G2 高中物理3-3 2.5气体实验定律 (Ⅱ)

学案5气体实验定律(Ⅱ)

[目标定位] 1.知道什么是等容变化，知道查理定律的内容和公式.2.知道什么是等压变化，知道盖·吕萨克定律的内容和公式.3.了解等容变化的p－T图线和等压变化的V－T图线及其物理意义.4.会用分子动理论和统计观点解释气体实验定律．

一、查理定律

[问题设计]

打足气的自行车在烈日下曝晒，常常会爆胎，原因是什么？

答案车胎在烈日下曝晒，胎内的气体温度升高，气体的压强增大，把车胎胀破．

[要点提炼]

1．等容变化：一定质量的某种气体，在体积不变时，压强随温度的变化叫做等容变化．2．查理定律

(1)内容：一定质量的气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成正比(填“正比”或“反比”)．

(2)表达式：p＝CT或p1

T1＝p2 T2.

(3)适用条件：气体的质量和体积不变．

3．等容线：p－T图象和p－t图象分别如图1甲、乙所示．

图1

4．从图1可以看出：p－T图象(或p－t图象)为一次函数图象，由此我们可以得出一个重要推论：一定质量的气体，从初状态(p、T)开始发生等容变化，其压强的变化量Δp与热力学

温度的变化量ΔT之间的关系为：Δp

ΔT＝p T.

[延伸思考]图1中斜率的不同能够说明什么问题？答案斜率与体积成反比，斜率越大，体积越小．

二、盖·吕萨克定律

1．等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度的变化叫做等压变化． 2．盖·吕萨克定律

(1)内容：一定质量的气体，在压强不变的情况下，体积V 与热力学温度T 成正比． (2)表达式：V ＝CT 或V 1T 1＝V 2T 2

.

(3)适用条件：气体的质量和压强不变．

3．等压线：V －T 图象和V －t 图象分别如图2甲、乙所示．

图2

4．从图2可以看出：V －T 图象(或V －t 图象)为一次函数图象，由此我们可以得出一个重要推论：一定质量的气体从初状态(V 、T )开始发生等压变化，其体积的变化量ΔV 与热力学温度的变化量ΔT 之间的关系为ΔV ΔT ＝V

T

.

[延伸思考] 图2中斜率的不同能够说明什么问题？ 答案 斜率与压强成反比，斜率越大，压强越小． 三、对气体实验定律的微观解释 [问题设计]

如何从微观角度来解释气体实验定律？

答案 从决定气体压强的微观因素上来解释，即气体分子的平均动能和气体分子的密集程度． [要点提炼]

1．玻意耳定律的微观解释

一定质量的某种理想气体，温度不变，分子的平均动能不变．体积减小，分子的密集程度增大，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增多，气体的压强增大． 2．查理定律的微观解释

一定质量的某种理想气体，体积不变，则分子的密集程度不变，温度升高，分子平均动能增大，分子撞击器壁的作用力变大，所以气体的压强增大． 3．盖·吕萨克定律的微观解释

一定质量的某种理想气体，温度升高，分子的平均动能增大，撞击器壁的作用力变大，而要使压强不变，则需使影响压强的另一个因素分子的密集程度减小，所以气体的体积增大．

一、查理定律的应用

例1 气体温度计结构如图3所示．玻璃测温泡A 内充有气体，通过细玻

璃管B 和水银压强计相连．开始时A 处于冰水混合物中，左管C 中水银面在O 点处，右管D 中水银面高出O 点h 1＝14 cm ，后将A 放入待测恒温槽中，上下移动D ，使C 中水银面仍在O 点处，测得D 中水银面高出O 点h 2＝44 cm.求恒温槽的温度(已知外界大气压为1个标准大气压，1个标准大气压等于76 cmHg)．

图3

解析 设恒温槽的温度为T 2，由题意知T 1＝273 K A 内气体发生等容变化，根据查理定律得 p 1T 1＝p 2T 2

① p 1＝p 0＋p h 1② p 2＝p 0＋p h 2③

联立①②③式，代入数据得 T 2＝364 K(或91 ℃)． 答案 364 K(或91 ℃) 二、盖·吕萨克定律的应用

例2 如图4所示，一端开口的钢制圆筒，在开口端上面放一活塞，活塞与筒壁间的摩擦及活塞的重力不计，现将其开口端向下，竖直缓慢地放入7 ℃的水中，在筒底与水面相平时，恰好静止在水中，这时筒内气柱长为14 cm ，当水温升高到27 ℃时，钢筒露出水面的高度为多少？(筒的厚度不计)

图4

答案 1 cm

解析 设钢筒露出水面的高度为h ，圆筒的横截面积为S . 当t 1＝7 ℃时，V 1＝14S ， 当t 2＝27 ℃时，V 2＝(14＋h )S ， 由等压变化规律V 1T 1＝V 2T 2，

得14280＝14＋h 300， 解得h ＝1 cm ，

即钢筒露出水面的高度为1 cm. 三、p －T 图象与V －T 图象的应用

例3 图5甲是一定质量的气体由状态A 经过状态B 变为状态C 的V －T 图象，已知气体在状态A 时的压强是1.5×105 Pa.

图5

(1)根据图象提供的信息，计算图中T A 的值．

(2)请在图乙坐标系中，作出气体由状态A 经状态B 变为状态C 的p －T 图象，并在图线相应位置上标出字母A 、B 、C ，如果需要计算才能确定有关坐标值，请写出计算过程． 解析 (1)根据盖·吕萨克定律可得V A T A ＝V B

T B

所以T A ＝V A V B T B ＝0.4

0.6×300 K ＝200 K.

(2)根据查理定律得p B T B ＝p C

T C

p C ＝T C T B p B ＝400300p B ＝43p B ＝4

3×1.5×105 Pa ＝2.0×105 Pa

则可画出由状态A →B →C 的p －T 图象如图所示． 答案 (1)200 K (2)见解析图 四、对气体实验定律的微观解释

例4 对一定质量的理想气体，下列说法正确的是( ) A ．体积不变，压强增大时，气体分子的平均动能一定增大 B ．温度不变，压强减小时，气体的密度一定减小 C ．压强不变，温度降低时，气体的密度一定减小 D ．温度升高，压强和体积可能都不变

解析 根据气体压强、体积、温度的关系可知，体积不变，压强增大时，气体的温度升高，气体分子的平均动能一定增大，选项A 正确；温度不变，压强减小时，气体体积增大，气体的密度减小，故选项B 正确；压强不变，温度降低时，体积减小，气体的密度增大，故选项C 错误；温度升高，压强、体积中至少有一个会发生改变，故选项D 错误． 答案 AB

1．(查理定律的应用)一定质量的气体，在体积不变的条件下，温度由0 ℃升高到10 ℃时，其压强的增量为Δp1，当它由100 ℃升高到110 ℃时，所增压强为Δp2，则Δp1与Δp2之比是()

A．10∶1 B．373∶273

C．1∶1 D．383∶283

2．(盖·吕萨克定律的应用)如图6所示，气缸中封闭着温度为100 ℃

的空气，一重物用轻质绳索经光滑滑轮跟缸中活塞相连接，重物

和活塞都处于平衡状态，这时活塞离气缸底的高度为10 cm.如果

缸内空气温度变为0 ℃，重物将上升多少厘米？(绳索足够长，结

果保留三位有效数字)

3．(p－T图象与V－T图象的应用)如图7所示，是一定质量的气体从

状态A经状态B、C到状态D的p－T图象，已知气体在状态B时的

体积是8 L，求V A和V C、V D，并画出此过程的V－T图象．

4．(气体实验定律的微观解释)一定质量的理想气体，在压强不变的条件下，温度升高，体积增大，从分子动理论的

观点来分析，正确的是()

A．此过程中分子的平均速率不变，所以压强保持不变

B．此过程中每个气体分子碰撞器壁的平均冲击力不变，所以压强保持不变

C．此过程中单位时间内气体分子对单位面积器壁的碰撞次数不变，所以压强保持不变D．以上说法都不对

题组一查理定律的应用

1．一定质量的气体，体积保持不变，下列过程可以实现的是()

