第二章 3.第1课时 盖—吕萨克定律和查理定律 -【优学精讲】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册教用课件（人教版）

该高中物理课件聚焦气体的等压变化与等容变化，系统讲解盖—吕萨克定律和查理定律，通过汽车爆胎、热气球升空等情景思辨导入，衔接分子动理论解释气体定律，以基础知识梳理、核心要点探究、典例解析为学习支架。 其亮点在于融合物理观念与科学思维，通过V-T、p-T图像分析及情景化案例（如汽缸活塞等压变化计算）培养模型建构与科学推理能力，分层训练（基础对点练、素养综合练）助力学生深化概念理解，教师可依托系统资源实施高效教学。

3.气体的等压变化和等容变化 课标要求 素养目标 1.了解盖—吕萨克定 律。 2.了解查理定律。 3.知道理想气体模 型。 4.能用分子动理论和 统计观点解释气体实 验定律 1.知道什么是气体的等压和等容变化过程； 掌握盖—吕萨克定律和查理定律的内容；理 解V-T和p-T图像的物理意义；知道查理定律的 适用条件。知道什么是理想气体。会用气体 分子动理论的知识解释气体实验定律（物理 观念） 2.根据盖—吕萨克定律和查理定律的内容理 解V-T图像和p-T图像的物理意义。（科学思 维） 第1课时　盖—吕萨克定律和查理定律 目 录 01. 基础知识·准落实 02. 核心要点·快突破 03. 教学效果·勤检测 04. 课时训练·提素能 基础知识·准落实 梳理归纳 自主学习 01 目录 知识点一　气体的等压变化 1. 等压变化：一定质量的某种气体，在 不变时，体积随温度 变化的过程。 压强　 目录 物理·选择性必修第三册 （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 ⁠。 （2）表达式：V＝ 或＝。 （3）适用条件：气体的 和 不变。 （4）图像：如图所示。 正比　 CT　 质量　 压强　 2. 盖—吕萨克定律 V-T图像中的等压线是一条 ⁠。 过原点的直线　 目录 物理·选择性必修第三册 知识点二　气体的等容变化 1. 等容变化：一定质量的某种气体，在 不变时，压强随温度 变化的过程。 2. 查理定律 体积　 （1）内容：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与 热力学温度T成 ⁠。 （2）表达式：p＝ 或＝ 　　。 正比　 CT　 　 目录 物理·选择性必修第三册 （3）适用条件：气体的 和 不变。 （4）图像：如图所示。 p-T图像中的等容线是一条过 的直线。 质量　 体积　 原点　 目录 物理·选择性必修第三册 【情景思辨】 1. 为什么汽车爆胎往往发生在高温路面上或高速行驶中？ 提示：在高温路面上或高速行驶中，车胎内气体温度升高，压强增 大，超过轮胎承受能力就会爆胎。 目录 物理·选择性必修第三册 2. 判断正误。 （1）一定质量的气体，在压强不变时其体积与温度成正比。 （　×　） （2）一定质量的气体做等容变化时，气体压强的变化量与热力学 温度的变化量成正比。 （　√　） （3）一定质量的气体的等容变化的p-T图像是一条过原点的倾斜直 线。 （　√　） （4）＝C中的C与p＝CT中的C是同一个常数。 （　×　） × √ √ × 目录 物理·选择性必修第三册 核心要点·快突破 互动探究 深化认知 02 目录 要点一　气体的等压变化 【探究】 全国热气球锦标赛是国内规模最大、竞赛水平最高、参与人数最多的 热气球赛事，也是国内热气球界最具吸引力和影响力并受新闻媒体关 注的重要赛事。探究： （1）热气球的内部气体压强与外界大气压强有什么关系？ 提示：热气球的内部与外部相通，内部气体压强始终等于外界 大气压强。 目录 物理·选择性必修第三册 （2）在热气球的内部加热空气，内部气体的体积、密度如何变化？ 