《（江蘇專版）2018版高中物理 第八章 氣體 1 氣體的等溫變化學(xué)案 新人教版選修3-3》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（江蘇專版）2018版高中物理 第八章 氣體 1 氣體的等溫變化學(xué)案 新人教版選修3-3（12頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、1氣體的等溫變化學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.知道什么是等溫變化.2.掌握玻意耳定律的內(nèi)容，并能應(yīng)用公式解決實(shí)際問題.3.理解氣體等溫變化的pV圖象和p圖象一、封閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算導(dǎo)學(xué)探究(1)在圖1中，C、D兩處液面水平且等高，液體密度為，其他條件已標(biāo)于圖上，試求封閉氣體A的壓強(qiáng)圖1(2)在圖2中，汽缸置于水平地面上，汽缸橫截面積為S，活塞質(zhì)量為m，設(shè)大氣壓強(qiáng)為p0，試求封閉氣體的壓強(qiáng)圖2答案(1)同一水平液面C、D處壓強(qiáng)相同，可得pAp0gh.(2)以活塞為研究對(duì)象，受力分析如圖，由平衡條件得mgp0SpS則pp0.知識(shí)梳理封閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算方法主要有：1取等壓面法根據(jù)同種液體在同一水平液面處壓強(qiáng)相等，在連
2、通器內(nèi)靈活選取等壓面，由兩側(cè)壓強(qiáng)相等列方程求氣體壓強(qiáng)2力平衡法對(duì)于平衡態(tài)下用液柱、活塞等封閉的氣體壓強(qiáng)，可對(duì)液柱、活塞等進(jìn)行受力分析，由F合0列式求氣體壓強(qiáng)二、玻意耳定律導(dǎo)學(xué)探究(1)玻意耳定律成立的條件是什么？(2)用p1V1p2V2解題時(shí)各物理量的單位必須是國際單位制中的單位嗎？答案(1)一定質(zhì)量的氣體，且溫度不變(2)不必只要同一物理量使用同一單位即可知識(shí)梳理1玻意耳定律(1)內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)p與體積V成反比(2)公式：pVC或者p1V1p2V2.2成立條件玻意耳定律p1V1p2V2是實(shí)驗(yàn)定律，只有在氣體質(zhì)量一定、溫度不變的條件下才成立3常量的意義p1V
3、1p2V2C該常量C與氣體的種類、質(zhì)量、溫度有關(guān)，對(duì)一定質(zhì)量的氣體，溫度越高，該常量C越大(選填“大”或“小”)三、pV圖象導(dǎo)學(xué)探究(1)如圖3甲所示為一定質(zhì)量的氣體不同溫度下的pV圖線，T1和T2哪一個(gè)大？(2)如圖乙所示為一定質(zhì)量的氣體不同溫度下的p圖線，T1和T2哪一個(gè)大？圖3答案(1)T1T2(2)T1T2知識(shí)梳理1pV圖象：一定質(zhì)量的氣體等溫變化的pV圖象是雙曲線的一支，雙曲線上的每一個(gè)點(diǎn)均表示氣體在該溫度下的一個(gè)狀態(tài)而且同一條等溫線上每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的p、V坐標(biāo)的乘積是相等的一定質(zhì)量的氣體在不同溫度下的等溫線是不同的雙曲線，且pV乘積越大，溫度就越高，圖4中T2T1.圖42p圖象：一定質(zhì)
4、量氣體的等溫變化過程，也可以用p圖象來表示，如圖5所示等溫線是過原點(diǎn)的傾斜直線，由于氣體的體積不能無窮大，所以原點(diǎn)附近等溫線應(yīng)用虛線表示，該直線的斜率kpV，故斜率越大，溫度越高，圖中T2T1. 圖5一、封閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算例1如圖6所示，活塞的質(zhì)量為m，汽缸缸套的質(zhì)量為M，通過彈簧吊在天花板上，汽缸內(nèi)封有一定質(zhì)量的氣體缸套和活塞間無摩擦，活塞面積為S，大氣壓強(qiáng)為p0.則封閉氣體的壓強(qiáng)為()圖6App0Bpp0Cpp0Dp答案C解析對(duì)汽缸缸套進(jìn)行受力分析，如圖所示由平衡條件可得：p0SMgpS所以pp0故C項(xiàng)正確二、玻意耳定律的應(yīng)用利用玻意耳定律解題的基本思路(1)明確研究對(duì)象，并判斷是否滿足玻