A．温度升高，压强增大B．温度升高，压强减小

C．温度不变，压强增大D．温度不变，压强减小

2．民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病，方法是将点燃的纸片放入一个小罐内，当纸片燃烧完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地被“吸”在皮肤上．其原因是，当火罐内的气体()

A．温度不变时，体积减小，压强增大

B．体积不变时，温度降低，压强减小

C．压强不变时，温度降低，体积减小

D．质量不变时，压强增大，体积减小

题组二盖·吕萨克定律的应用

3．一定质量的气体保持其压强不变，若其热力学温度降为原来的一半，则气体的体积变为原来的()

A．四倍B．二倍

C．一半D．四分之一

4．房间里气温升高3 ℃时，房间内的空气将有1%逸出到房间外，由此可计算出房间内原来的温度是()

A．－7 ℃B．7 ℃

C．17 ℃D．27 ℃

5．一定质量的空气，27 ℃时的体积为1.0×10－2 m3，在压强不变的情况下，温度升高100 ℃时体积是多大？

题组三p－T图象和V－T图象的考查

6.如图1所示是一定质量的气体从状态A经状态B到状态C的p－T图

象，则下列判断正确的是()

A．V A＝V B

B．V B＝V C

C．V B

D．V A>V C

7.如图2所示，a、b、c分别是一定质量的气体的三个状态点，设a、b、

c状态的气体体积分别为V a、V b、V c，则下列关系中正确的是()

A．V a＜V b＜V c

B．V a＞V b＝V c 图2

C．V a＝V b＜V c

D．V a＝V b＞V c

8．一定质量的某种气体自状态A经状态C变化到状态B，这一过程的V－T图象如图3所示，则()

图3

A．在过程AC中，气体的压强不断变大

B．在过程CB中，气体的压强不断变小

C．在状态A时，气体的压强最大

D．在状态B时，气体的压强最大

题组四气体实验定律的微观解释

9．封闭在气缸内一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时，以下说法正确的是()

A．气体的密度增大

B．气体的压强增大

C．气体分子的平均动能减小

D．每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多

10．一定质量的气体，在温度不变的情况下，体积增大、压强减小，体积减小、压强增大的原因是()

A．体积增大后，气体分子的平均速率变小了

B．体积减小后，气体分子的平均速率变大了

C．体积增大后，单位体积内的分子数变少了

D．体积减小后，在相等的时间内，撞击到单位面积上的分子数变多了

11．图4中的实线表示一定质量的理想气体状态变化的p—T图象，变

化方向如图中箭头所示，则下列说法中正确的是()

A．ab过程中气体内能增加，密度不变

B．bc过程中气体内能增加，密度也增大

C．cd过程中，气体分子的平均动能不变图4

D．da过程中，气体内能增加，密度不变

题组五综合应用

12.如图5所示，一圆柱形容器竖直放置，通过活塞封闭着摄氏温度为t

的理想气体．活塞的质量为m，横截面积为S，与容器底部相距h.现通过

电热丝给气体加热一段时间，结果使活塞又缓慢上升了h，若这段时间内

气体吸收的热量为Q，已知大气压强为p0，重力加速度为g，不计器壁

向外散失的热量，求：图5

(1)气体的压强；

(2)这段时间内气体的温度升高了多少？

13.有人设计了一种测温装置，其结构如图6所示，玻璃泡A内封有一定质量的气

体，与A相连的B管插在水银槽中，管内外水银面的高度差x即可反映泡内气体

的温度，即环境温度，并可由B管上的刻度直接读出．设B管的体积与A泡的体

积相比可略去不计．在1标准大气压下对B管进行温度标刻(1标准大气压相当于

76 cmHg的压强)．已知当温度t1＝27 ℃时，管内水银面的高度为x1＝16 cm，此

高度即为27 ℃的刻线，问t＝0 ℃的刻线在何处？图6

14．一定质量的理想气体由状态A经状态B变化到状态C，其中A→B过程为等压变化，B→C 过程为等容变化．已知V A＝0.3 m3，T A＝T C＝300 K，T B＝400 K.

(1)求气体在状态B时的体积；

(2)说明B→C过程压强变化的微观原因．

15．如图7所示，一定质量的气体从状态A经B、C、D再回到A.问AB、

BC、CD、DA经历的是什么过程？已知气

体在状态A时的体积是1 L，求在状态B、C、D时的体积各为多少，并把

此图改为p－V图象．

1． 答案 C

解析 由查理定律得Δp ＝p T ΔT ，一定质量的气体在体积不变的条件下Δp

ΔT ＝C ，温度由0 ℃升

高到10 ℃和由100 ℃升高到110 ℃，ΔT ＝10 K 相同，故所增加的压强Δp 1＝Δp 2，C 项正确． 2．答案 2.68 cm

解析 这是一个等压变化过程，设活塞的横截面积为S .

初态：T 1＝(273＋100) K ＝373 K ，V 1＝10S 末态：T 2＝273 K ，V 2＝LS 由盖·吕萨克定律V 1T 1＝V 2

T 2

得

LS ＝T 2T 1V 1，L ＝273

373×10 cm ≈7.32 cm

重物上升高度为10 cm －7.32 cm ＝2.68 cm. 3．答案 4 L 8 L 10.7 L V －T 图象见解析图

解析 A →B 为等温过程，有p A V A ＝p B V B

所以V A ＝p B V B p A ＝1×105

×8

2×105

L ＝4 L

B →

C 为等容过程，所以V C ＝V B ＝8 L

C →

D 为等压过程，有V C T C ＝V D T D ，V D ＝T D T C V C ＝400300×8 L ＝32

3 L ≈10.7 L

此过程的V －T 图象如图所示：

4． 答案 D

解析 压强与单位时间内碰撞到器壁单位面积的分子数和每个分子的冲击力有关，温度升高，分子对器壁的平均冲击力增大，单位时间内碰撞到器壁单位面积的分子数应减小，压强才可能保持不变．

题组一查理定律的应用

1．

答案 A

解析由查理定律p＝CT得温度和压强只能同时升高或同时降低，故A项正确．

2．

答案 B

解析纸片燃烧时，罐内气体的温度升高，将罐压在皮肤上后，封闭气体的体积不再改变，温度降低时，由p∝T知封闭气体压强减小，火罐紧紧“吸”在皮肤上，B选项正确．

题组二盖·吕萨克定律的应用

3．

答案 C

4．

答案 D

解析以升温前房间里的气体为研究对象，由盖·吕萨克定律：T＋3

T＝

V1(1＋1%)

V，解得：T

＝300 K，t＝27 ℃，所以答案选D.

5．

答案 1.33×10－2 m3

解析一定质量的空气，在等压变化过程中，可以运用盖·吕萨克定律进行求解．空气的初、末状态参量分别为

初状态：T1＝(273＋27) K＝300 K，V1＝1.0×10－2 m3；

末状态：T2＝(273＋27＋100) K＝400 K.

由盖·吕萨克定律V1

T1＝

V2

T2得，气体温度升高100 ℃时的体积为V2＝

T2

T1V1＝

400

300×1.0×10

－2

m3≈1.33×10－2 m3.

题组三p－T图象和V－T图象的考查

6.

答案AC

解析由题图和查理定律可知V A＝V B，故A正确；由状态B到状态C，温度不变，压强减小，说明体积增大，故C正确．

7.

