(教用word)第2章 3 气体的等压变化和等容变化-【提分教练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册(人教版2019)

3　气体的等压变化和等容变化 核心素养目标 物理观念 科学思维 科学态度与责任 知道气体的等压变化、等容变化、理想气体的概念，知道气体实验定律的微观解释 掌握盖­吕萨克定律、查理定律的内容、公式及应用，理解理想气体状态方程并能利用其解决实际问题 通过对气体实验定律的理解及应用，学会探索科学规律的方法，坚持实事求是的科学态度，培养学习物理的兴趣 一、气体的等压变化 1．盖­吕萨克定律：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：V＝CT或 ＝C或 ＝。 二、气体的等容变化 1．查理定律：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，即 p∝T。 2．公式：p＝CT或 ＝C或 ＝。 三、理想气体 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。 2．理想气体状态方程的关系式：＝C或＝。 四、气体实验定律的微观解释 对一定质量的理想气体，若温度不变，体积变化，分子数密度必然发生变化，必引起压强的变化；若体积不变，温度变化，则气体分子的平均动能发生变化，那么气体的压强必然发生变化；若气体的压强发生变化，必然是决定气体压强的因素发生变化，即气体分子数密度或气体分子的平均动能发生变化。所以说气体状态发生变化时，不可能只有一个参量发生变化，其他两个参量不变。 (1)一定质量的气体，在体积不变的情况下，压强与摄氏温度成正比。 (　　) ×　提示：在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比。 (2)一定质量的气体，在压强不变的情况下，体积与热力学温度成反比。 (　　) ×　提示：在压强不变的情况下，体积与热力学温度成正比。 (3)在等容变化中，p　­T图像的坐标原点的意义为气体压强为0时热力学温度为0 K(绝对零度)。 (　　) √ (4)一定质量的气体，在压强不变时，其V­t图像是一条过原点的直线。 (　　) ×　提示：V­T图像过原点，而V­t图像与t轴的交点为－273.15 ℃。 (5)一定质量的理想气体，温度不变，压强增大，体积减小。 (　　) √ (6)理想气体也不能严格地遵从气体实验定律。 (　　) ×　提示：理想气体是严格遵从气体实验定律的气体。 (7)实际气体在温度不太低(不低于零下几十摄氏度)、压强不太大(不超过大气压的几倍)的情况下，可看成理想气体。 (　　) √ 　　 　　盖­吕萨克定律及其应用 如图甲、乙所示分别为一定质量的不同压强的气体，在发生等压变化时的V­T图像和V­t图像，试根据图像探究以下问题： (1)在压强不变的情况下，气体的体积V与热力学温度T是什么关系？ 提示：在压强不变的情况下，气体的体积V与热力学温度T成正比。 (2)盖­吕萨克定律成立的条件是什么？ 提示：气体的质量和压强不变。 (3)甲、乙图像中的p1和p2表示不同压强下的两条等压线，从图像来分析，等压线的斜率大小与气体压强大小之间有怎样的对应关系？ 提示：从图像中可以看出，无论是V­T图像还是V­t图像，都是在同一图像中，等压线的斜率越大，压强越小。因此 p1>p2。 1．盖­吕萨克定律 (1)成立条件：气体的质量和压强不变。 (2)表达式：＝C。 (3)盖­吕萨克定律表达式 ＝C中的C，与气体的种类、质量、压强有关。 2．盖­吕萨克定律的推论 一定质量的某种气体从初状态(V、T)开始发生等压变化，其体积的变化量ΔV与温度的变化量ΔT成正比。 如图所示，汽缸A中封闭有一定质量的气体，活塞B与A的接触是光滑且不漏气的，B上放一重物C，B与C的总重力为G，大气压强为p0。当汽缸内气体温度是20 ℃时，活塞与汽缸底部的距离为h1。当汽缸内气体温度是100 ℃时，活塞与汽缸底部的距离是多少？ 解析：初状态有T1＝(273＋20) K＝293 K，V1＝h1S 末状态有T2＝(273＋100) K＝373 K，V2＝h2S 其中S为活塞的横截面积 根据盖­吕萨克定律有＝ 得V2＝T2 即h2＝T2＝×373 K＝1.27h1。 答案：1.27h1 1．如图所示，一导热性良好的汽缸内用活塞封住一定质量的气体(不计活塞与缸壁的摩擦)，温度升高时，改变的量有(　　) A．活塞高度h B．汽缸高度H C．气体压强p D．弹簧长度l B　解析：以汽缸整体为研究对象，由受力平衡知弹簧弹力的大小等于汽缸和活塞的总重力，故l、h不变；设汽缸的重力为G1，则封闭气体的压强p＝p0－ 保持不变；当温度升高时，由盖­吕萨克定律知气体体积增大，H将减小，故只有B项正确。 2．一容器中装有某种气体，且容器上有一小孔跟外界大气相通，原来容器内气体的温度为27 ℃，如果把它加热到127 ℃，从容器中逸出的空气质量与原来质量的比是多少？ 解析：此题从容器中逸出空气来看是一个变质量问题，如果