提示：p一定，T增大，由盖—吕萨克定律＝C可知，V增大， 于是气球内热空气体积膨胀，从下面漏出，使气球内所含空气 的质量减小，密度减小。 目录 物理·选择性必修第三册 （3）热气球能够升空的力学原理是什么？ 提示：以热气球及其中所含空气整体为研究对象，受重力及周 围空气的浮力作用，当燃烧器喷出火焰时，将气球内空气加 热，温度升高，气球内热空气体积膨胀，从下面漏出，使气球 内所含空气的质量减小，热气球整体所受重力减小，当空气的 浮力大于热气球自身重力时，热气球便会上升。 目录 物理·选择性必修第三册 【归纳】 1. 盖—吕萨克定律及推论 表示一定质量的某种气体从初状态（V、T）开始发生等压变化， 其体积的变化量ΔV与热力学温度的变化量ΔT成正比。 目录 物理·选择性必修第三册 2. 等压变化过程中的V-T图像和V-t图像 （1）V-T图像：气体的体积V随热力学温度T变化的图线是过原 点的倾斜直线，如图甲所示，且p1＜p2，即斜率越小，压 强越大。 目录 物理·选择性必修第三册 （2）V-t图像：体积V与摄氏温度t是一次函数关系，不是简单的正 比例关系，如图乙所示，等压线是一条延长线通过横轴上－ 273.15 ℃的倾斜直线，且斜率越大，压强越小，图像纵轴的 截距V0是气体在0 ℃时的体积。 目录 物理·选择性必修第三册 特别提醒 　　一定质量的某种气体，在压强p不变的情况下，体积V跟热力学温 度T成正比，而不是与摄氏温度t成正比。 目录 物理·选择性必修第三册 【典例1】　（2024·辽宁锦州高二期末）如图所示，透热的汽缸内封 有一定质量的理想气体，缸体质量M＝200 kg，面积S＝100 cm2的活 塞与汽缸壁之间无摩擦且不漏气。此时，缸内气体的温度为27 ℃，活 塞正位于汽缸正中，整个装置都静止。已知大气压强恒为p0＝ 1.0×105 Pa，重力加速度取g＝10 m/s2。求： （1）缸内气体的压强p1； 答案：3×105 Pa　 解析：以缸体为研究对象，列平衡方程， 有p1S＝Mg＋p0S， 解得p1＝3×105 Pa。 目录 物理·选择性必修第三册 解析：当活塞恰好静止在汽缸缸口AB处时，缸内气体温度为 T2，压强为p2，此时仍有p2S＝Mg＋p0S，所以缸内气体为等压变 化，由盖—吕萨克定律得＝ 即＝ 解得T2＝2T1＝600 K 所以气体的温度是t2＝（600－273）℃＝327 ℃。 （2）缸内气体的温度升高到多少摄氏度时，活塞恰好会静止在汽缸 缸口AB处？ 答案： 327 ℃ 目录 物理·选择性必修第三册 规律方法 应用盖—吕萨克定律解题的一般步骤 （1）确定研究对象，即被封闭的一定质量的气体。 （2）分析被研究气体在状态变化时是否符合定律的适用条件：质量 一定，压强不变。 （3）确定初、末两个状态的温度、体积。 （4）根据盖—吕萨克定律列式求解。 （5）求解结果并分析、检验。 目录 物理·选择性必修第三册 1. 一定质量的某种气体，在压强不变的条件下，温度为0 ℃时，其体 积为V0，当温度升高为T（K）时，体积为V，那么每升高1 ℃增大 的体积等于（　　） A. B. C. D. 解析：　由等压变化的规律可得＝＝＝，则每升高1 ℃ 增大的体积ΔV＝，故选A。 目录 物理·选择性必修第三册 2. （2024·陕西西安高二期末）如图所示为一简易火灾报警装置，其 原理是：竖直放置的试管中装有水银，当温度升高时，水银柱上 升，使电路导通，蜂鸣器发出报警的响声。27 ℃时，被封闭的理 想气体气柱长L1为20 cm，水银上表面与导线下端的距离L2为5 cm。（T＝t＋273 K） （1）若大气压为76 cmHg，水银柱长L3为26 cm，则被封闭气体压强为多少cmHg？ 答案：102 cmHg　 目录 物理·选择性必修第三册 解析：若大气压为76 cmHg，水银柱长L3为26 cm，则 被封闭气体压强为 p＝p0＋p'＝76 cmHg＋26 cmHg＝102 cmHg。 目录 物理·选择性必修第三册 （2）当温度达到多少℃时，报警器会报警？ 