答案 C

8． 答案 AD

解析 气体的AC 变化过程是等温变化，由pV ＝C 可知，体积减小，压强增大，故A 正确．在CB 变化过程中，气体的体积不发生变化，即为等容变化，由p

T ＝C 可知，温度升高，压强增

大，故B 错误．综上所述，在ACB 过程中气体的压强始终增大，所以气体在状态B 时的压强最大，故C 错误，D 正确． 题组四 气体实验定律的微观解释 9． 答案 BD

解析 当体积不变时，p

T ＝常量，T 升高，压强增大，B 对．由于质量不变，体积不变，分

子密度不变，而温度升高，分子的平均动能增大，所以单位时间内，气体分子对容器单位面积器壁碰撞次数增多，D 对，A 、C 错． 10． 答案 CD

解析 气体分子的平均速率跟温度有关，温度一定时，分子的平均速率一定，A 、B 错误；体积增大，分子密度减小，体积减小后，分子密度增大，在相等的时间内撞击到单位面积上的分子数变多，C 、D 正确． 11． 答案 AC 题组五 综合应用 12.

答案 (1)p ＝p 0＋mg

S

(2)t ＋273

解析 (1)对活塞受力分析如图所示，由平衡条件得p ＝p 0＋mg

S

(2)由盖·吕萨克定律得： V 1T 1＝V 2T 2 hS 273＋t ＝2hS 273＋t ′ 解得：t ′＝273＋2t 即：Δt ＝t ′－t ＝273＋t . 13.

图6

答案 21.4 cm

解析 玻璃泡A 内气体的初始状态：T 1＝300 K ，p 1＝(76－16) cmHg ＝60 cmHg. 末状态，即t ＝0 ℃的状态：T 0＝273 K ，p ＝？

由查理定律得：

p ＝T 0T 1p 1＝273

300

×60 cmHg ＝54.6 cmHg ， 所以t ＝0 ℃时，水银面的高度即t ＝0 ℃的刻线位置是：x 0＝(76－54.6) cm ＝21.4 cm. 14．

答案 (1)0.4 m 3 (2)见解析

解析 (1)A →B 过程，由盖·吕萨克定律，V A T A ＝V B T B

V B ＝T B T A V A ＝400

300

×0.3 m 3＝0.4 m 3

(2)B →C 过程，气体体积不变，分子数密度不变，温度降低，分子平均动能减小，平均每个分子对器壁的冲击力减小，压强减小． 15． 答案 见解析

解析 A →B 为等容变化，压强随温度升高而增大． B →C 为等压变化，体积随温度升高而增大． C →D 为等温变化，体积随压强减小而增大． D →A 为等压变化，体积随温度降低而减小．

由题意知V B ＝V A ＝1 L ，因为V B T B ＝V C T C ，所以V C ＝T C T B V B ＝900

450×1 L ＝2 L.

由p C V C ＝p D V D ，得V D ＝p C p D V C ＝3

1×2 L ＝6 L.

所以V B ＝1 L ，V C ＝2 L ，V D ＝6 L.

根据以上数据，题中四个过程的p －V 图象如图所示．

专题三：气体实验定律_理想气体的状态方程

专题三：气体实验定律 理想气体的状态方程 [基础回顾]： 一．气体的状态参量 1.温度：温度在宏观上表示物体的________；在微观上是________的标志． 温度有________和___________两种表示方法，它们之间的关系可以表示为：T = ________．而且ΔT =____（即两种单位制下每一度的间隔是相同的）． 绝对零度为____0 C,即___K ，是低温的极限，它表示所有分子都停止了热运动．可以无限接近，但永远不能达到． 2.体积：气体的体积宏观上等于___________________________________,微观上则表示_______________________．1摩尔任何气体在标准状况下所占的体积均为_________． 3.压强:气体的压强在宏观上是___________；微观上则是_______________________产生的．压强的大小跟两个因素有关：①气体分子的__________，②分子的_________． 二．气体实验定律 1．玻意耳定律（等温变化） 一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积成______；或者说，它的压强跟体积的________不变．其数学表达式为_______________或_____________． 2．查理定律（等容变化） （1）一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度每升高（或降低）10 C ，增加（或减少）的压强等于它在___________．其数学表达式为_______________或_____________． （2）采用热力学温标时，可表述为：一定质量的气体，在体积不变的情况下，它的压强与热力学温度成______．其数学表达式为____________． （3）推论：一定质量的气体，从初状态（P ，T ）开始，发生一等容变化过程，其压强的变化量△P 与温度变化量△T 的关系为_____________． 3．盖·吕萨克定律（等压变化） （1）一定质量的气体，在压强不变的情况下，温度每升高（或降低）10 C ，增加（或减少）的体积等于它在___________．其数学表达式为_______________或_____________． （2）采用热力学温标时，可表述为：一定质量的气体，在压强不变的情况下，它的体积与热力学温度成______．其数学表达式为____________． （3）推论：一定质量的气体，从初状态（V ，T ）开始，发生一等压变化过程，其体积的变化量△V 与温度变化量△T 的关系为_____________． 三．理想气体状态方程 1．理想气体 能够严格遵守___________的气体叫做理想气体．从微观上看，分子的大小可忽略，除碰撞外分子间无___________，理想气体的内能由气体_____和_____决定，与气体_____无关．在___________、__________时，实际气体可看作理想气体． 2．一定质量的理想气体状态方程： 2 2 2111T V P T V P = 3．密度方程： 2 22111ρρT P T P = [重难点阐释]： 一．气体压强的计算

气体实验定律物理教案

气体实验定律物理教案 知识目标 1、知道什么是等温变化，知道玻意耳定律的实验装置和实验过程，掌握玻意耳定律 的内容与公式表达. 2、知道什么是等容变化，了解查理定律的实验装置和实验过程，掌握查理定律的内 容与公式表达. 3、掌握三种基本图像，并能通过图像得到相关的物理信息. 能力目标 通过实验培养学生的观察能力和实验能力以及分析实验结果得出结论的能力. 情感目标 通过实验，培养学生分析问题和解决问题的能力，同时树立理论联系实际的观点. 教学建议 教材分析 本节的内容涉及三个实验定律：玻意耳定律、查理定律和盖?吕萨克定律.研究压强、体积和温度之间的变化关系，教材深透了一般物理研究方法――“控制变量法”：在研究 两个以上变量的关系时，往往是先研究其中两个变量间的关系，保持其它量不变，然后综 合起来得到所要研究的几个量之间的关系，在牛顿第二定律、力矩的平衡、单摆周期确定 等教学中，我们曾经几次采用这种方法. 教法建议 通过演示实验，及设定变量的方法得到两个实验定律;注意定律成立的条件.提高学生 对图像的分析能力. 教学设计方案 教学用具：验证玻意耳定律和查理定律的实验装置各一套. 教学主要过程设计：在教师指导下学生认识实验并帮助记录数据，在教师启发下学生 自己分析总结、推理归纳实验规律. 课时安排：2课时 教学步骤

(一)课堂引入： 教师讲解：我们学习了描述气体的三个物理参量――体积、温度、压强，并知道对于 一定质量的气体，这三个量中一个量变化时，另外两个量也会相应的发生变化，三个量的 变化是互相关联的，那么，对于一定质量的气体，这三个量的变化关系是怎样的呢?这节课，我们便来研究一下! (二)新课讲解： 教师讲解：在物理学中，当需要研究三个物理量之间的关系时，往往采用“保持一个 量不变，研究其它两个量之间的关系，然后综合起来得出所要研究的几个量之间的关系”，我们研究一定质量的气体温度、体积、压强三者的关系，就可以采用这种方法.首先，我 们设定温度不变，研究气体体积和压强的关系. 1、气体的压强与体积的关系――玻意耳定律 演示实验：一定质量的气体，在保持温度不变的情况下改变压强，研究压强与体积的 关系.让学盛帮助记录数据. 压强Pa0.51.01.52.02.53.03.54.0 体积V/L8.04.02.72.01.61.31.11.0 4.04.04.054.04.03.93.854.0 以横坐标表示气体的体积，纵坐标表示气体的压强，作出压强p与体积的关系如图所示. 可见，一定质量的气体，在体积不变的情况，压强P随体积V的关系图线为一双曲线，称为等温线.①见等温线上的每点表示气体的一个状态.②同一等温线上每一状态的温度均 相同.③对同一部分气体，在不同温度下的等温线为一簇双曲线，离坐标轴越近的等温线 的温度越高. 通过实验得出，一定质量的某种气体，在温度保持不变的情况下，压强p与体积V的 乘积保持不变，即：常量 或压强p与体积V成反比，即： 这个规律叫做玻意耳定律，也可以写成：或 例如：一空气泡从水库向上浮，由于气泡的压强逐渐减小，因此体积逐渐增大. 例题1：如图所示，已知：，求：和 解：根据图像可得：

