第二章 5 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同步课堂高效讲义配套课件（粤教版）

素养提升课一　气体实验定律的综合应用 　　　 第二章 气体、液体和固体 学习目标 1.会根据气体实验定律分析温度变化引起的液柱(或活塞)移动问题。　 2.会分析气体变化的多过程问题。 提升点二　气体的“变质量”问题 提升点一　温度变化引起的液柱(或活塞)移动问题 提升点三　安培力的方向 随堂演练 课时精练 内 容 索 引 提升点一　温度变化引起的液柱(或活塞)移动问题 索引 重难诠释 　　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： 2．极限法：由于管上段气柱压强p2较下段气柱压强p1小，设想p2→0，即管上部认为近似为真空，于是立即得到温度T升高，水银柱向上移动。 3．图像法：判断液柱移动还可用p -T图像法，在同一p -T坐标系中画出两段气柱的等容线，如图所示，在温度相同时p1＞p2，得气柱l1等容线的斜率较大，当两气柱升高相同的温度ΔT时，其压强的增量Δp1＞Δp2，水银柱上移。 如图1所示，容器A和B内分别盛有氢气和氧气，用一段水平细玻璃管连通，管内有一段水银柱将两种气体隔开。当氢气的温度为0 ℃、氧气的温度为20 ℃时，水银柱保持静止。 判断下列情况下，水银柱将怎样移动：(T＝t＋273) 例1 典题应用 (1)两种气体均升温20 ℃； 答案：向容器B一侧移动 解法二　在p -T坐标系中分别作出H2、O2的等容线，如图所示。因初始状态时，A、B中气体的压强相等，而TB＞TA，所以H2的等容线斜率较大。当增加相同温度时，从图像中能直观地看出，ΔpA＞ΔpB，故水银柱将向容器B一侧移动。 (2)氢气升温10 ℃，氧气升温20 ℃； 答案：向容器A一侧移动 (3)若初状态如图2所示且气体初温相同，两种气体均降温10 ℃。 答案：向容器A一侧(向下)移动 针对练1．(多选)如图为竖直放置的上粗下细密闭细管，水银柱将气体分隔为A、B两部分，初始温度相同。使A、B升高相同温度达到稳定后，体积变化量的绝对值为ΔVA、ΔVB，压强变化量为ΔpA、ΔpB。重力加速度为g。则下列说法正确的是 A．初始状态满足pB＝pA＋ρgh，ρ为水银的密度， h 为水银柱长度 B．ΔVA>ΔVB C．ΔpA<ΔpB D．液柱将向上移动 √ √ 初始状态满足pB＝pA＋ρgh，ρ为水银的密度，h为水银柱长度，A正确；由于气体的总体积不变，因此ΔVA＝ΔVB，B错误；首先假设液柱不动，则A、B 两部分气体发生等容变化，由查理定律，对气体A有ΔpA1＝ ΔT，对气体B有ΔpB1＝ ΔT，由于pB>pA，所以ΔpB1>ΔpA1，则液柱将向上移动，则液柱变短，压强减小，液柱稳定后有pB′＝pA′＋ρgh′，则pB′－pB＝pA′－pA＋ρg(h′－h)，即ΔpB＝ΔpA＋ρg(h′－h)<ΔpA，故C错误，D正确。故选AD。 针对练2．两端封闭的U形管中有一些水银将空气隔为两部分，环境温度为10 ℃。U型管竖直放置，左、右两气柱的长度分别为L1和L2，如图所示。现将环境温度逐渐升高，则 A．L1变长，L2变短 B．L2变长，L1变短 C．L1和L2不变化 D．条件不足，无法判定 √ 针对练3．(多选)如图所示，一内壁光滑、竖直放置的密闭气缸内，有一个质量为m的活塞将气缸内气．体分为上、下两部分：气体A和B。原来活塞恰好静止，两部分气体的温度相同，现在将两部分气体同时缓慢升高相同温度，则 A．活塞将静止不动 B．活塞将向上移动 C．A气体的压强改变量比B气体的压强改变量大 D．A气体的压强改变量与B气体的压强改变量相同 √ √ 索引 提升点二　气体的“变质量”问题 索引 气体的“变质量”问题的四种情形 1．充气问题：向球、轮胎等封闭容器中充气是一个典型的“变质量”问题。只要选择容器内原有气体和即将打入的气体作为研究对象，就可把充气过程中的气体质量变化的问题转化为定质量问题。 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。分析时，将每次抽气过程中抽出的气体和剩余气体作为研究对象，可把抽气过程中的气体质量变化的问题转化为定质量问题。 重难诠释 3．灌气问题：将一个大容器内的气体分装到多个小容器中的问题，也是一个典型的变质量问题。分析这类问题时，可以把大容器中的气体和多个小容器中的气体看成整体来作为研究对象，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，不能用相关方程求解。如果选漏出的气