第二章 培优课一 理想气体中的三大热点问题-【状元桥·优质课堂】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

第二章气体，固体和液体 培优课一理想气体中的三大热点问题 [学习目标]1.会利用图像对气体状态、状态变化及规律进行分析，并应用于解决气体状态变化问题 (科学思维).2.理解变质量问题的特点，能够应用玻意耳定律分析打气问题和抽气问题（科学思维）. 3.掌握关联气体问题的分析方法（科学思维） 课堂，深度探究 探究点一 理想气体的图像问题 (1)已知气体在状态A的温度T4=300K,求 名称 特点 其他图像 气体在状态B、C和D的温度各是多少？ 图像 (2)将上述状态变化过程在图乙中画成用体 pV=CT(C为常 量)，即V之积 积V和热力学温度T表示的图线（图中要标 P-V 越大的等温线对 明A、B、C、D四点，并且要画箭头表示变化的 T>T. 应的温度越高， 等 离原点越远 0 方向)，说明每段图线各表示什么过程。 温 < 思维导引：在图像转换问题中要特别注意分 线 号斜率 析隐含物理量，p-V图像中重点分析气体的 CT,即斜率越 温度，p一T图像中重点分析气体的体积， 大，对应的温度 P<Pa T>T V-T图像中重点比较气体的压强.确定了图 越高 像中的隐含物理量，图像转换问题就会迎刃 p=ST,斜率 而解 T>To P-T 一，即斜率越 线 ,< 大，对应的体积 越小 5<B V-C T,斜率 0 T<I& V-T k=C,即斜率越 线 大，对应的压强 越小 【变式1】（多选）一定质量的某种气体的状态经历 < 了如图所示的ab、bc、cd、da四个过程，其中b 【例题1】使一定质量的理想气体的状态按图甲 的延长线通过原点，cd垂直于ab且与T轴平 中箭头所示的顺序变化，图中BC段是以纵轴 行，da与x平行，则气体体积在 () 和横轴为渐近线的双曲线的一部分。 p/atm ↑VL 0 30 20 10 010203040TT 300600TK 甲 A.ab过程中不断增加 ·45· 物理选择性必修第三册课堂学案 B.bc过程中保持不变 C.cd过程中不断增加 D.da过程中保持不变 探究点二 变质量问题 1.充气问题 A.5~7次 B.5~8次 向球，轮胎中充气是一个典型的气体变质量问 C.712次 D.12~15次 题.只要选择球、轮胎内原有气体和即将打人 思维导引：在分析和求解气体质量变化的问 的气体作为研究对象，就可以把充气过程中的 题时，首先要将质量变化的问题变成质量不 气体质量变化的问题转化为定质量气体的状 变的问题，否则不能应用气体实验定律 态变化问题 【变式2】一个容积为2V。的钢瓶中，装有压强为 2.抽气问题 p的氧气.在恒温状态下用容积为V的抽气 从容器内抽气的过程中，容器内的气体质量不 筒抽气，则抽气4次后钢瓶中氧气的压强为 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，系统质量不变，故抽气过程可看作是膨胀 A.27 的过程 Cn 16 D.8iPo 3.灌气问题 探究点三 关联气体问题 将一个大容器里的气体分装到多个小容器中 这类问题涉及两部分气体，它们之间虽然没有气 的问题也是一个典型的变质量问题.分析这类 体交换，但其压强或体积这些量间有一定的关 问题时，可以把大容器中的剩余气体和多个小 系，分析清楚这些关系是解决问题的关键，处理 容器中的气体看作整体来作为研究对象，可将 这类问题的一般方法： 变质量问题转化为定质量问题。 (1)分别选取每部分气体为研究对象，确定初、末 4.漏气问题 状态参量，根据气体实验定律或理想气体状态方 容器漏气过程中气体的质量不断发生变化，属 程列式 于变质量问题，不能用气体变化规律求解.如 (2)认真分析两部分气体的压强、体积之间的关 果选容器内剩余气体和漏出气体整体作为研 系，并列出方程。 究对象，便可使问题变成一定质量气体的状态 (3)多个方程联立求解。 变化，可用气体变化规律求解. 【例题3】如图所示，汽缸内A、B两部分气体由竖 【例题2】篮球赛上同学发现一只篮球气压不足， 直放置、横截面积为S的绝热活塞隔开，活塞 用气压计测得球内气体压强为1.3atm,已知 与汽缸光滑接触且不漏气.初始时两侧气体 篮球内部容积为7.5L.现用简易打气筒给篮 的温度相同，压强均为p,体积之比为VA 球打气，如图所示，每次能将0.3L、1.0atm VB=1:2.现将汽缸从如图位置逆时针缓慢 的空气打入球内，已知篮球的正常气压范围 转动，转动过程中A、B两部分气体温度均不 为1.5一1.6atm.忽略球内容积与气体温度 变，直到活塞成水平放置，此时，A、B两部分 的变化.为使篮球内气压回到正常范围，应打 气体体积相同.之后保持A部分气体温度不 气的次数范围是 ( 变，加热B部分气体使其温度缓慢升高，稳定 ·46 第二章气体，固体和液体 后，A、