气体实验定律及应用参考答案

第2节气体实验定律及应用 知识梳理 一、气体分子运动速率的统计分布气体实验定律理想气体 1．气体分子运动的特点 (1)分子很小，间距很大，除碰撞外不受力． (2)气体分子向各个方向运动的气体分子数目都相等． (3)分子做无规则运动，大量分子的速率按“中间多，两头少”的规律分布．(4)温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，温度升高时，速率小的分子数减少，速率大的分子数增多，分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大． 2．气体的三个状态参量 (1)体积；(2)压强；(3)温度． 3．气体的压强 (1)产生原因：由于气体分子无规则的热运动，大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续而稳定的压力． (2)大小：气体的压强在数值上等于气体作用在单位面积上的压力．公式：p＝. (3)常用单位及换算关系： ①国际单位：帕斯卡，符号：Pa,1Pa＝1N/m2. ②常用单位：标准大气压(atm)；厘米汞柱(cmHg)． ③换算关系：1atm＝76cmHg＝ 1.013×105Pa≈1.0×105Pa. 4．气体实验定律 (1)等温变化——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：p1V1＝p2V2或pV＝C(常量)． (2)等容变化——查理定律： ①内容：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T 成正比．②公式：＝或＝C(常量)． ③推论式：Δp＝·ΔT. (3)等压变化——盖—吕萨克定律： ①内容：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积V与热力学温度T 成正比． ②公式：＝或＝C(常量)． ③推论式：ΔV＝·ΔT. 5．理想气体状态方程 (1)理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体． ①理想气体是一种经科学的抽象而建立的理想化模型，实际上不存在． ②理想气体不考虑分子间相互作用的分子力，不存在分子势能，内能取决于温度，与体积无关． ③实际气体特别是那些不易液化的气体在压强不太大，温度不太低时都可看作理想气体． (2)一定质量的理想气体状态方程： ＝或＝C(常量)． 典例突破 考点一气体压强的产生与计算1．产生的原因：由于大量分子无规则地运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强． 2．决定因素 (1)宏观上：决定于气体的温度和体积． (2)微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度． 3．平衡状态下气体压强的求法 (1)液片法：选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，消去面积，得到液片两侧压强相等方程．求得气体的压强． (2)力平衡法：选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得气体的压强．

2019-2020年教科版物理选修3-3讲义：第2章+3.气体实验定律及答案

3.气体实验定律 [先填空] 1．研究气体的性质，用压强、体积、温度等物理量描述气体的状态．描述气体状态的这几个物理量叫做气体的状态参量． 2．气体的体积是指气体占有空间的大小，就是贮放气体的容器的容积．在国际单位制中，体积的单位是立方米，符号是m3.常用单位间的换算关系：1 L＝10－3 m3，1 mL＝10－6 m3. 3．温度是气体分子平均动能的标志，热力学温度，亦称绝对温度，用符号T 表示，单位是开尔文，符号是K.两种温度间的关系是T＝t＋273. 4．气体的压强是大量气体分子对器壁撞击的宏观表现，用符号p表示．在国际单位制中，单位是帕斯卡，符号是Pa. [再判断] 1．气体体积就是所有气体分子体积的总和．(×) 2．温度越高，所有的分子运动越快．(×) 3．一个物体的温度由10 ℃升高到20 ℃，与它从288 K升高到298 K所升高的温度是相同的．(√) [后思考] 摄氏温度的1 ℃与热力学温度的1 K大小相同吗？

【提示】热力学温度与摄氏温度零点选择不同，但它们的分度方法，即每一度的大小是相同的． 1．温度的含义：温度表示物体的冷热程度，这样的定义带有主观性，因为冷热是由人体的感觉器官比较得到的，往往是不准确的． 2．温标 (1)常见的温标有摄氏温标、华氏温标、热力学温标． (2)比较摄氏温标和热力学温标． 1．关于热力学温度下列说法中正确的是() A．－33 ℃＝240 K B．温度变化1 ℃，也就是温度变化1 K C．摄氏温度与热力学温度都可能取负值 D．温度由t℃升至2t℃，对应的热力学温度升高了273 K＋t E．－136 ℃比136 K温度高 【解析】T＝273＋t，由此可知：－33 ℃＝240 K，A正确，同时B正确；D中初态热力学温度为273＋t，末态为273＋2t温度变化t K，故D错；对于摄氏温度可取负值的范围为0到－273 ℃，因绝对零度达不到，故热力学温度不可能取

应用气体实验定律解决“三类模型问题”

专题强化十四 应用气体实验定律解决“三类模型问题” 专题解读 1.本专题是气体实验定律在玻璃管液封模型、汽缸活塞类模型、变质量气体模型中的应用，高考在选考模块中通常以计算题的形式命题. 2.学好本专题可以帮助同学们熟练的选取研究对象和状态变化过程，掌握处理三类模型问题的基本思路和方法. 3.本专题用到的相关知识和方法有：受力分析、压强的求解方法、气体实验定律等. 命题点一 “玻璃管液封”模型 1.三大气体实验定律 (1)玻意耳定律(等温变化)：p 1V 1＝p 2V 2或pV ＝C (常数). (2)查理定律(等容变化)：p 1T 1＝p 2T 2或p T ＝C (常数). (3)盖—吕萨克定律(等压变化)：V 1T 1＝V 2T 2或V T ＝C (常数). 2.利用气体实验定律及气态方程解决问题的基本思路 3.玻璃管液封模型 求液柱封闭的气体压强时，一般以液柱为研究对象分析受力、列平衡方程，要注意： (1)液体因重力产生的压强大小为p ＝ρgh (其中h 为至液面的竖直高度)； (2)不要漏掉大气压强，同时又要尽可能平衡掉某些大气的压力； (3)有时可直接应用连通器原理——连通器内静止的液体，同种液体在同一水平面上各处压强相等； (4)当液体为水银时，可灵活应用压强单位“cmHg ”等，使计算过程简捷.

类型1 单独气体问题 例1 (2017·全国卷Ⅲ·33(2))一种测量稀薄气体压强的仪器如图1(a)所示，玻璃泡M 的上端和下端分别连通两竖直玻璃细管K 1和K 2.K 1长为l ，顶端封闭，K 2上端与待测气体连通；M 下端经橡皮软管与充有水银的容器R 连通.开始测量时，M 与K 2相通；逐渐提升R ，直到K 2中水银面与K 1顶端等高，此时水银已进入K 1，且K 1中水银面比顶端低h ，如图(b)所示.设测量过程中温度、与K 2相通的待测气体的压强均保持不变.已知K 1和K 2的内径均为d ，M 的容积为V 0，水银的密度为ρ，重力加速度大小为g .求： 图1 (1)待测气体的压强； (2)该仪器能够测量的最大压强. 答案 (1)ρπgh 2d 24V 0＋πd 2?l －h ? (2)πρgl 2d 24V 0 解析 (1)水银面上升至M 的下端使玻璃泡中气体恰好被封住，设此时被封闭的气体的体积为V ，压强等于待测气体的压强p .提升R ，直到K 2中水银面与K 1顶端等高时，K 1中水银面比顶端低h ；设此时封闭气体的压强为p 1，体积为V 1，则 V ＝V 0＋1 4πd 2l ① V 1＝1 4πd 2h ② 由力学平衡条件得 p 1＝p ＋ρgh ③ 整个过程为等温过程，由玻意耳定律得 pV ＝p 1V 1 ④ 联立①②③④式得 p ＝ρπgh 2d 2 4V 0＋πd 2?l －h ? ⑤ (2)由题意知 h ≤l ⑥ 联立⑤⑥式有 p ≤πρgl 2d 24V 0 ⑦ 该仪器能够测量的最大压强为

