物理3-3人教版8.1《氣體的等溫變化》課件1

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歡迎進入物理課堂 基礎自主學習 疑難名師點撥 例1 求圖8 1 2中被封閉氣體A的壓強 圖中的玻璃管內(nèi)都灌有水銀 大氣壓強p0 76cmHg p0 1 01 105Pa g 10m s2 思路點撥 求解本題可以按這樣的思路進行 規(guī)范解答 1 pA p0 ph 76cmHg 10cmHg 66cmHg 2 pA p0 ph 76cmHg 10 sin30 cmHg 71cmHg 3 pB p0 ph2 76cmHg 10cmHg 86cmHgpA pB ph1 86cmHg 5cmHg 81cmHg 變式訓練 如圖8 1 3所示 一橫截面積為S的圓柱形容器豎直放置 圓板A的上表面是水平的 下表面是傾斜的 且下表面與水平面的夾角為 圓板的質(zhì)量為M 不計一切摩擦 大氣壓為p0 則被圓板封閉在容器中的氣體的壓強為 A p0 Mgcos SB p0 S Mgcos SC p0 Mgcos2 SD p0 Mg S 解析 選D 以圓板為研究對象 如圖所示 豎直方向受力平衡 pAS cos p0S MgS S cos 所以pA S cos cos p0S Mg所以pA p0 Mg S故此題應選D選項 例2 有一段12cm長的汞柱 在均勻玻璃管中封住一定質(zhì)量的氣體 若開口向上將玻璃管放置在傾角為30 的光滑斜面上 在下滑過程中被封閉氣體的壓強為 大氣壓強p0 76cmHg A 76cmHgB 82cmHgC 88cmHgD 70cmHg 標準解答 選A 水銀柱所處的狀態(tài)不是平衡狀態(tài) 因此不能用平衡條件來處理 水銀柱的受力分析如圖所示 因玻璃管和水銀柱組成系統(tǒng)的加速度a gsin 所以對水銀柱由牛頓第二定律得 p0S Mgsin pS Ma 故p p0 變式訓練 如圖8 1 4所示 一個壁厚可以不計 質(zhì)量為M的汽缸放在光滑的水平地面上 活塞的質(zhì)量為m 面積為S 內(nèi)部封有一定質(zhì)量的氣體 活塞不漏氣 摩擦不計 外界大氣壓強為p0 若在活塞上加一水平向左的恒力F 不考慮氣體溫度的變化 求汽缸和活塞以相同加速度運動時 缸內(nèi)氣體的壓強多大 解析 設穩(wěn)定時汽缸和活塞共同以加速度a向左做勻加速運動 這時缸內(nèi)氣體的壓強為p 分析汽缸和活塞的受力情況 分別列出它們的運動方程為汽缸 pS p0S Ma 活塞 F p0S pS ma 將上述兩式相加 可得系統(tǒng)加速度 將其代入 式 化簡即得封閉氣體的壓強為答案 例3 如圖8 1 5所示 在A B兩個注射器中分別封閉1 105Pa 300mL和1 105Pa 400mL的空氣 在相同的環(huán)境溫度下 將它們的體積緩慢地壓縮一半 其壓強分別為多少 思路點撥 解答本題可按以下思路進行 標準解答 對A系統(tǒng)pA 1 105Pa VA 300mL VA 150mL 根據(jù)玻意耳定律 pAVA pA VA 對B系統(tǒng) pB 1 105Pa VB 400mL VB 200mL 根據(jù)玻意耳定律 pBVB pB VB 互動探究 請用玻意耳定律 計算不同體積氣體的壓強 完成下列表格 并在同一個p V坐標中分別作出A與B的p V圖象 并嘗試解釋圖線不同的原因 解析 由玻意耳定律可知 pAVA pA VA 及pBVB pB VB 可求出空格處數(shù)值如下表 圖象如下 圖象不同的原因在于所封閉氣體的質(zhì)量不同 課堂基礎達標 1 2010 嘉定高二檢測 描述氣體狀態(tài)的參量是指 A 質(zhì)量 溫度 密度B 溫度 體積 壓強C 質(zhì)量 壓強 溫度D 密度 壓強 溫度 解析 選B 氣體狀態(tài)參量是指溫度 壓強和體積 B對 2 2010 廣東高考 如圖8 1 6所示 某種自動洗衣機進水時 與洗衣缸相連的細管中會封閉一定質(zhì)量的空氣 通過壓力傳感器感知管中的空氣壓力 從而控制進水量 設溫度不變 洗衣缸內(nèi)水位升高 則細管中被封閉的空氣 A 體積不變 壓強變小B 體積變小 壓強變大C 體積不變 壓強變大D 體積變小 壓強變小 解析 選B 由圖可知空氣被封閉在細管內(nèi) 水面升高時 氣體體積一定減小 根據(jù)玻意耳定律 氣體壓強就增大 B選項正確 3 一端封閉的玻璃管倒插入水銀槽中 管豎直放置時 管內(nèi)水銀面比管外高h 上端空氣柱長為L 如圖8 1 7所示 已知大氣壓強為HcmHg 下列說法正確的是 A 此時封閉氣體的壓強是 L h cmHgB 此時封閉氣體的壓強是 H h cmHgC 此時封閉氣體的壓強是 H h cmHgD 此時封閉氣體的壓強是 H L cmHg 解析 選B 取等壓面法 選管外水銀面為等壓面 則p氣 ph p0得p氣 p0 ph即p氣 H h cmHg B項正確 4 一定質(zhì)量的氣體發(fā)生等溫變化時 若體積增大為原來的2倍 則壓強變?yōu)樵瓉淼?