答案：102 ℃ 解析：温度升高，被封闭的气体做等压变化，根据盖—吕萨克 定律得＝ 则＝ 解得t'＝102 ℃。 目录 物理·选择性必修第三册 要点二　气体的等容变化 【探究】 炎热的夏天，给汽车轮胎充气时，一般都不充得太足；给自行车轮胎 打气时，也不能打得太足。这是什么原因呢？ 提示：车胎在炎热的夏天被日光暴晒，车胎里气体的温度上升，气体的压强将增大，当压强达到车胎能承受的最大压强时，温度再升高车胎就会胀破。 目录 物理·选择性必修第三册 【归纳】 1. 查理定律及推论 表示一定质量的某种气体从初状态（p、T）开始发生等容变化， 其压强的变化量Δp与热力学温度的变化量ΔT成正比。 目录 物理·选择性必修第三册 2. 等容变化过程中的p-T图像和p-t图像 （1）p-T图像：气体的压强p和热力学温度T的关系图线是过原 点的倾斜直线，如图甲所示，且V1＜V2，即体积越大，斜 率越小。 目录 物理·选择性必修第三册 （2）p-t图像：压强p与摄氏温度t是一次函数关系，不是简单的正 比例关系，如图乙所示，等容线是一条延长线通过横轴上－ 273.15 ℃的倾斜直线，且斜率越大，体积越小。图像纵轴的 截距p0是气体在0 ℃时的压强。 目录 物理·选择性必修第三册 【典例2】　有人设计了一种测温装置，其结构如图所示，玻璃泡A内 封有一定量气体，与A相连的B管插在水银槽中，管内水银面的高度x 即可反映泡内气体的温度，即环境温度，并可由B管上的刻度直接读 出。设B管的体积与A玻璃泡的体积相比可忽略不计。在1标准大气压 下对B管进行温度刻度（1标准大气压相当于76 cmHg的 压强，等于101 kPa）。已知当温度t1＝27 ℃时，管内水 银面高度x＝16 cm，此高度即为27 ℃的刻度线，t＝0 ℃ 的刻度线在何处？ 目录 物理·选择性必修第三册 审题指导 （1）建立物理模型 玻璃泡A的容积不变，是等容变化模型。 （2）利用查理定律 ①玻璃泡内气体的初状态的压强p1、温度T1及末状态的温度 T2已知。 ②根据查理定律可求出末状态的压强p2。 （3）玻璃管内水银柱平衡 px＝p0－p气，可求得刻度线位置。 答案：21.4 cm 目录 物理·选择性必修第三册 解析：选玻璃泡A内的一定量气体为研究对象，由于B管的体积 可略去不计，温度变化时，A内气体经历的是一个等容过程。 玻璃泡A内气体的初始状态T1＝300 K， p1＝（76－16）cmHg＝60 cmHg， 末态，即t＝0 ℃的状态T2＝273 K， 由查理定律得＝ 则p2＝p1＝×60 cmHg＝54.6 cmHg， 所以t＝0 ℃时水银面的高度，即刻度线的位置是 x0＝（76－54.6）cm＝21.4 cm。 目录 物理·选择性必修第三册 规律方法 应用查理定律解题的一般步骤 （1）确定研究对象，即被封闭的一定质量的气体。 （2）分析被研究气体在状态变化时是否符合定律的适用条件：质量 一定，体积不变。 （3）确定初、末两个状态的温度、压强。 （4）根据查理定律列式求解。 （5）求解结果并分析、检验。 目录 物理·选择性必修第三册 1. 对封闭在氧气筒内的氧气，当它的温度从20 ℃升高到40 ℃时，它 的压强（　　） A. 变为原来的2倍 B. 变为原来的倍 C. 增加了原来压强的倍 D. 增加了原来压强的倍 目录 物理·选择性必修第三册 解析：　氧气筒内的氧气是等容变化，温度从20 ℃升高到40 ℃ 时，由查理定律得＝，p2＝＝p1＝p1，解得p2－p1 ＝p1＝p1，故A、B、C错误，D正确。 目录 物理·选择性必修第三册 2. 某饮料瓶内密封一定质量理想气体，t＝27 ℃时，压强p＝ 1.050×105 Pa。 （1）t'＝37 ℃时，气体压强是多大？ 答案：1.085×105 Pa 解析：瓶内气体的始末状态的热力学温度分别为 T＝（27＋273）K＝300 K，T'＝（37＋273）K＝310 K，此过程中体积不变，由查理定律有＝，解得p'＝1.085×105 Pa。 