、的初、末状态气体的初、末状态, ,运用查理定律的两种表述皆可求解运用查理定律的两种表述皆可求解. .解法一解法一: :灯泡内气体初、末状态的参量为灯泡内气体初、末状态的参量为气体在气体在500 500 时时,p,p1 1=1 atm,T=1 atm,T1 1=(273+500)K=773 K.=(273+500)K=773 K.气体在气体在20 20 时时, ,热力学温度为热力学温度为T T2 2=(273+20)K=293 K.=(273+20)K=293 K.由查理定律由查理定律 得得 解法二解法二: :设设t t1 1=500 =500 时气体的压强为时气体的压强为p p1 1,t,t2
25、 2=20 =20 时气体时气体的压强为的压强为p p2 2,0 ,0 时气体的压强为时气体的压强为p p0 0. .由查理定律由查理定律 可得可得 所以所以 故故 答案答案: :0.38 atm0.38 atm4.4.如图如图( (甲甲) )是一定质量的气体由状态是一定质量的气体由状态A A经过状态经过状态B B变为变为状态状态C C的的V-TV-T图像图像. .已知气体在状态已知气体在状态A A时的压强是时的压强是1.51.510105 5 Pa. Pa.(1)(1)说出说出ABAB过程中压强变化的情形过程中压强变化的情形, ,并根据图像提供并根据图像提供的信息的信息, ,计算图中计算图中
26、T TA A的温度值的温度值. .(2)(2)请在图请在图( (乙乙) )坐标系中坐标系中, ,作出由状态作出由状态A A经过状态经过状态B B变为变为状态状态C C的的p-Tp-T图像图像, ,并在图线相应位置上标出字母并在图线相应位置上标出字母A A、B B、C.C.如果需要计算才能确定有关坐标值如果需要计算才能确定有关坐标值, ,请写出计算过程请写出计算过程. .【解析解析】(1)(1)由题图由题图( (甲甲) )可以看出可以看出,B,B与与A A的连线的延长线的连线的延长线过原点过原点O,O,所以所以ABAB是一个等压变化过程是一个等压变化过程, ,即即p pA A=p=pB B. .根据根据盖盖吕萨克定律可得吕萨克定律可得: : 所以所以 (2)(2)由题图由题图( (甲甲) )可知可知, ,由由BCBC是等容变化是等容变化, ,根据查理定律根据查理定律得得: : 所以所以 则可画出由状态则可画出由状态ABCABC的的p-Tp-T图像如图所示图像如图所示. .答案答案: :(1)200 K (2)(1)200 K (2)见解析见解析同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全
