(教用word)第2章 核心主题提升课(二)-【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)

主题一　气体不同状态变化的图像问题 1．玻意耳定律的图像 (1)p­V图像是双曲线的一支，表示温度不变时，压强与体积成反比。 (2)在同一图像中，p­V图线离原点越远，表示温度越高。 2．盖­吕萨克定律的图像 (1)V­t图像是一条不过原点的倾斜直线，直线的延长线与横轴的交点表示热力学温度的零度。 (2)V­T图像为一条过原点的直线，表示压强不变时，体积与热力学温度成正比。 (3)无论是V­t图像还是V­T图像，其斜率都能表示气体压强的大小，在同一图像中，斜率越大，压强越小。 3．查理定律的图像 (1)p­t图像是一条不过原点的倾斜直线，直线的延长线与横轴的交点表示热力学温度的零度。 (2)p­T图像为一条过原点的直线，表示体积不变时，压强与热力学温度成正比。 (3)无论是p­t图像还是p­T图像，其斜率都能表示气体体积的大小，在同一图像中斜率越大，体积越小。 4．一定质量的理想气体的状态变化图像 基本方法，化“一般”为“特殊”。如图所示是一定质量的某种气体的状态变化过程A→B→C→A。 在V­T图线上，等压线是一簇延长线过原点的直线，过A、B、C三点作三条等压线分别表示三个等压状态，由图可知p′A<p′B<p′C，则pA<pB<pC。所以A→B，温度降低，体积减小，压强增大；B→C温度升高，体积减小，压强增大；C→A温度降低，体积增大，压强减小。 内壁光滑的导热汽缸竖直浸放在盛有冰水混合物的水槽中，用不计质量的活塞封闭压强为1.0×105 Pa、体积为2.0×10－3 m3的理想气体。现在活塞上方缓缓倒上沙子，使封闭气体的体积变为原来的一半，然后将汽缸移出水槽，缓慢加热，使气体温度变为127 ℃(大气压强为1.0×105 Pa)。 (1)求汽缸内气体的最终体积(结果保留2位有效数字)； (2)在如图所示的p­V图像上画出整个过程中汽缸内气体的状态变化。 (1)在活塞上缓缓倒沙子的过程是一个等温变化过程，缓慢加热的过程是一个等压变化过程。 (2)在p­V图像中，等压过程的图线为平行于V轴的直线，等容过程的图线为平行于p轴的直线，等温过程的图线为双曲线的一支。 解析：(1)在活塞上方缓缓倒沙子的过程中，温度保持不变，由玻意耳定律有p0V0＝p1V1 解得p1＝2.0×105 Pa 在缓慢加热到127 ℃的过程中，压强保持不变，由盖­吕萨克定律有 ＝ 解得V2＝1.5×10－3 m3。 (2)如图所示。 答案：(1)1.5×10－3 m3　(2)见解析图 (多选)如图所示，甲、乙为一定质量的某种气体的等容或等压变化图像，关于这两个图像的说法正确的是(　　) A．甲是等压线，乙是等容线 B．图乙中p­t图线与t轴交点对应的温度是－273.15 ℃，而图甲中V­t图线与t轴的交点不一定是－273.15 ℃ C．由图乙可知，一定质量的气体，在任何情况下都是p与t成线性关系 D．图乙表明温度每升高1 ℃，压强增加量相同 AD　解析：由查理定律p＝CT＝C(t＋273.15 K)及盖­吕萨克定律V＝CT＝C(t＋273.15 K)可知，题图甲是等压线，题图乙是等容线，故A正确；两图线的反向延长线与t轴的交点对应的温度均为 －273.15 ℃，即热力学温度的0 K，故B错误；查理定律及盖­吕萨克定律是气体的实验定律，都是在温度不太低、压强不太大的条件下得出的，当压强很大、温度很低时，这些定律就不成立了，故C错误；由于题图乙的图线是一条直线，故D正确。 主题二　变质量问题的分析 解析变质量问题时，可以通过巧妙地选择合适的研究对象，使这类问题转化为定质量问题，用气体实验定律列方程求解。 1．打气问题 向球、轮胎中打气是典型的气体变质量问题。只要选择球内原有气体和即将打入的气体作为研究对象，就可把打气过程中气体变质量问题转化为定质量气体的状态变化问题。 2．抽气问题 从容器内抽气的过程中，容器内的气体质量不断减小，这属于变质量问题。将每次抽气过程中抽出的气体和剩余气体作为研究对象，就可将变质量问题转化为定质量问题(故抽气过程可看作等温膨胀过程)。 3．灌气问题 将一个大容器里的气体分装到多个小容器中的问题也是典型的变质量问题。解决这类问题时，可以把大容器中的气体和多个小容器中的气体一起来作为研究对象，就可将变质量问题转化为定质量问题。 4．漏气问题 容器漏气过程中气体的质量不断发生变化，属于变质量问题。如果选容器内剩余气体和漏出的气体为研究对象，便可使变质量问题转化为定质量气体的状态变化问题(可用气体实验定律列方程求解)。 现有一个容积为400 L的医用氧气罐，内部气体可视为理想气体，压强为15 MPa，为了使用方便，用一批相同规格的小型氧气瓶(瓶内视为真空)进行分装，发现恰好能装满40个小氧气瓶，分装完成后原医用氧气罐及每个小