目录 物理·选择性必修第三册 （2）保持温度不变，挤压气体，使之压强与（1）时相同时，气体 体积为原来的多少倍？ 答案：0.97 解析：保持温度不变，挤压气体，等温变化过 程，由玻意耳定律有pV＝p'V'，解得V'≈0.97V。 目录 物理·选择性必修第三册 要点三　p-T图像与V-T图像 　对于p-T图像与V-T图像的注意事项 （1）首先要明确是p-T图像还是V-T图像。 （2）不是热力学温标的先转换为热力学温标。 （3）解决问题时要将图像与实际情况相结合。 目录 物理·选择性必修第三册 【典例3】　图甲是一定质量的理想气体由状态A经过状态B变为状态 C的V-T图像。已知气体在状态A时的压强是1.5×105 Pa。 （1）写出A→B过程中压强变化的情形，并根据图像提供的信息，计 算图甲中TA的温度值。 目录 物理·选择性必修第三册 解析：从题图甲可以看出，A与B连线的延长线过原点，所 以A→B是一个等压变化，即 pA＝pB 根据盖—吕萨克定律可得＝ 所以TA＝TB＝×300 K＝200 K。 目录 物理·选择性必修第三册 （2）请在图乙坐标系中，作出该气体由状态A经过状态B变为状态C 的p-T图像，并在图线相应的位置上标出字母A、B、C。如果需 要计算才能确定的有关坐标值，请写出计算过程。 答案：见解析 解析：由题图甲可知，B→C是等容变 化，根据查理定律得＝ 所以pC＝pB＝×1.5×105 Pa＝2.0×105 Pa 则画出状态A→B→C的p-T图像如图所示。 目录 物理·选择性必修第三册 规律方法 气体图像相互转换的分析方法 （1）知道图线上的某一线段表示的是一定质量的气体由一个平衡状 态（p、V、T）转化到另一个平衡状态（p'、V'、T'）的过程； 并能判断出该过程是等温过程、等容过程还是等压过程。 （2）从图像中的某一点（平衡状态）的状态参量开始，根据不同的 变化过程，先用相对应的规律计算出下一点（平衡状态）的状 态参量，逐一分析计算出各点的p、V、T。 （3）根据计算结果在图像中描点，连线作出一个新的图线，并根据 相应的规律逐一检查是否有误。 目录 物理·选择性必修第三册 1. （多选）如图所示是一定质量的理想气体三种升温过程，那么，以 下四种解释中，哪些是正确的（　　） A. a→d的过程气体体积增加 B. b→d的过程气体体积不变 C. c→d的过程气体体积增加 D. a→d的过程气体体积减小 解析：　在p-T图像上的等容线的延长线是过原点的直线，且体 积越大，直线的斜率越小，由此可见，a状态对应体积最小，c状态 对应体积最大，选项A、B正确。 目录 物理·选择性必修第三册 2. 如图所示，水平放置的汽缸内壁光滑，活塞厚度不计，在A、B两 处设有限制装置，使活塞只能在A、B之间运动，B左面汽缸的容积 为V0，A、B之间的容积为0.1V0。开始时活塞在A处，缸内气体的 压强为1.1p0（p0为大气压强且保持不变），温度为399.3 K，现缓 慢让汽缸内气体降温，直至297 K。求： 　 目录 物理·选择性必修第三册 （1）活塞刚离开A处时的温度TA； 答案：363 K　 解析：设等容过程中活塞刚离开A时的温度为TA，则＝ 得＝ 解得TA＝363 K。 目录 物理·选择性必修第三册 解析：设等压过程中活塞到达B处时的温度为TB 则＝ 解得TB＝330 K 由等容降温过程得＝， 代入数据解得p＝0.9p0。 （2）缸内气体最后的压强p； 答案：0.9p0　 目录 物理·选择性必修第三册 解析：如图 （3）在图中画出整个过程的p-V图线。 答案：见解析 目录 物理·选择性必修第三册 教学效果·勤检测 强化技能 查缺补漏 03 目录 1. （多选）如图所示，竖直放置、开口向上的长试管内用水银封闭一 段气体，大气压强保持不变，下列说法正确的是（　　） A. 若管内气体温度升高，则体积增大 B. 