气体的等温变化、玻意耳定律典型例题

气体的等温变化、玻意耳定律典型例题 【例1】一个气泡从水底升到水面时，它的体积增大为原来的3倍，设水的密度为ρ=1×103kg／m3，大气压强p0=×105Pa，水底与水面的温度差不计，求水的深度。取g=10m／s2。 【分析】气泡在水底时，泡内气体的压强等于水面上大气压与水的静压强之和。气泡升到水面上时，泡内气体的压强减小为与大气压相等，因此其体积增大。由于水底与水面温度相同，泡内气体经历的是一个等温变化过程，故可用玻意耳定律计算。 【解答】设气泡在水底时的体积为V1、压强为：

p1=p0+ρgh 气泡升到水面时的体积为V2，则V2=3V1，压强为p2=p0。 由玻意耳定律 p1V1=p2V2，即 （p0+ρgh）V1=p0·3V1 得水深 【例2】如图1所示，圆柱形气缸活塞的横截面积为S，下表面与水平面的夹角为α，重量为G。当大气压为p0，为了使活塞下方密闭气体的体积减速为原来的1/2，必须在活塞上放置重量为多少的一个重物（气缸壁与活塞间的摩擦不计） 【误解】活塞下方气体原来的压强 设所加重物重为G′，则活塞下方气体的压强变为

∵气体体积减为原的1/2，则p2=2p1 【正确解答】据图2，设活塞下方气体原来的压强为p1，由活塞的平衡条件得 同理，加上重物G′后，活塞下方的气体压强变为 气体作等温变化，根据玻意耳定律：

得 p2=2p1 ∴ G′=p0S+G 【错因分析与解题指导】【误解】从压强角度解题本来也是可以的，但 免发生以上关于压强计算的错误，相似类型的题目从力的平衡入手解题比较好。在分析受力时必须注意由气体压强产生的气体压力应该垂直于接触面，气体压强乘上接触面积即为气体压力，情况就如【正确解答】所示。 【例3】一根两端开口、粗细均匀的细玻璃管，长L=30cm，竖直插入水银槽中深h0=10cm处，用手指按住上端，轻轻提出水银槽，并缓缓倒转，则此时管内封闭空气柱多长已知大气压P0=75cmHg。 【分析】插入水银槽中按住上端后，管内封闭了一定质量气体，空气柱长L1=L-h0=20cm，压强p1=p0=75cmHg。轻轻提出水银槽直立在空气中时，有一部分水银会流出，被封闭的空气柱长度和压强都会发生变化。设管中水银柱长h，被封闭气体柱长为L2=L-h。倒转后，水

高考物理学霸复习讲义气体实验定律-第一部分 气体实验定律——玻意耳定律

1．玻意耳定律：pV=C或p1V1=p2V2（温度不变）。 2．利用气体实验定律解决问题的基本思路： 【典例】如图所示，U形细玻璃管竖直放置，各部分水银柱的长度分别为L2=25 cm、L3 =25 cm、L4=10 cm，A端被封空气柱的长度为L1=60 cm，BC在水平面上。整个装置处在恒温环境中，外界气压p0=75 cmHg。将玻璃管绕B点在纸面内沿逆时针方向缓慢旋转90°至AB管水平，求此时被封空气柱的长度。 【答案】40 cm 【解析】设细玻璃管的横截面积为S，旋转前，V1=L1S，p1=p0–L2+L4 旋转后，V2=L S，p2=p0+L3 由玻意耳定律：1122 p V p V = 代入数据：()() 7525107525 60L S S -++ ?= 解得：() 6010 36cm cm L L- =< ，不成立 所以设原水平管中有长为x cm的水银进入左管（75–25+10）×60S=（75+25–x）×（60–10–x）S 解得：x=10 cm 所以L′=60?10?x=40 cm 【名师点睛】由玻意耳定律进行分析，即可求得空气柱的长度，再根据实际情况进行计论，明确是否第一部分气体实验定律——玻意耳定律

能符合题意，判断是否有水银进行左管；从而确定长度。 1．如图所示，由导热材料制成的气缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，活塞与气缸壁之间无摩擦。在活塞上缓慢地放上一定量的细砂。假设在此过程中，气缸内气体的温度始终保持不变，下列说法正确的是 A．气缸中气体的内能增加 B．气缸中气体的压强减小 C．气缸中气体的分子平均动能不变 D．单位时间内气缸中气体分子对活塞撞击的次数不变 【答案】C 【解析】气体做等温变化，而温度是气体是分子平均动能的标志，故气体分子的平均动能不变，理想气体的内能等于分子动能，所以内能不变，A错误，C正确；在活塞上缓慢地、一点点放上一定量的细沙，封闭气体压强增大，故B错误；封闭气体压强增大，温度不变，根据理想气体的状态方程可得气体的体积减小，缸中气体分子数密度增大，单位时间内气缸中气体分子对活塞撞击的次数增大，D错误。 【名师点睛】根据题意可知，被封闭气体作等温变化，在活塞上缓慢地、一点点放上一定量的细沙，压强逐渐增大。 2．一足够长的粗细均匀的玻璃管开口向上竖直放置，管内由15 cm长的水银柱封闭着50 cm长的空气柱。若将管口向下竖直放置，空气柱长变为多少cm？（设外界大气压强为75 cmHg，环境温度不变） 【答案】75 cm 【解析】封闭气体的状态参量：p1=p0+h=75 cmHg+15 cmHg=90 cmHg，V1=L1S=50S p2=p0﹣h=75 cmHg﹣15 cmHg=60 cmHg 气体发生等温变化，由玻意耳定律得p1V1= p2V2 即90×50S=60×LS 解得：L=75cm 3．如图所示，开口向上竖直放置的内壁光滑气缸，其侧壁是绝热的，底部导热，内有两个质量均为m

高中物理：热力学定律与气体实验定律的综合

高中物理：热力学定律与气体实验定律的综合 1．如图1，一定质量的理想气体，由状态a 经过ab 过程到达状态b 或者经过ac 过程到达状态c .设气体在状态b 和状态c 的温度分别为T b 和T c ，在过程ab 和ac 中吸收的热量分别为Q ab 和Q ac ，则( ) 图1 A ．T b ＞T c ，Q ab ＞Q ac B ．T b ＞T c ，Q ab ＜Q ac C ．T b ＝T c ，Q ab ＞Q ac D ．T b ＝T c ，Q ab ＜Q ac 答案 C 解析 a →b 过程为等压变化，由盖－吕萨克定律得：V 0T a ＝2V 0T b ，得T b ＝2T a ，a →c 过程为等容变化，由查理定律得：p 0T a ＝2p 0T c ，得T c ＝2T a ，所以T b ＝T c . 由热力学第一定律，a →b ：W ab ＋Q ab ＝ΔU ab a →c ：W ac ＋Q ac ＝ΔU ac 又W ab ＜0，W ac ＝0，ΔU ab ＝ΔU ac >0，则有Q ab ＞Q ac ，故C 项正确． 2.如图2所示，一定质量的理想气体从状态A 变化到状态B ，再由状态B 变化到状态C .已知状态A 的温度为300 K. 图2 (1)求气体在状态B 的温度； (2)由状态B 变化到状态C 的过程中，气体是吸热还是放热？简要说明理由． 答案 (1)1 200 K (2)放热，理由见解析 解析 (1)由理想气体的状态方程p A V A T A ＝p B V B T B 解得气体在状态B 的温度T B ＝1 200 K

(2)由B →C ，气体做等容变化，由查理定律得：p B T B ＝p C T C T C ＝600 K 气体由B 到C 为等容变化，不做功，但温度降低，内能减小，根据热力学第一定律，ΔU ＝W ＋Q ，可知气体要放热． 3.如图3所示，体积为V 、内壁光滑的圆柱形导热汽缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞；汽缸内密封有温度为2.4T 0、压强为1.2p 0的理想气体，p 0与T 0分别为大气的压强和温度．已知：气体内能U 与温度T 的关系为U ＝αT ，α为正的常量；容器内气体的所有变化过程都是缓慢的．求： 图3 (1)汽缸内气体与大气达到平衡时的体积V 1； (2)在活塞下降过程中，汽缸内气体放出的热量Q . 答案 见解析 解析 (1)在气体由压强p ＝1.2p 0下降到p 0的过程中，气体体积不变，温度由T ＝2.4T 0变为 T 1，由查理定律得：p T ＝p 0T 1 ， 解得T 1＝2T 0 在气体温度由T 1变为T 0过程中，体积由V 减小到V 1，气体压强不变，由盖—吕萨克定律得 V T 1＝V 1T 0 得V 1＝12 V (2)在活塞下降过程中，活塞对气体做的功为 W ＝p 0(V －V 1) 在这一过程中，气体内能的减少为ΔU ＝α(T 1－T 0) 由热力学第一定律得，汽缸内气体放出的热量为Q ＝W ＋ΔU 解得Q ＝12 p 0V ＋αT 0.

