2.2 气体的等温变化 讲义-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

2.2气体的等温变化 【1、知识点】 2.2.1玻意耳定律【重要】 1.内容 一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比 2.公式 或。 3.图像 4.定律成立的条件 m—定，T一定，p不太高，T不太低 5.说明 1）中，常量C与气体的种类、质量、温度有关。 2）p-V图线为双曲线的一支，同一气体的两条等温线比较，双曲线顶点离坐标原点远的温度高。 3）图线为过坐标原点的直线，同一气体比较，斜率大的温度高。 2.2.2 应用玻意耳定律解题的基本思路 1.明确研究对象 根据题意确定所研究的气体，要求气体质量不变，温度不变；气体的质量发生变化时，需通过设想，把变质量转化为定质量，才能应用玻意耳定律 2.明确状态参量 找出气体变化前后的初、末状态，并确定初、末状态的p、V值 3.列方程、求解 根据玻意耳定律列方程，必要时还应用力学或几何知识列出辅助方程；求解时注意同一物理量的单位要统一。因为是比例式，计算中只需使相应量(p1、p2及V1、V2)的单位统一，不一定用国际单位制的单位 4.辅助方程 注意分析题目中的隐含条件，必要时还应由力学或几何知识列出辅助方程 5.检验结果 在等温变化中，有时列方程求解会得到两个结果，应通过合理性的检验决定取舍 2.2.3气体压强的求解方法与步骤【重要】 1.平衡状态 1）参考液片法：选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，消去面积，得到液片两侧压强相等方程，求得气体的压强． 2）力平衡法：选与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得气体的压强． 2.非平衡态 当与气体相连的系统加速运动时，要求气体的压强，可以选择与气体相连的合适的研究对象(如活塞、气缸等)，对其进行受力分析，然后根据牛顿第二定律列动力学方程进行求解．在对系统进行分析时，可针对具体情况选用整体法或隔离法 3.液体静力学知识补充 1）静止(或匀速)液面下深h处的压强为．注意h是液体的竖直深度． 2）若静止(或匀速)液面与外界大气接触，则液面下深h处的压强为，为外界大气压强． 3）帕斯卡定律：加在密闭静止液体(或气体)上的压强能够大小不变地由液体(或气体)向各个方向传递． 4）连通器原理：在连通器中，同一种液体(中间液体不间断)的同一平面上时压强相等． 4.计算压强的解题步骤 1）选取假想的一个液体薄片(不计自身重力)为研究对象； 2）分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，消去横截面积，得到薄片两侧的压强平衡方程； 3）解方程，求得气体压强 【2、典例分析】 1 理解玻意耳定律 2 气体等温变化的图象 3 气体等温变化的图象 4 应用波意耳定律解决实际问题 5 探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系 6 探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系 7 探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系 8 气体等温变化的图象,应用波意耳定律解决实际问题 一、单选题 1．某同学用如图所示装置探究气体等温变化的规律。关于该实验的操作，下列说法正确的是（　　） A．0ºC和20ºC环境下完成实验，对实验结论没有影响 B．柱塞涂润滑油可减小摩擦，便于气体压强的测量 C．为了方便推拉柱塞，应用手握紧注射器再推拉柱塞 D．实验中，为找到体积与压强的关系，需要测量柱塞的横截面积 2．开口向上，导热性能良好的气缸，用活塞封闭了一定质量的理想气体，如图所示。气缸与活塞间的摩擦忽略不计。现缓缓向活塞上倒上细沙，则下列关于密封气体的图像中可能正确的是（    ）    A．   B．   C．   D．   3．一定质量的理想气体体积V和温度T的关系如图所示，则下列四个图关系正确的是（图中p代表该理想气体的压强）（　　）    A．   B．   C．   D．   4．在两端开口竖直放置的U形管内，两段水银封闭着长度为L的空气柱，a、b两水银面的高度差为h，现保持温度不变，则（　　） A．若再向左管注入些水银，稳定后h变大 B．若再向左管注入些水银，稳定后h不变 C．若两管同时注入等量的水银，稳定后h不变 D．若两管同时注入等量的水银，稳定后L不变 5．“探究气体等温变化的规律”的实验装置如图甲所示，用细软管将针管小孔与压强传感器连接密封一定质量的气体，用数据采集器连接计算机测量气体压强。下列说法正确的是（　　）    A．实验时各实验小组间被封闭气体的质量和温度必须相同 B．实验中为找到体积与压强的关系，一定要测量空气柱的横截面积 C．在柱塞上涂润滑油，可以减小摩擦，使气体压强的测量更准确 D．处理数据时采用图像，是因为图像比图像更直观 6．用图示装置探究气体等温