倍 A 2B 1C D 解析 選C 由玻意耳定律pV 常量 得體積增大為原來的2倍 則壓強變?yōu)樵瓉淼?故C項正確 5 2010 鎮(zhèn)江高二檢測 一定質(zhì)量的氣體由狀態(tài)A變到狀態(tài)B的過程如圖8 1 8所示 A B位于同一雙曲線上 則此變化過程中 溫度 A 一直下降B 先上升后下降C 先下降后上升D 一直上升 解析 選B 由題圖可知 A B兩點在同一等溫線上 可作直線AB 其他各點的等溫線與過A B兩點的等溫線進行比較 可以得出都比A B兩點所在等溫線溫度高 故氣體由狀態(tài)A變到狀態(tài)B的過程中溫度先上升后下降 6 粗細均勻的玻璃管內(nèi)封閉一段長為12cm空氣柱 一個人手持玻璃管開口向下潛入水中 當潛到水下某深度時看到水進入玻璃管口2cm 求人潛入水中的深度 玻璃管內(nèi)氣體溫度視為不變 取水面上大氣壓強為p0 1 0 105Pa g 10m s2 解析 確定研究對象為被封閉的一部分氣體 玻璃管下潛的過程中氣體的狀態(tài)變化為等溫過程 設潛入水下的深度為h 玻璃管的橫截面積為S 氣體的初末狀態(tài)參量分別為初狀態(tài) p1 p0 V1 12S 末狀態(tài) p2 p0 gh V2 10S 由玻意耳定律p1V1 p2V2 得 解得 h 2m 答案 2m 知能提升作業(yè) 一 選擇題 本大題共7小題 每小題5分 共35分 每小題至少一個選項符合題意 1 如圖1為一定質(zhì)量的氣體的兩條等溫線 則下列關于各狀態(tài)溫度的說法正確的有 A tA tBB tB tCC tC tAD tD tA 解析 選A C D 兩條等溫線 故tA tB tC tD 故A項正確 兩條等溫線比較 tD tA tC tA 故B項錯 C D項正確 2 如圖2所示 活塞的質(zhì)量為m 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 大氣壓強為p0 則封閉氣體的壓強為 A p p0 mg SB p p0 M m g SC p p0 Mg SD p mg S 解析 選C 對汽缸缸套進行受力分析 如圖所示 由平衡條件可得 p0S Mg pS所以故C項正確 3 放飛的氫氣球上升到一定高度會脹破 是因為 A 球內(nèi)氫氣溫度升高B 球內(nèi)氫氣壓強增大C 球外空氣壓強減小D 以上說法均不正確 解析 選C 氣球上升時 由于高空處空氣稀薄 球外氣體的壓強減小 球內(nèi)氣體要膨脹 到一定程度時 氣球就會脹破 4 如圖3所示 兩端開口的均勻玻璃管豎直插入水銀槽中 管中有一段水銀柱h1封閉一定質(zhì)量的氣體 這時管下端開口處內(nèi) 外水銀面高度差為h2 若保持環(huán)境溫度不變 當外界壓強增大時 下列分析正確的是 A h2變長B h2變短C h1上升D h1下降 解析 選D 被封閉氣體的壓強p p0 h1 p0 h2 故h1 h2 隨著大氣壓強的增大 被封閉氣體壓強也增大 由玻意耳定律知氣體的體積減小 空氣柱長度變短 但h1 h2長度不變 h1液柱下降 D項正確 5 一個開口玻璃瓶內(nèi)有空氣 現(xiàn)將瓶口向下按入水中 在水面下5m深處恰能保持靜止不動 下列說法中正確的是 A 將瓶稍向下按 放手后又回到原來位置B 將瓶稍向下按 放手后加速下沉C 將瓶稍向上提 放手后又回到原處D 將瓶稍向上提 放手后加速上升 解析 選B D 瓶保持靜止不動 受力平衡mg gV 由玻意耳定律 將瓶下按后 p增大而V減小 mg gV 故放手后加速下沉 同樣道理 D選項也正確 6 2010 江蘇高考 為了將空氣裝入氣瓶內(nèi) 現(xiàn)將一定質(zhì)量的空氣等溫壓縮 空氣可視為理想氣體 下列圖象能正確表示該過程中空氣的壓強p和體積V關系的是 解析 選B 氣體做等溫變化 遵守玻意耳定律 由pV C p與成正比 故B正確 7 如圖4所示 一根一端封閉的玻璃管開口向下插入水銀槽中 管中封閉一定質(zhì)量的氣體 