气体实验定律

气体实验定律 专题一：密闭气体压强的计算 一、平衡态下液体封闭气体压强的计算 1. 理论依据 ① 液体压强的计算公式 gh p ρ=。 ② 液面与外界大气相接触。则液面下h 处的压强为 gh + p = p 0ρ 帕斯卡定律：加在密闭静止液体（或气体）上的压强能够大小不变地由液体（或气体）向各个方向传递（注意：适用于密闭静止的液体或气体） ③ 连通器原理：在连通器中，同一种液体（中间液体不间断）的同一水平面上的压强 是相等的。 2、计算的方法步骤（液体密封气体） ① 选取假想的一个液体薄片（其自重不计）为研究对象 ② 分析液体两侧受力情况，建立力的平衡方程，消去横截面积，得到液片两面侧的压 强平衡方程 ③ 解方程，求得气体压强 例1：试计算下述几种情况下各封闭气体的压强，已知大气压P 0，水银的密度为ρ，管中 水银柱的长度均为h 。均处于静止状态 练1：计算下图中各种情况下，被封闭气体的压强。（标准大气压强0p =76cmHg ，图中液体为水银 θ θ

练2、如图二所示，在一端封闭的U 形管内，三段水银柱将空气柱A 、B 、C 封在管中，在竖直放置时，AB 两气柱的下表面在同一水平面上，另两端的水银柱长度分别是h 1和h 2，外界大气的压强为0p ，则A 、B 、C 三段气体的压强分别是多少？ 练3、 如图三所示，粗细均匀的竖直倒置的U 型管右端封闭，左端开口插入水银槽中，封闭着两段空气柱1和2。已知12cm Hg =h 1，15cm Hg =h 2，外界大气压强76cm Hg =p 0，求空气柱1和2的压强。 二、平衡态下活塞、气缸密闭气体压强的计算 1. 解题的基本思路 （1）对活塞（或气缸）进行受力分析，画出受力示意图； （2）列出活塞（或气缸）的平衡方程，求出未知量。 注意：不要忘记气缸底部和活塞外面的大气压。 例2 如下图所示，一个横截面积为S 的圆筒形容器竖直放置，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 。不计圆板与容器内壁之间的摩擦。若大气压强为P 0，则被圆板封闭在容器中的气体压强P 等于（ ） A B. C. D. P Mg S 0+ cos θP Mg S 0cos cos θθ + P Mg S 02+ cos θ P Mg S 0+

高中物理-气体导学案

高中物理-气体导学案 高中物理-气体的等温变化导学案 一、课前预习： （一） 1.内容:一定质量的某种气体,在温度保持不变的情况下,压强p和体积V成_____。 2.公式:_____(常量)或__________。 3.适用条件:气体质量不变、_____不变。(2)气体_____不太低、_____不太大。 （二）气体等温变化的p -V图像 1.p -V图像:一定质量的气体的p -V图像为一条_______,如图。 2.p - 图像：一定质量的理想气体的p - 图像为过原点的_________, 二、课堂探究： 探究一：探究气体等温变化的规律 在用如图所示的装置做“探究气体等温变化的规律”实验时: 1、实验中如何保证气体的质量和温度不变? 2、实验中可观察到什么现象?为验证猜想,可采用什么方法对实验数据进行处理? 探究二：探究玻意耳定律 1、玻意耳定律的数学表达式为pV=C,其中C是一常量,C是不是一个与气体无关的恒量? 2、玻意耳定律成立的条件是气体的温度不太低、压强不太大,那么为什么在压强很大、温度很低的 情况下玻意耳定律就不成立了呢? 探究三：气体等温变化的p -V图像 1.如图为气体等温变化的p -V图像,你对图像是怎样理解的? 2、如图,p - 图像是一条过原点的直线,更能直观描述压强与体积的关系,为什么直线在原点附近 要画成虚线？两条直线表示的温度高 低有什么关系？ 三、课堂训练： 1、关于“探究气体等温变化的规律”实验,下列说法正确的是( ) A.实验过程中应保持被封闭气体的质量和温度不发生变化 B.实验中为找到体积与压强的关系,一定要测量空气柱的横截面积 C.为了减小实验误差,可以在柱塞上涂润滑油,以减小摩擦 D.处理数据时采用p - 图像,是因为p - 图像比p -V图像更直观 2、某自行车轮胎的容积为V,里面已有压强为p0的空气,现在要使轮胎内的气压增大到p,设充气过 程为等温过程,空气可看作理想气体,轮胎容积保持不变,则还要向轮胎充入温度相同,压强也是p0, 体积为( )的空气。 A. B. C.( -1)V D.( +1)V 1 V 1 V 1 V 1 V 1 V p V p0 p V p p p p p

气体实验定律-理想气体的状态方程

气体实验定律-理想气体的状态方程

[课堂练习] 1．一定质量的理想气体处于某一初始状态，现要使它的温度经过状态变化后，回到初始状态的温度，用下列哪个过程可以实现( ) A ．先保持压强不变而使体积膨胀，接着保持体积不变而减小压强 B ．先保持压强不变而使体积减小，接着保持体积不变而减小压强 C ．先保持体积不变而增大压强，接着保持压强不变而使体积膨胀 D ． 先保持体积不变而减少压强，接着保持压强不变而使体积减小 2．如图为 0.2mol 某 种气体的压强与 温度关系．图中 p 0为标准大气压．气体在B 状态时的体积是_____L ．

3．竖直平面内有右图所示的均匀玻 璃管，内用两段水银柱封闭两段空气 柱a、b，各段水银柱高度如图所示．大 气压为p0，求空气柱a、b的压强各多大？ 4．一根两端封闭，粗细均匀的玻璃管，内有一小段水银柱把管内空气柱分成a、b两 部分，倾斜放置时，上、下两段空气 柱长度之比L a/L b=2．当两部分气体的 温度同时升高时，水银柱将如何移 动？ 5.如图所示，内径均匀的U型玻璃管竖直放置，截面积为5cm2，管右侧上端封闭，左侧上端开口，内有用细线栓住的活塞．两管中分别封入L=11cm 的空气柱A和B，活塞上、下气体压强相等为76cm 水银柱产生的压强，这时两管内的水银面的高度

差h=6cm，现将活塞用细线缓慢地向上拉，使两管内水银面相平．求： （1）活塞向上移动的距离是多少？ （2）需用多大拉力才能使活塞静止在这个位置上？ 6、一定质量的理想气体，在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p1、V1、T1，在另一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p2、V2、T2，下列关系正确的是（） A．p1 =p2，V1=2V2，T1= 21T2 B．p1 =p2，V1=21V2，T1= 2T2 C．p1=2p2，V1=2V2，T1= 2T2 D．p1 =2p2，V1=V2，T1= 2T2 7、A、B两装置，均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银 槽组成，除玻璃泡在管上的位置

