第2节 第2课时 气体的等温变化-【一线调研】2024-2025学年高中物理同步讲练测选择性必修第三册（人教版）

高中同步讲练测·一线调研「物理·选择性必修第三册 (2)交流实验成果时某同学发现各小组所测的 pV乘积并不相同，最主要的原因是 出V图像不过坐标原点，如图乙所示，图中。 代表 的体积。 (3)某小组实验操作无误，但根据测得的数据作 第2课时 气体的等温变化 夯实·必备知识 新知一气体的等温变化 续表 1.三个状态参量： 状态参量：研究气体的性质，用 定质量的气体，温度不变，p与成正 等物理量描述气体的状态，即描 比，等温线是过原点的 1 述气体状态的物理量。 PV 2.等温变化：一定质量的气体，在 的条件 图像 下，其压强与体积变化时的关系。 新知二 玻意耳定律 一定质量的某种气体，在 不变的 内容 思考如图所示，在一个恒温池中，一串串气泡由池 情况下，压强p与体积V成 底慢慢升到水面，有趣的是气泡在上升过程中，体 成立 (1) 一定， 不变。 积逐渐变大，到水面时就会破裂。间： 条件 (2)温度不太低，压强不太大 表达式 p,V,= 或pV=C(常量)或2- 一定质量的气体，在温度不变的情况下，p (1)上升过程中，气泡内气体的压强如何改变？ 与V成反比，等温线是 的一支 (2)气泡在上升过程中体积为何会变大？ P-V 图像 精研·核心探究 探究一封闭气体压强的计算 ⊙要点梳理 1.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、 甲 乙 D两处压强相等，故pA=p。十P: 如图乙所示，M、N两处压强相等，从左侧管看 ·22· 第二章气体、固体和液体 有pB=pA十p2,从右侧管看，有pB 速度为g,求汽缸中气体的压强。 P0十p1。 2.力平衡法 选取与封闭气体接触的液柱（或活塞、汽缸）为研 m 究对象进行受力分析，由平衡条件F合=0列式 求气体压强。 说明：容器加速运动时，可由牛顿第二定律列方 程求解。 3.连通器原理 在连通器中，同一种液体（中间液体不间断）的同 一水平液面上的压强相等，如图甲中同一液面 C、D处压强相等，pA=pc=pp=p。十P。 ⊙典例精析 [典例1]若已知大气压强为p0,图中各装置均处 于静止状态，求被封闭气体的压强。（重力加速 度为g,图甲、乙中液体的密度为ρ，图丙中活塞 的质量为m,活塞的横截面积为S) 针对训练1如图所示，竖直静止放置的U形管， 左端开口，右端封闭，管内有a、b两段水银柱， 将A、B两段空气柱封闭在管内。已知水银柱a 长h1为10cm,水银柱b两个液面间的高度差 h2为5cm,大气压强为75cmHg,求空气柱A、 B的压强分别是多少。 [典例2](2024·临沂模拟)汽缸的横截面积为S, 质量为m的梯形活塞上面是水平的，下面与右 侧竖直方向的夹角为a,如图所示，当活塞上放 质量为M的重物时处于静止状态。设外部大气 压强为p。,若活塞与缸壁之间无摩擦。重力加 ·23· 高中同步讲练测·一线调研「物理·选择性必修第三册 针对训练2若已知大气压强为p,图中各装置均 ⊙要点梳理 处于静止状态，液体密度均为ρ，重力加速度为 1.常量的意义 g,求各个图中被封闭气体的压强。 p,V,=p:Vg=C,该常量C与气体的种类、质 量、温度有关，对一定质量的气体，温度越高，则 常量C越大。 2.应用玻意耳定律解题的一般步骤 (1)确定研究对象，并判断是否满足玻意耳定律 的条件。 (2)确定初、末状态及状态参量(p1、V1p2、V2)。 (3)根据玻意耳定律列方程求解。（注意统一 单位) (4)注意分析隐含条件，作出必要的判断和说明。 提醒：确定气体压强或体积时，只要初、末状态的单 位统一即可，没有必要都转换成国际单位制。 ⊙典例精析 [典例3]如图所示，一根一端封闭的粗细均匀的细 玻璃管，有一段h=19cm的水银柱将一部分空 气封闭在细玻璃管里。当玻璃管开口向上竖直 放置时（如图甲），管内空气柱长L1=15cm,大 气压强p。=76cmHg。那么，当玻璃管开口向 下竖直放置时（如图乙，水银没有流出），管内空 屏究二 玻意耳定律 气柱的长度是多少？ ⊙情境探究 借助铅笔，把气球塞进一只瓶子里，拉出气球的 吹气口，反扣在瓶口上，如图所示，然后给气球吹 气，无论怎么吹，气球不过大了一点，想把气球吹 大，非常困难，为什么？ ·24· 第二章气体、固体和液体 针对训练3(2024·山东)图甲为战国时期青铜 针对训练4一U形玻璃管竖直放置，左端开口， 汲酒器，根据其原理制作了由中空圆柱形长柄和 右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞。