第2章 2 气体的等温变化（教师用书word）-2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册【精讲精练】人教版

2　气体的等温变化 [学业要求] 1．知道描述气体状态的三个状态参量。 2．知道什么是气体的等温变化，知道研究等温变化的演示实验装置和实验过程。 3．知道玻意耳定律的适用条件，了解玻意耳定律的内容和公式，能用玻意耳定律计算有关问题。 4．理解等温变化的图像，并能利用图像分析实际问题。 一、探究气体等温变化的规律 1．气体状态参量：气体的三个状态参量为压强p、__体积V__、温度T。 2．等温变化：一定质量的气体，在温度不变的条件下，其__压强__与体积的变化关系。 二、探究气体等温变化的规律的实验 实验器材 铁架台、__注射器__、气压计等 研究对象(系统) 注射器内被封闭的__空气柱__ 数据收集 压强由气压计读出，空气柱体积(长度)由__刻度尺__读出 数据处理 以压强p为纵坐标，以体积的倒数为横坐标作出p­图像 图像结果 p­图像是一条过原点的__直线__ 实验结论 压强跟体积的倒数成__正比__，即压强与体积成__反比__ 三、玻意耳定律 1．内容：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成__反比__。 2．公式：__pV__＝C(常量)或p1V1＝__p2V2__。 3．适用条件：气体__质量__不变、温度不变。 四、气体等温变化的p­V图像 1. 概念：如图，一定质量的理想气体的p­V图像的形状为__双曲线__，它描述的是温度不变时的p­V关系，称为等温线。 2．分析：一定质量的气体，不同温度下的等温线是__不同__的。 1．(多选)下列说法正确的是(　　) A．在探究气体等温变化的规律时采用控制变量法 B．一定质量的气体，在温度不变时，压强跟体积成反比 C．公式pV＝C中的C是常量，指当p、V变化时C的值不变 D．一定质量的某种气体等温变化的p­V图像是通过原点的倾斜直线 答案　ABC 2．一定质量的某种气体发生等温变化时，若体积增大了n倍，则压强变为原来的　　。 知识点一　封闭气体压强的计算 封闭气体压强的计算 (1)容器静止或匀速运动时封闭气体压强的计算。 ①取等压面法：同种液体在同一深度向各个方向的压强相等，在连通器中，灵活选取等压面，利用同一液面压强相等求解气体压强。如图甲所示，同一液面C、D两处压强相等，故pA ＝p0＋ph；如图乙所示，M、N两处压强相等，从左侧管看有pB＝pA＋ph2，从右侧管看，有pB＝p0＋ph1。 ②力平衡法：选与封闭气体接触的液体(或活塞、汽缸)为研究对象进行受力分析，由平衡条件列式求气体压强。 (2)容器加速运动时封闭气体压强的计算：当容器加速运动时，通常选与气体相关联的液柱、汽缸或活塞为研究对象，并对其进行受力分析，然后由牛顿第二定律列方程，求出封闭气体的压强。如图所示，当竖直放置的玻璃管向上加速运动时，对液柱受力分析有： pS－p0S－mg＝ma， 得p＝p0＋。 　 在大气压为1.0×105 Pa(相当于76 cm水银柱产生的压强)下做托里拆利实验时，由于管中混入少量空气，水银柱上方有一段空气柱，如图所示，这时管中稀薄气体的压强是多少cmHg？(　　) A．90　　　　　　　 B．60 C．30 D．16 [解析]　由题知p0＝p＋ph，所以稀薄气体的压强p＝p0－ph＝(76－60)cmHg＝16 cmHg。 [答案]　D ●规律方法 (1)在考虑与气体接触的液柱所产生的附加压强p＝ρgh时，应特别注意h是表示液柱竖直高度，不一定是液柱长度； (2)特别注意大气压强的作用，不要漏掉大气压强。 1. 如图所示，U形管封闭端内有一部分气体被水银封住，已知大气压强为p0，封闭部分气体的压强p(以汞柱为单位)为(　　) A．p0＋ph2 B．p0－ph1 C．p0－(ph1＋ph2) D．p0＋(ph2－ph1) 解析　选右边最低液面为研究对象，右边液面受到向下的大气压强p0，在相同高度的左边液面受到液柱h1向下的压强和液柱h1上面气体向下的压强p，根据连通器原理可知：p＋ph1＝p0，所以p＝p0－ph1，B正确。 答案　B 知识点二　玻意耳定律的理解及应用 1．成立条件：玻意耳定律p1V1＝p2V2是实验定律，只有在气体质量一定、温度不变的条件下才成立。 2．常量C：玻意耳定律的数学表达式pV＝C中的常量C不是一个普适恒量，它与气体的种类、质量、温度有关，对一定质量的气体，温度越高，该恒量C越大。 3．应用玻意耳定律的思路和方法 (1)确定研究对象，并判断是否满足玻意耳定律成立的条件。 (2)确定始末状态及状态参量(p1、V1，p2、V2)。 (3)根据玻意耳定律列方程p1V1＝p2V2，代入数值求解(注意各状态参量要统一单位)。 (4)有时要检验结果是否符合实际，对不符合实际的结果要舍去。 　气压式升降椅内的汽缸填充了氮气