5、意耳定律的條件(2)明確初、末狀態(tài)及狀態(tài)參量(p1、V1；p2、V2)(3)根據(jù)玻意耳定律列方程求解例2如圖7所示，一根一端封閉的粗細(xì)均勻的細(xì)玻璃管，有一段h19 cm的水銀柱將一部分空氣封閉在細(xì)玻璃管里當(dāng)玻璃管開口向上豎直放置時(shí)(如圖甲)，管內(nèi)空氣柱長L115 cm，當(dāng)時(shí)的大氣壓強(qiáng)p076 cmHg.那么，當(dāng)玻璃管開口向下豎直放置時(shí)(如圖乙，水銀沒有流出)，管內(nèi)空氣柱的長度是多少？圖7答案25 cm解析設(shè)細(xì)玻璃管橫截面積為S，開口向下豎直放置時(shí)空氣柱的長度為L2.開口向上豎直放置時(shí)：空氣柱的體積V1L1S壓強(qiáng)p1p0ph(7619) cmHg95 cmHg開口向下豎直放置時(shí)空氣柱的體積V2L
6、2S壓強(qiáng)p2p0ph(7619) cmHg57 cmHg根據(jù)玻意耳定律，有p1V1p2V2代入數(shù)值可得L225 cm例3如圖8所示，用銷釘固定的活塞把導(dǎo)熱汽缸分隔成兩部分，A部分氣體壓強(qiáng)pA6.0105 Pa，體積VA1 L；B部分氣體壓強(qiáng)pB2.0105 Pa，體積VB3 L現(xiàn)拔去銷釘，外界溫度保持不變，活塞與汽缸間摩擦可忽略不計(jì)，整個(gè)過程無漏氣，A、B兩部分氣體均為理想氣體求活塞穩(wěn)定后A部分氣體的壓強(qiáng)圖8答案3.0105 Pa解析拔去銷釘，待活塞穩(wěn)定后，pApB根據(jù)玻意耳定律，對(duì)A部分氣體，pAVApA(VAV)對(duì)B部分氣體，pBVBpB(VBV)由聯(lián)立得：pA3.0105 Pa.三、pV
7、圖象或p圖象例4如圖9所示，是一定質(zhì)量的某種氣體狀態(tài)變化的pV圖象，氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中，氣體分子平均速率的變化情況是()圖9A一直保持不變B一直增大C先減小后增大D先增大后減小答案D解析由題圖可知，pAVApBVB，所以A、B兩狀態(tài)的溫度相等，在同一等溫線上由于離原點(diǎn)越遠(yuǎn)的等溫線溫度越高，如圖所示，所以從狀態(tài)A到狀態(tài)B，氣體溫度應(yīng)先升高后降低，分子平均速率先增大后減小由玻意耳定律可知，pVC(常量)，其中C的大小與氣體的質(zhì)量、溫度和種類有關(guān)，對(duì)同種氣體質(zhì)量越大、溫度越高，C也越大，在pV圖象中，縱坐標(biāo)的數(shù)值與橫坐標(biāo)的數(shù)值的乘積越大；在p圖象中，斜率k也就越大1(封閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算
8、)如圖10所示，豎直放置的U形管，左端開口右端封閉，管內(nèi)有一段水銀柱在右管內(nèi)封閉有一定質(zhì)量的氣體兩管液面高度差h為10 cm，大氣壓強(qiáng)為75 cmHg，求右側(cè)封閉端空氣柱的壓強(qiáng)圖10答案65 cmHg解析pp0ph75 cmHg10 cmHg65 cmHg.2(玻意耳定律的應(yīng)用)一定質(zhì)量的氣體，壓強(qiáng)為3 atm，保持溫度不變，當(dāng)壓強(qiáng)減小了2 atm，體積變化了4 L，則該氣體原來的體積為()A. L B2 LC. L D3 L答案B解析設(shè)該氣體原來的體積為V1，由玻意耳定律得3V1(32)(V14)，解得V12 L.3(pV圖象的理解)如圖11所示，DABC表示一定質(zhì)量的某種氣體狀態(tài)變化的一個(gè)
9、過程，則下列說法正確的是()圖11ADA是一個(gè)等溫過程BAB是一個(gè)等溫過程CA與B的狀態(tài)參量相同DBC體積減小，壓強(qiáng)減小，溫度不變答案A解析DA是一個(gè)等溫過程，A對(duì)；A、B兩狀態(tài)溫度不同，AB的過程中不變，則體積V不變，此過程中氣體的壓強(qiáng)、溫度會(huì)發(fā)生變化，B、C錯(cuò)；BC是一個(gè)等溫過程，V增大，p減小，D錯(cuò)4(玻意耳定律的應(yīng)用)如圖12所示，橫截面積為0.01 m2的汽缸內(nèi)被重力G200 N的活塞封閉了高30 cm的氣體已知大氣壓p01.0105 Pa，現(xiàn)將汽缸倒轉(zhuǎn)豎直放置，設(shè)溫度不變，求此時(shí)活塞到缸底的高度圖12答案45 cm解析選活塞為研究對(duì)象初狀態(tài)：汽缸開口向上時(shí)，受力分析如圖甲所示p1p
