第二章 3.气体的等压变化和等容变化+专题训练-2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册【新课程同步训练】学习手册（人教版）

学 第三册 （人教版）高中物理选择性必修 以相同加速度运动时， 缸内气体的压强 多大。 解析： 设稳定时气体和活塞共同匀加速运动 的加速度为 a ， 缸内气体的压强为 p ， 则 对整体： F= （ M+m ） a ① 对汽缸： pS-p 0 S=Ma ② 由 ①② 得 p=p 0 + M M+m · F S =p 0 + MF （ M+m ） S 。 答案： p=p 0 + MF （ M+m ） S 说明： （ 1 ） 本题还可以把活塞作为研究对 象建立方程： F+p 0 S-pS=ma ③ ①②③ 三个式子中有两个是独立的， 可 以任意联立两式求解。 （ 2 ） 以整体作为研究对象进行受力分析时， 不考虑内部气体压力， 因为内部气体压力是 内力。 汽缸、 活塞、 封闭气体整体在做加 速运动， 则要以汽缸、 活塞或者整体为 研究对象， 运用牛顿第二定律来分析和 计算气体的压强。 思路点拨 知 识 梳 理 知识点 1 气体的等压变化 1. 气体的等压变化 一定质量的某种气体， 在压强不变时， 体积随温度的变化的过程。 2. 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， 体积 V 与热力学温度 T 成正比。 （ 2 ） 表达式 V=CT 或 V T =C 或 V 1 T 1 = V 2 T 2 T 是热力学温标， 而不是摄氏温标。 （ 3 ） 适用条件 ① 气体的质量不变。 ② 气体的压强不变。 3. 气体的等压线 （ V-T 图像） （ 1 ） 一定质量的气体， 在压 强不变时 ， 其 V-T 图 像是一条过原点的直 线， 这条直线叫作等压 线。 （如图） （ 2 ） 说明： 同一气体的几条等压线比较， 斜 率大的压强小， 如图， p 1 >p 2 >p 3 >p 4 。 知识点 2 气体的等容变化 1. 气体的等容变化 一定质量的某种气体， 在体积不变时， 压强随温度的变化而变化的过程。 2. 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 ） 表达式 p=CT 或 p 1 T 1 = p 2 T 2 3. 气体的等压变化和等容变化 T V O p 1 p 2 p 3 p 4 36 学 第二章 气体、 固体和液体 T 是热力学温标， 而不是摄氏温标。 （ 3 ） 适用条件 ① 气体的质量不变。 ② 气体的体积不变。 3. 气体的等容线 （ p-T 图像） （ 1 ） 等容线： 一定质量的气 体， 在体积不变时， 其 p-T 图像是一条过原点 的直线， 这条直线叫作 等容线。 （如图） （ 2 ） 说明： 同一气体的几条等容线比较， 斜 率大的体积小， 如图， V 1 >V 2 >V 3 >V 4 。 知识点 3 理想气体 1. 定义： 在任何温度、 任何压强下都遵从气 体实验定律的气体。 2. 理想气体与实际气体： 在温度不低于零下 几十摄氏度、 压强不超过大气压的几倍时， 可以把实际气体当成理想气体来处理。 知识点 4 气体实验定律的微观解释 1. 玻意耳定律： 一定质量的气体， 温度保持 不变时， 分子的平均动能是一定的。 在这 种情况下， 体积减小时， 分子的密集程度 增大， 气体的压强就增大； 反之， 体积增 大时， 分子的密集程度减小， 气体的压强 就减小。 2. 查理定律： 一定质量的气体， 体积保持不 变时， 分子的密集程度保持不变。 在这 种情况下， 温度升高时， 分子的平均动能 增大， 气体的压强就增大； 反之， 温度降 低时， 分子的平均动能减小， 气体压强 减小。 3. 盖 - 吕萨克定律： 一定质量的气体， 温度 升高时， 分子的平均动能增大。 只有气体 的体积同时增大， 使分子的密集程度减 小， 才能保持压强不变。 要 点 突 破 要点 1 对盖 - 吕萨克定律的理解 1. 盖 - 吕萨克定律是实验定律， 是由法国科 学家盖 - 吕萨克通过实验发现的。 2. 适用条件： 气体质量一定， 压强不变且不 太大 （小于 n 个大气压 ）， 温度不太低 （不低于零下几十摄氏度）。 3. 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 和温度的变化量 ΔT 间的关系为 ΔV ΔT = V T 或 ΔV= ΔT T V 。 例 1 如图所示， 汽缸 A 中封闭有一定质量 的气体， 活塞 B 与汽缸 A 的接触是光 滑的且不漏气， B 上放一重物 C ， B 与 C 的总重力为 G ， 大气压为 p 0 。 当汽缸 内气体温度是 20 ℃ 时， 活塞与汽缸底部 距离为 h 1 ； 当汽缸内 气体温度是 100 ℃ 时， 活塞与汽缸底部的距离是多少？