最新气体实验定律典型例题解析3

气体实验定律(3)·典型例题解析 【例1】电灯泡内充有氦氩混合气体，如果要使电灯泡内的混合气体在500℃时的压强不超过一个大气压，则在20℃的室温下充气，电灯泡内气体压强至多能充到多少？ 解析：由于电灯泡容积不变，故气体为等容变化，设t 1＝500℃时 压强为，＝℃时的压强为．则由 ＝得：＝，p t 20p 122p p T T p p 212121293773 p 2＝0.35 p 1＝0.35个大气压． 点拨：要分析出在温度变化时，灯泡的容积没有变化，气体的状态变化遵循查理定律．还要注意摄氏温度与热力学温度的关系． 【例2】如图13－44所示，四个两端封闭粗细均匀的玻璃管，管内的空气被一段水银柱隔开，按图中标明的条件，当玻璃管水平放置时，水银柱处于静止状态，如果管内两端的空气都升高相同的温度，则水银柱向左移动的是： 解析：假设温度升高，水银柱不动，两边气体均作等容变化，根据 查理定律得压强增大量为Δ＝Δ，而左、右两边初态压强相同，p p T T p 两边温度升高量Δ也相同，所以Δ跟成正比，即左、右两边气体T p 1T 初态温度高的，气体压强的增量小，水银柱应向气体压强增量小的方向移动，亦即应向初态气体温度高的一方移动，故D 正确． 点拨：在三个状态参量都变化的情况下，讨论有关问题比较复杂，常用假设法，先假设某一量不变，讨论其他两个量变化的关系，这样可使问题变得简单． 【例3】有一开口的玻璃瓶，容积是2000cm 3，瓶内空气的温度从0℃升

高到100℃的过程中，会有多少空气跑掉(玻璃的膨胀可忽略不计)？，如果在0℃时空气的密度是1.293×10-3g/cm3，那么跑掉的这部分空气的质量是多少？ 点拨：瓶中空气作的是等压变化，如果把所研究的对象确定为0℃时，玻璃瓶内的空气，当温度升高到100℃时，它的体积是多少，那么本题就是研究一定质量的气体的问题了． 参考答案：0.73×103cm30.69g 【例4】容积为2L的烧瓶，在压强为1.0×105Pa时，用塞子塞住，此时 温度为27℃，当把它加热到127℃时，塞子被顶开了，稍过一会儿，重新把塞子塞好，停止加热并使它逐渐降温到27℃，求：(1)塞子被顶开前的最大压强； (2)27℃时剩余空气的压强． 点拨：塞子被顶开前，瓶内气体的状态变化为等容变化，塞子被顶开后，瓶内有部分气体逸出，此后应选剩余气体为研究对象，再利用查理定律求解． 参考答案：(1)1．33×105Pa (2)0.75×105Pa 跟踪反馈 1．一定质量的理想气体在0℃时压强p0＝780mmHg，求这种气体在t＝273℃时的压强(气体的体积不变) 2．如图13－45两端封闭粗细均匀竖直放置的玻璃管内，有一长为h的水银柱，将管内气体分为两部分，已知L2＝2L1，若使两部分气体同时升高相同的温度，管内水银柱将如何移动？ 3．有一个玻璃瓶，内盛空气，当温度由0℃升高到100℃时，因瓶口开着

高中物理-气体实验定律(Ⅱ)练习

高中物理-气体实验定律(Ⅱ)练习 [A级抓基础] 1．一定质量的理想气体经历等温压缩过程时,气体的压强增大,从分子微观角度来分析,这是因为( ) A．气体分子的平均动能增大 B．单位时间内器壁单位面积上分子碰撞的次数增多 C．气体分子数增加 D．气体分子对器壁的碰撞力变大 解析：温度不发生变化,分子的平均动能不变,分子对器壁的碰撞力不变,故A、D错；质量不变,分子总数不变,C项错误；体积减小,气体分子密集程度增大,单位时间内器壁单位面积上分子碰撞次数增多,故B正确． 答案：B 2．(多选)一定质量的理想气体在等压变化中体积增大了1 2 ,若气体原来温度 是27 ℃,则温度的变化是( ) A．升高到 450 K B．升高了 150 ℃C．升高到 40.5 ℃D．升高了450 ℃ 解析：由V 1 V 2 ＝ T 1 T 2 得 V 1 V 1 ＋ 1 2 V 1 ＝ 273＋27 T 2 ,则T2＝450 K Δt＝450－300＝ 150(℃)． 答案：AB 3．一定质量的理想气体被一绝热气缸的活塞封在气缸内,气体的压强为p0,如果外界突然用力压活塞,使气体的体积缩小为原来的一半,则此时压强的大小为( ) A．p＜2p0B．p＝2p0 C．p＞2p0D．各种可能均有,无法判断 解析：外界突然用力压活塞,使气体的体积瞬间减小,表明该过程中气体和外界没有热变换,所以气体的内能将会变大,相应气体的温度会升高,若温度不变时,p＝2p0,因为温度变高,压强增大,则p＞2p0,故选项C正确． 答案：C

4．如图所示是一定质量的气体从状态A经B到状态C的V-T图象,由图象可知( ) A．p A>p B B．p C

T A,故p B>p A,A、C错误,D 正确；由B→C为等压过程p B＝p C,故B错误． 答案：D 5．如图所示的四个图象中,有一个是表示一定质量的某种理想气体从状态a 等压膨胀到状态b的过程,这个图象是( ) 解析：A项中由状态a到状态b为等容变化,A错；B项中由状态a到状态b 为等压压缩,B错；C项中由状态a到状态b为等压膨胀,C对；D项中由状态a 到状态b,压强增大,体积增大,D错． 答案：C 6．一水银气压计中混进了空气,因而在27 ℃,外界大气压为758 mmHg时,这个水银气压计的读数为738 mmHg,此时管中水银面距管顶80 mm,当温度降至－3℃时,这个气压计的读数为743 mmHg.求此时的实际大气压值． 解析：初状态：p1＝(758－738)mmHg＝20 mmHg, V ＝80S mm3(S是管的横截面积), 1

气体实验定律

气体实验定律 教学目标 1．使学生明确理想气体的状态应由三个参量来决定，其中一个发生变化，至少还 要有一个随之变化，所以控制变量的方法是物理学研究问题的重要方法之一．2．要求学生通过讨论、分析，总结出决定气体压强的因素，重点掌握压强的计算 方法，使学生能够灵活运用力学知识来解决热学问题，使学生的知识得到迁移，为更好的解决力热综合题打下良好的基础． 3．了解气体实验定律的实验条件、过程，学会研究物理问题的重要方法——控制变量（单因素）法，明确气体实验定律表达式中各个字母的含义，引导学生抓住三个实验定律的共性，使复习能够事半功倍． 教学重点、难点分析 1．一定质量的某种理想气体的状态参量p、V、T确定后，气体的状态便确定了，在这里主要是气体压强的分析和计算是重点问题，在气体实验定律及运用气态方程的解题过程中，多数的难点问题也是压强的确定．所以要求学生结合本专题的例题和同步练习，分析总结出一般性的解题方法和思路，使学生明确：压强的分析和计算，其实质仍是力学问题，还是需要运用隔离法，进行受力分析，利用力学规律（如平衡）列方程求解． 2．三个气体实验定律从实验思想、内容到解题的方法、步骤上均有很多相似之处，复习时不要全面铺开，没有重点．应以玻-马定律为重点内容，通过典型例题的分析，使学生学会抓共性，掌握一般的解题思路及方法，提高他们的科学素养．教学过程设计 教师活动 一、气体的状态参量 一定质量m的某种（摩尔质量M一定）理想气体可以用力学参量压强（p）、几何参量体积（V）和热学参量温度（T）来描述它所处的状态，当p、V、T一定时，气体的状态是确定的，当气体状态发生变化时，至少有两个参量要发生变化． 1．压强（p） 我们学过计算固体压强的公式p=F/S，计算液体由于自重产生的压强用p=ρgh，那么（1）对密闭在容器中的一定质量的气体的压强能否用上述公式计算呢？（2）密闭气体的压强是如何产生的呢？和什么因素有关？（3）密闭气体的压强如何计算呢？通过下面的几个例题来分析总结规律．