10、01.2105 PaV130S末狀態(tài)：汽缸倒轉(zhuǎn)開口向下時(shí)，受力分析如圖乙所示p2p00.8105 PaV2L2S由玻意耳定律得p1V1p2V2，解得L245 cm.題組一封閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算1. 一端封閉的玻璃管倒插入水銀槽中，管豎直放置時(shí)，管內(nèi)水銀面比管外高h(yuǎn) cm，上端空氣柱長為L cm，如圖1所示，已知大氣壓強(qiáng)為H cmHg，下列說法正確的是()圖1A此時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng)是(Lh) cmHgB此時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng)是(Hh) cmHgC此時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng)是(Hh) cmHgD此時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng)是(HL) cmHg答案B解析取等壓面法，選管外水銀面為等壓面，則由p氣php0，得p氣p0ph，即p氣
11、(Hh) cmHg，選項(xiàng)B正確2. 如圖2所示，一圓筒形汽缸靜置于水平地面上，汽缸缸體的質(zhì)量為M，活塞(連同手柄)的質(zhì)量為m，汽缸內(nèi)部的橫截面積為S，大氣壓強(qiáng)為p0.現(xiàn)用手握住活塞手柄緩慢向上提，不計(jì)汽缸內(nèi)氣體的質(zhì)量及活塞與汽缸壁間的摩擦，若汽缸剛提離地面時(shí)汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p，則()圖2App0 Bpp0Cpp0 Dpp0答案D解析對(duì)汽缸缸體受力分析得MgpSp0S，pp0，選D.題組二對(duì)pV圖象或p的考查3如圖3所示為一定質(zhì)量的氣體在不同溫度下的兩條p圖線由圖可知()圖3A一定質(zhì)量的氣體在發(fā)生等溫變化時(shí)，其壓強(qiáng)與體積成正比B一定質(zhì)量的氣體在發(fā)生等溫變化時(shí)，其壓強(qiáng)與體積成反比CT1T2DT1
12、T2答案BD解析一定質(zhì)量的氣體溫度不變時(shí)，pV常量，所以其p圖線是過原點(diǎn)的直線，A錯(cuò)誤，B正確；對(duì)同一部分氣體來說，體積相同時(shí)，溫度越高，壓強(qiáng)越大，所以T1T2，D正確4. 如圖4所示是一定質(zhì)量的某氣體狀態(tài)變化的pV圖象，則下列說法正確的是()圖4A氣體做的是等溫變化B氣體的壓強(qiáng)從A到B一直減小C氣體的體積從A到B一直增大D氣體的三個(gè)狀態(tài)參量一直都在變答案BCD解析一定質(zhì)量的氣體的等溫過程的pV圖象即等溫線是雙曲線中的一支，顯然題圖所示AB圖線不是等溫線，AB過程不是等溫變化過程，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；從AB圖線可知?dú)怏w從A狀態(tài)變?yōu)锽狀態(tài)的過程中，壓強(qiáng)p在逐漸減小，體積V在不斷增大，選項(xiàng)B、C正確；又因
13、為該過程不是等溫變化過程，所以氣體的三個(gè)狀態(tài)參量一直都在變化，選項(xiàng)D正確5如圖5所示，一定質(zhì)量的氣體由狀態(tài)A變到狀態(tài)B再變到狀態(tài)C的過程，A、C兩點(diǎn)在同一條雙曲線上，則此變化過程中()圖5A從A到B的過程溫度升高B從B到C的過程溫度升高C從A到C的過程溫度先降低再升高DA、C兩點(diǎn)的溫度相等答案AD題組三玻意耳定律的應(yīng)用6各種卡通形狀的氫氣球，受到孩子們的喜歡，特別是年幼的小孩，若小孩一不小心松手，氫氣球會(huì)飛向天空，上升到一定高度會(huì)脹破，是因?yàn)?)A球內(nèi)氫氣溫度升高 B球內(nèi)氫氣壓強(qiáng)增大C球外空氣壓強(qiáng)減小 D以上說法均不正確答案C解析氫氣球上升時(shí)，由于高空處空氣稀薄，球外空氣的壓強(qiáng)減小，球內(nèi)氣體要