初始 储液罐组成的汲液器，如图乙所示。长柄顶部封 时，管内水银柱及空气柱长度如图所示。用力向 闭，横截面积S1=1.0cm,长度H=100.0cm, 下缓慢推活塞，直至管内两边水银柱高度相等时 侧壁有一小孔A。储液罐的横截面积S2 为止。求此时右侧管内气体的压强和活塞向下 90.0cm2,高度h=20.0cm,罐底有一小孔B。 移动的距离。已知玻璃管的横截面积处处相同； 汲液时，将汲液器竖直浸入液体，液体从孔B进 在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏： 入，空气由孔A排出；当内外液面相平时，长柄 大气压强p。=75.0cmHg,环境温度不变。（结 浸入液面部分的长度为x;堵住孔A,缓慢地将 果保留三位有效数字) 汲液器竖直提出液面，储液罐内刚好储满液体。 活塞 已知液体密度p=1.0×103kg/m3,重力加速度 4.00cm 空气 大小g=10m/s2,大气压p。=1.0×105Pa。整 20.0cm 个过程温度保持不变，空气可视为理想气体，忽 20.0cm 水银 略器壁厚度。 5.00cm (1)求x; (2)松开孔A,从外界进入压强为p。、体积为V 的空气，使满储液罐中液体缓缓流出，堵住孔A, 稳定后罐中恰好剩余一半的液体，求V。 +44444+ ·25· 高中同步讲练测·一线调研「物理·选择性必修第三册 探究三气体等温变化的图像 续表 ⊙情境探究 两种图像 在探究气体等温变化的实验中要捕绘p图 内容 p-V图像 p图像 线，如图所示，巾立图线是一条过原点的直线，更 一定质量的气 直线的斜率为 体，温度越高， p与V的乘积， 能直观描述压强与体积的关系。 气体压强与体 斜率越大，pV 温度高低 积的乘积越大， 乘积越大，温度 等温线离原点越 越高，图中t1< 远，图中t1<t2 13 ©典例精析 探究：为什么直线在原点附近要画成虚线？ [典例4]（多选）如图所示，D→A→B→C表示一 定质量的某种气体状态变化的一个过程，则下列 说法正确的是 () ○要点梳理 1.概念：一定质量的理想气体的p-V图线的形状 为双曲线的一支，它描述的是温度不变时的pV AD→A是一个等温过程 关系，称为等温线。 B.A→B是一个等温过程 C.T >T: D.B→C体积增大，压强减小，温度不变 针对训练5(2024·烟台模拟)如图所示是一定 质量的某种气体状态变化的V图像，气体由 状态A变化到状态B的过程中，气体分子平均 2.pV图像与p图像的比较 速率的变化情况是 () 两种图像 内容 p-V图像 p六图终 6 B 468 图像特点 A.一直保持不变 B.一直增大 定质量的气 一定质量的气 C.先减小后增大 体，在温度不变 体，温度不变，p D.先增大后减小 物理意义 的情况下，p与 V成反比，等温 与成正比，等 线是双曲线的 温线是过原点 支 的直线 ·26· 第二章气体、固体和液体 巩固·课堂自测 1.(气体压强的计算)如图所示，活塞的质量为m, 缸套的质量为M,通过弹簧静止吊在天花板上， cm a 汽缸内封住一定质量的气体，缸套和活塞间无摩 6 cm 擦，活塞横截面积为S,大气压强为p。,重力加 A.5.6cm B.6.0 cm 速度为g,则封闭气体的压强p为 C.6.4 cm D.7.1 cm 3.(气体等温变化的p-V图像)（多选）如图所示， 图线1和2分别表示一定质量的气体在不同温 度下的等温线。下列说法正确的是 ()） Ap。+ S B.p。十 (M+m)g 5 Cp,警 号 A.图线1对应的温度高于图线2 2.(玻意耳定律的应用)如图，开口向上且足够长的 B.图线1对应的温度低于图线2 玻璃管竖直放置，管内长为5cm的水银柱封闭 C.气体由状态A沿图线1变化到状态B的过 了一段长为6cm的气柱，保持温度不变，将管缓 程中，分子间的平均距离增大 慢转动至水平位置，气柱长度变为（大气压强为 D.气体由状态A沿图线1变化到状态B的过 75 cmHg) ) 程中，分子间的平均距离减小 第3节 气体的等压变化和等容变化 第1课时 气体的等压变化和等容变化 1.知道什么是等压变化和等容变化。 素养 2.掌握查理定律和盖一吕萨克定律的内容、表达式和适用条件，并会进行相关分析计算。 目标 3.理解p-T图像和VT图像及其物理意义。 夯实·必备知识 新知一气体的等压变化 (3)适用条件：气体的 和 不变。 1.等压变化：一定质量的某种气体，在 不 (4)图像：如图所示。 变时，体积随温度变化的过程。 V 2.盖一吕萨克定律 (1)内容：一定质量的某种气体，在压强不变的情 况下，其体积V与热力学温度T成 T/K (2)表达式：V= 或TT VT图像中的等压线是一条 ·27·