管內(nèi)水銀面低于管外 在溫度不變時 將玻璃管稍向下插入一些 下列說法正確的是 A 玻璃管內(nèi)氣體體積減小B 玻璃管內(nèi)氣體體積增大C 管內(nèi)外水銀面高度差減小D 管內(nèi)外水銀面高度差增大 解析 選A D 解法一 極限分析法 設想把管壓下很深 則易知V減小 p增大 因為p p0 ph 所以h增大 即A D選項正確 解法二 假設法 將玻璃向下插入過程中 假設管內(nèi)氣體體積不變 則h增大 p p0 ph也增大 由玻意耳定律判斷得V減小 故管內(nèi)氣體體積V不可能不變而是減小 由V減小得p p0 ph增大 所以h也增大 即A D選項正確 二 非選擇題 本大題共2小題 共15分 8 8分 圖5粗細均勻的U形管 右端封閉有一段空氣柱 兩管內(nèi)水銀面高度差為19cm 封閉端空氣柱長度為40cm 如圖5所示 問向左管內(nèi)再注入多少水銀可使兩管水銀面等高 已知外界大氣壓強p0 76cmHg 注入水銀過程中溫度保持不變 解析 以右管中被封閉氣體為研究對象 氣體在初狀態(tài)下其p1 p0 ph 76 19 cmHg 57cmHg V1 L1S 40S 末狀態(tài)p2 p0 76cmHg V2 L2S 則由玻意耳定律得 57 40S 76 L2S L2 30cm 需注入的水銀柱長度應為h 2 L1 L2 39cm 答案 39cm 9 7分 中國是世界上的人口大國 也是自行車的王國 隨著社會的不斷進步 雖然汽車已經(jīng)進入家庭 但自行車以其輕便 經(jīng)濟 維修方便等獨有的優(yōu)勢 依然成為人們目前重要的交通工具之一 現(xiàn)用活塞氣筒向一個容積為V的自行車輪胎內(nèi)打氣 每次能把體積為V0 壓強為p0的空氣打入自行車輪胎內(nèi) 若胎內(nèi)原有空氣的壓強為p 設打入氣體的溫度不變 則打了n次后自行車輪胎內(nèi)氣體的壓強為多大 并解釋為何在打氣過程中越打越費勁 解析 取胎內(nèi)原有氣體和n次打入的氣體為研究對象由玻意耳定律知pV np0V0 pnV所以p0 V0 V p各量不變 n越多 pn越大 即打入氣的次數(shù)越多 需要克服胎內(nèi)氣體對氣筒 活塞 的壓力越大 感覺越費勁 答案 打入氣的次數(shù)越多 輪胎內(nèi)氣體壓強越大 再次將氣體打入時 需用力越大即越費勁 教師精品題庫 1 一定質(zhì)量的氣體在等溫變化的過程中 它的下列哪些物理量不發(fā)生變化的是 A 氣體的平均速率B 單位體積內(nèi)的分子數(shù)C 氣體的壓強D 氣體的體積 解析 選A 由玻意耳定律pV C可知 氣體的體積和壓強都發(fā)生變化 單位體積內(nèi)的分子數(shù)變化 故B C D均發(fā)生變化 由于溫度不變 氣體運動的平均速率不變 故選A 2 如圖 p表示壓強 V表示體積 T為熱力學溫度 則各圖中正確描述一定質(zhì)量的氣體發(fā)生等溫變化的是 解析 選A B C A圖表示溫度T始終不變 B C圖表示為定值 即溫度不變 A B C對 D中p V 此時溫度必然變化 故D錯 3 如圖所示 為一定質(zhì)量的氣體在不同溫度下的兩條圖線 由圖可知 A 一定質(zhì)量的氣體在發(fā)生等溫變化時其壓強與體積成正比B 一定質(zhì)量的氣體在發(fā)生等溫變化時其圖線的延長線是經(jīng)過坐標原點的C T1 T2D T1 T2 解析 選B D 這是一定質(zhì)量的氣體在發(fā)生等溫變化時的圖線 由圖線知p 所以p與V應成反比 A錯 由圖可以看出 圖線的延長線是過坐標原點的 故B對 根據(jù)圖線斜率的物理意義可知C錯 D對 4 如圖所示 在溫度不變的情況下 把一根長為100cm 上端封閉的玻璃管豎直插入水銀槽中 插入后管口到槽內(nèi)水銀面的距離是管長的一半 若大氣壓為75cmHg 求水銀進入管內(nèi)的長度 解析 研究玻璃管內(nèi)被封閉的空氣柱 初態(tài) 玻璃管未插入水銀槽之前 p1 p0 75cmHg V1 LS 100S末態(tài) 玻璃管插入水銀槽后 設管內(nèi)外水銀面高度差為h 則p2 p0 h 75 h 根據(jù)玻意耳定律p1V1 p2V2得75 100S 75 h 50 h S即h2 125h 3750 0 解得h 25cm或h 150cm 舍去 所以 水銀進入管內(nèi)的長度為答案 25cm 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全