14、膨脹，到一定程度時(shí)，氣球就會(huì)脹破7如圖6所示，某種自動(dòng)洗衣機(jī)進(jìn)水時(shí)，與洗衣缸相連的細(xì)管中會(huì)封閉一定質(zhì)量的空氣，通過壓力傳感器感知管中的空氣壓力，從而控制進(jìn)水量設(shè)溫度不變，洗衣缸內(nèi)水位升高，則細(xì)管中被封閉的空氣()圖6A體積不變，壓強(qiáng)變小B體積變小，壓強(qiáng)變大C體積不變，壓強(qiáng)變大D體積變小，壓強(qiáng)變小答案B解析由題圖可知空氣被封閉在細(xì)管內(nèi)，缸內(nèi)水位升高時(shí)，氣體體積減小；根據(jù)玻意耳定律，氣體壓強(qiáng)增大，B選項(xiàng)正確8. 如圖7所示，用彈簧將封閉有一定質(zhì)量氣體的汽缸通過活塞懸掛起來，不計(jì)活塞與缸壁間的摩擦，保持溫度不變，當(dāng)外界大氣壓強(qiáng)變化時(shí)，不發(fā)生改變的是()圖7A封閉氣體的壓強(qiáng)B封閉氣體的體積C彈簧的彈力
15、D汽缸底部離地面的高度答案C解析以汽缸為研究對(duì)象，設(shè)大氣壓強(qiáng)為p0，則有p0SpSMg，p0變化，則p變化，因?yàn)闇囟炔蛔儯鶕?jù)玻意耳定律，則V變化，A、B錯(cuò)誤；對(duì)整體有kx(Mm)g，彈簧的彈力不變，故活塞高度不變，又由于氣體體積變化，則汽缸底部離地面的高度發(fā)生變化，C正確，D錯(cuò)誤9大氣壓強(qiáng)p01.0105 Pa.某容器的容積為20 L，裝有壓強(qiáng)為20105 Pa的氣體，如果保持氣體溫度不變，把容器的開關(guān)打開，待氣體達(dá)到新的平衡時(shí)，容器內(nèi)剩下氣體的質(zhì)量與原來氣體的質(zhì)量之比為()A119 B120C239 D118答案B解析由p1V1p2V2，得p1V0p0V0p0V，因V020 L，則V380
16、 L，即容器中剩余20 L壓強(qiáng)為p0的氣體，而同樣大氣壓下氣體的總體積為400 L，所以剩下氣體的質(zhì)量與原來氣體的質(zhì)量之比等于同壓下氣體的體積之比，即，B項(xiàng)正確10一個(gè)氣泡從水底升到水面上時(shí)，體積增大為原來的2倍，設(shè)水的密度為1.0103 kg/m3，大氣壓強(qiáng)p01.0105 Pa，水底與水面溫差不計(jì)，求水的深度(g取10 m/s2)答案10 m解析初狀態(tài)p1p0ghV1V0末狀態(tài)p2p0V22V0由玻意耳定律得p1V1p2V2，得(1.01051.010310h)V01.01052V0得h10 m11充氣前飲料瓶內(nèi)已有壓強(qiáng)為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強(qiáng)的空氣2 L，設(shè)充氣過程中飲料瓶內(nèi)氣體溫度保持不變、
17、飲料瓶的體積不變，當(dāng)水火箭內(nèi)部氣體壓強(qiáng)達(dá)到3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓方可將活塞頂出則充氣裝置需給飲料瓶再充入1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的空氣多少升，水火箭方可發(fā)射？答案4 L解析根據(jù)充氣過程中溫度不變，由p2V2p0V，則V3V26 L，則需充氣4 L.12在如圖8所示的裝置中，兩相同汽缸A、B的長度均為L30 cm，C是可在汽缸內(nèi)無摩擦滑動(dòng)的、體積不計(jì)的活塞，D為閥門整個(gè)裝置均由導(dǎo)熱材料制成起初閥門關(guān)閉，A內(nèi)有壓強(qiáng)pA2.0105 Pa的氮?dú)釨內(nèi)有壓強(qiáng)pB1.0105 Pa的氧氣閥門打開后，活塞C向右移動(dòng)，最后達(dá)到平衡求平衡后活塞C移動(dòng)的距離x及平衡后B中氣體的壓強(qiáng)p.(假定氧氣和氮?dú)饩鶠槔硐霘怏w，連接汽缸的管道體積可忽略)圖8答案x10 cm，p1.5105 Pa解析平衡后，汽缸A、B內(nèi)的壓強(qiáng)相等，設(shè)汽缸的橫截面積為S，取A汽缸內(nèi)的氮?dú)鉃檠芯繉?duì)象，由玻意耳定律有：pALSp(Lx)S取汽缸B內(nèi)的氧氣為研究對(duì)象，由玻意耳定律有：pBLSp(Lx)S解得：x10 cm，p1.5105 Pa.12
（江蘇專版）2018版高中物理 第八章 氣體 1 氣體的等溫變化學(xué)案 新人教版選修3-3