高中物理选修3-3：《气体实验定律》含解析

第三单元 气体实验定律 (时间：90分钟，满分：100分) 一、选择题(本题共11小题，每小题5分，共55分．在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项符合题目要求．全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分．) 1．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，小孩一不小心松手，氢气球就会飞向天空，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 2.一端封闭的玻璃管倒插入水银槽中，管竖直放置时，管内水银面比管 外高h ，上端空气柱长为l ，如图所示，已知大气压强为ρgH ，下列说法正确的是( ) A ．此时封闭气体的压强是ρg (l ＋h ) B ．此时封闭气体的压强是ρg (H －h ) C ．此时封闭气体的压强是ρg (H ＋h ) D ．此时封闭气体的压强是ρg (H －l ) 3．如图所示为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线，则下列说法中正确的是( ) A ．从等温线可以看出，一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成反比 B ．一定质量的气体，在不同温度下的等温线是不同的 C ．由图可知T 1>T 2 D ．由图可知T 1

气体实验定律典型例题含简易答案

气体性质1 .如图所示，在一个密封的长为120cm 气缸中有一活塞(活塞厚度不计)将气缸分成两部分，左面封闭空气，右边为真空，且以弹簧连接活塞，当左边气柱长30cm时，其温度为27℃，如温度升高到159℃时，空气柱长36cm，弹簧的原长是 cm. 答案、120 2. 如图（甲）所示，一端封闭、一端开口、内径均匀的直玻璃管内，注入一段60毫米的水银柱。将管水平放置时，封闭端空气柱长140毫米，开口端空气柱长140毫米。若先将管缓慢倒置、竖直插入水银糟内，如图（乙）。管中封闭端空气柱长133毫米，设大气压为76毫米高水银柱，空气温度不变，求槽中水银进入管中的长度和管露出槽中水银面的高度。 答案、34mm;206mm 3. 用销钉固定的活塞把水平放置的容 器分隔成A、B两部分，其体积之比V A： V B=2：1，如图所示，起初A中有温度 为127℃压强为1.8×105Pa的空气，B 中有温度27℃、压强为1.2×105Pa的 空气，拔出销钉，使活塞可以无摩擦地 移动（不漏气），由于容器壁缓慢导热， 最后气体都变到室温27℃，活塞也停 住，求最后A中气体的压强 答案、p A=2.3×105Pa 4.如图，两容器A、B的容积相等，用 带有阀门的细管连接，当容器间的压强 差超过1.2大气压时，阀门自动打开， 否则阀门是关闭的.最初两容器的温度 为27℃，A容器内气体压强为1.0大气 压，B容器为真空.求： (1)A内气体开始流入B内时的环境温 度. (2)若B容器温度仍保持为27℃，欲使 A、B内气体质量相等，A容器的温度应 升到多高？ 答案、87℃ 747℃ 5、如图，在内径均匀、竖直放置的U 形管两侧灌有水银，底部有一空气柱， 尺寸：h＝24cm，l1＝5cm，l2＝10cm，l ＝20cm.此时大气压P0为1.0×105Pa， 当温度由0℃上升到273℃时，空气柱 长度增加多少?(设水银不会从管中溢 出) 答案、18.1cm 6、如图所示, 粗细均匀的U型管倒置 于水银槽中, A端封闭一段长为10cm 的空气柱, B端也有一段长20cm的空 气柱, 其余各段水银柱的长度见图中 标示. A端下段水银柱的下表面与B端 下段水银柱的上表面处于同一水平面 上, 大气压强为75cmHg产生的压强, 初始气温为27℃, 后来仅A端气体加 热, 要使两端上部水银面相平, 求A 端封闭的气体温度应升为多少 ? 答案、470K (197℃). 7、如图所示, 在A、B两个容器之间有 一个内径很细带有阀门K的不导热的 管道相连通. 阀门K原来是关闭的. 容器A置于27℃的恒温装置中, 容器B 置于7℃的恒温装置中. 已知A的容积 为10L, 其中盛有52.03g的氧气. 已 知B的容积为70L, 其中盛有97.56g 的氧气. 当打开阀门K后, 氧气是否 产生质量迁移? 若有迁移, 向何方迁 移? 迁移的质量是多少? (连通管道的 体积不计) 答案316、由A向B有氧气迁移, 迁移 质量为34.43g. 8、如图所示, 一密闭的截面积为S的 圆筒形汽缸, 高为H, 中间有一薄活 塞 , 用一倔强系数为k的轻弹簧吊着,

高中物理最新-气体实验定律典型例题解析1 精品

气体实验定律(1)·典型例题解析 【例1】把一根长100cm上端封闭的玻璃管，竖直插入一个水银槽中，使管口到水银面的距离恰好是管长的一半，如图13－21所示，求水银进入管中的高度是多少？已知大气压强是1.0×118Pa． 解析：管中的空气在管插入水银槽前：p1＝p0V1＝LS 在插入水银槽后：p2＝p0＋ρg(L/2－h)由于变化前后温度不变，所以可根 据玻意耳定律求解，即：p1V1＝p2V2 1.0×118×1×S＝[1.0×118＋(0.5－h)×13.6×118](1－h)S h＝2m或h＝0.25m 因为管长只有100cm，2m显然不合题意，所以水银进入管中的高度是25cm． 点拨：本题虽然是求“水银进入管中的高度”．而解题中所研究的对象却是管中的空气，题目叙述中对气体的第一状态一带而过，而突出说明第二状态，解题时最好把两种状态都画出来，并把两种状态的参量对应地列出，【例2】如图13－22所示，粗细均匀的U形玻璃管，右端开口，左端封闭，管内用水银将一部分空气封闭在管中，开口朝上竖直放置时，被封闭的空气柱长24cm，两边水银高度差为15cm，若大气压强为75cmHg，问再向开口端倒入长为46cm的水银柱时，封闭端空气柱长度将是多少？ 解析：倒入水银前对封闭端的气体有：V1＝SL1＝24S p1＝75－15＝ 60cmHg 倒入水银后，左端水银面将上升，右端水银面将下降，设左端水银面上升

x，则此时封闭端气柱长L2＝L1－x＝24－x 此时两边水银面的高度差Δh2＝46－(15＋2x)＝2L2－17 此时封闭端气体的压强为：p2＝75＋Δh2＝58＋2L2 根据玻意耳定律p1V1＝p2V2得24×60＝L2×(58＋2L2)即L22＋29L2－720＝0 解得：L2＝－45cm(舍去)，L2＝16cm． 点拨：确定两边水银面的高度差以及由高度差求被封气体的压强是解答本题的关键． 【例3】将两端开口的长60cm的玻璃管竖直插入水银中30cm，将上端开口封闭，而后竖直向上将管从水银中提出，再将管口竖直向上，若大气压强为76cmHg，求气柱长？ 点拨：当管从水银中取出时，有一部分水银将流出，求出此时水银柱的长度，才能求出玻璃管开口向上时气体的压强，最后才能解决气柱长度问题．参考答案：23.9cm 【例4】如图13－23所示，一个上下都与大气相通的直圆筒，内部横截面的面积S0＝0.01m2，中间用两个活塞A和B封住一定质量的理想气体，A、B都可沿圆筒无摩擦地上、下滑动，但不漏气，A的质量可不计，B的质量为M，并与一劲度系数k＝5×118N/m的较长的弹簧相连，已知大气压强p0＝1×118Pa．平衡时，两活塞间的距离L0＝0.6m，现用力压A，使之缓慢向下， 移动一定距离后，保持平衡，此时用于压A的力F＝5×118N，求活塞A向下移动的距离．(假设气体温度保持不变) 点拨：A下降的距离等于气柱变短的长度和B下移的距离之和，以整体为研究对象分析弹簧缩短的距离，用玻意耳定律分析密封气柱的长度的变化，可以通过画图使之形象化． 参考答案：0.3m 跟踪反馈