第二章 6 素养提升课一 气体实验定律的综合应用-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修3同步课堂高效讲义教师用书（人教版）

素养提升课一　气体实验定律的综合应用 [学习目标]　1.会处理理想气体的状态变化图像问题。　2.会处理液柱移动问题。　3.会处理气体的“变质量”问题。 提升点一　理想气体的状态变化图像问题 理想气体的状态变化三类图像的比较(一定质量的某种气体) 名称 图像 特点 其他图像 等 温线 p -V pV＝CT(C为常量)即pV之积越大的等温线对应的温度越高，离原点越远 p - p＝，斜率k＝CT，即斜率越大，对应的温度越高 等 容线 p -T p＝T，斜率k＝，即斜率越大，对应的体积越小 p -t p与t成线性关系，但不成正比，图线的延长线均过点(－273.15，0)，斜率越大，对应的体积越小 等 V-T V＝T，斜率k＝，即斜率越大，对应的压强越小 压线 V -t V与t成线性关系，但不成正比，图线延长线均过点(－273.15，0)，斜率越大，对应的压强越小 使一定质量的理想气体按图甲中箭头所示的顺序变化，图甲中BC段是以纵轴和横轴为渐近线的双曲线的一部分。 (1)已知气体在状态A的温度TA＝300 K，求气体在状态B、C和D的温度各是多少； (2)将上述状态变化过程在图乙中画成用体积V和温度T表示的图线(图中要标明A、B、C、D四点，并且要画箭头表示变化的方向)。说明每段图线各表示什么过程。 解析：从题图甲中可以直观地看出，气体在A、B、C、D各状态下压强和体积分别为pA＝4 atm，pB＝4 atm，pC＝2 atm，pD＝2 atm，VA＝10 L，VC＝40 L，VD＝20 L。 (1)根据理想气体状态方程得＝＝， 解得TC＝·TA＝×300 K＝600 K， TD＝·TA＝×300 K＝300 K， 由题意知从B到C是等温变化，所以TB＝TC＝600 K。 (2)由状态B到状态C为等温变化，由玻意耳定律有pBVB＝pCVC， 解得VB＝＝ L＝20 L。 V-T图像如图所示，AB是等压膨胀过程，BC是等温膨胀过程，CD是等压压缩过程。 答案：(1)600 K　600 K　300 K　(2)见解析 学生用书↓第50页 处理气体状态变化的图像问题的一般方法 处理气体状态变化的图像问题时常采用化“一般”为“特殊”的方法，即把一般的状态变化图像问题转换为三类特殊状态变化图像(等温线、等压线、等容线)问题，再结合具体问题分析。例如，如图所示的是一定质量的某种气体的状态变化过程A→B→C→A。 在VQ000QT图像上，等压线是一簇延长线过原点的倾斜直线，过A、B、C三点作三条等压线分别表示三个等压过程，根据等压线的特点可知pA′＜pB′＜pC′，即pA＜pB＜pC，所以可得： (1)A→B温度降低，体积减小，压强增大； (2)B→C温度升高，体积减小，压强增大； (3)C→A温度降低，体积增大，压强减小。　　方法技巧 针对练1.一端开口、另一端封闭的玻璃管内用水银封住一定质量的气体，保持温度不变，将管子以封闭端为圆心，从水平位置逆时针转到开口向上的竖直位置过程中，如图所示，正确描述气体状态变化的图像是(　　) C　[玻璃管以封闭端为圆心，从水平位置逆时针转到开口向上的竖直位置过程中，理想气体的压强增大，由理想气体等温变化pV＝C可知，在温度不变的情况下，压强增大，体积会减小，故理想气体做的是等温压缩。结合图像，A、B、D选项都是等温膨胀，只有C选项是等温压缩，故A、B、D错误，C正确。] 针对练2.(2023·山东泰安市高二月考)如图所示，表示一定质量的理想气体沿箭头所示的方向发生状态变化的过程，则该气体压强变化情况是(　　 ) A．从状态c到状态d，压强减小 B．从状态d到状态e，压强增大 C．从状态e到状态a，压强增大 D．从状态a到状态b，压强不变 A　[在V-T图像中等压线是过坐标原点的直线。由理想气体的状态方程知V＝T，可见当压强增大时，等压线的斜率k＝减小， 由图可确定pa<pe<pd<pc<pb，故A正确。] 提升点二　液柱移动问题 以如图所示的装置为例。两端封闭、粗细均匀、竖直放置的玻璃管内有一段长为h的水银柱，将管内气体分为两部分。若使两部分气体同时升高相同的温度，管内水银柱将如何移动？(设原来温度相同) 此类问题的特点：气体的压强、体积及温度同时发生变化，直接判定液柱移动方向比较困难，处理这类问题一般有以下几种方法： 1．假设法：假设水银柱不动，则上、下两部分气体发生等容变化，对上部气体有＝，则压强变化量Δp2＝p2′－p2＝p2，同理，下部气体压强变化量Δp1＝p1，由于开始时p1＝p2＋h，则有p1＞p2，故Δp1＞Δp2，水银柱向上移动。 2．极限法：由于玻璃管上段气柱压强p2较下段气柱压强p1小，设想p