若管内气体温度升高，则压强减小 C. 若管内气体温度降低，则压强增大 D. 若管内气体温度降低，则压强不变 目录 物理·选择性必修第三册 解析：　大气压强不变，水银柱的长度也不变，所以封闭气体 的压强不变，气体做等压变化。根据＝C可知，若气体温度升 高，则体积增大；若气体温度降低，则体积减小，A、D正确， B、C错误。 目录 物理·选择性必修第三册 2. 科学考察队到某一地区进行考察时携带了一种测量仪器。该仪器导 热性能良好，且内部封闭有一定质量的气体，仪器的部分参数为： 环境温度为27 ℃时，内部的气体压强为1.0×105 Pa。若该地区的 气温为－23 ℃，不考虑封闭气体的体积变化，则该仪器内部的气 体压强约为（T＝t＋273 K）（　　） A. 8.3×104 Pa B. 8.5×104 Pa C. 9.9×104 Pa D. 1.2×105 Pa 解析：　初态温度T1＝（27＋273）K＝300 K，初态压强p1＝ 1.0×105 Pa；末态温度T2＝（－23＋273）K＝250 K，设末态压强 为p2，根据查理定律得＝，解得p2≈8.3×104 Pa，A正确。 目录 物理·选择性必修第三册 3. 两位同学为了测一个内部不规则容器的容积，设计了一个实验，在 容器上插入一根两端开口的玻璃管，接口用蜡密封，如图所示。玻 璃管内部的横截面积S＝0.2 cm2，管内一静止水银柱封闭着长为L1 ＝5 cm的空气柱，水银柱长为L＝4 cm，此时外界温度为T1＝27 ℃，现把容器浸入温度为T2＝47 ℃的热水中，水银柱静止时， 下方的空气柱长度变为L2＝8.7 cm，实验时大气压为76 cmHg 不变。根据以上数据可以估算出容器的容积约为（　） A. 5 cm3 B. 7 cm3 C. 10 cm3 D. 12 cm3 目录 物理·选择性必修第三册 解析：　设容器的容积为V，由气体的等压变化规律可知＝， 有＝，解得V＝10.1cm3，故选C。 目录 物理·选择性必修第三册 4. 一定质量的某种气体的等容或等压变化图像如图所示，下列关于这两个图像的说法正确的是（　　） A. 甲是等容线，乙是等压线 B. 乙图中p-t线与t轴交点对应的温度是273.15 ℃，而甲图中V-t线与t 轴的交点不一定是273.15 ℃ C. 由乙图可知，一定质量的气体，在任何情况下都是p与t成直线关系 D. 乙图表明温度每升高1 ℃，压强增加相同，但甲图表明随温度的升 高压强不变 目录 物理·选择性必修第三册 解析：　由查理定律p＝CT＝C（t＋273.15）及盖—吕萨克定律V ＝CT＝C（t＋273.15）可知，甲图是等压线，乙图是等容线，故A 错误；由“外推法”可知两种图线的反向延长线与t轴的交点温度 为－273.15 ℃，即热力学温度的0 K，故B错误；查理定律及盖— 吕萨克定律是气体的实验定律，都是在温度不太低、压强不太大的 条件下得出的，当压强很大，温度很低时，这些定律就不成立了， 即一定质量的气体，不是在任何情况下都是p与t成直线关系，故C 错误；由于图线是直线，乙图表明温度每升高1 ℃，压强增加相 同，但甲图表明随温度的升高压强不变，故D正确。 目录 物理·选择性必修第三册 5. （2024·天津高二期中）如图所示的是一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再由状态B变化到状态C的p-V图像，已知气体在状 态A时的温度为27 ℃。求 （1）气体在状态B时的温度； 答案：150 K　 解析：理想气体从状态A变化到状态B，气体做等容变化，有 ＝ 其中TA＝（273＋27）K＝300 K 解得气体在状态B时的温度TB＝150 K。 目录 物理·选择性必修第三册 （2）气体在状态C时的温度。 答案：300 K 解析：理想气体从状态B变化到状态C，气体做等压变化，有 ＝ 解得气体在状态C时的温度TC＝300 K。 目录 物理·选择性必修第三册 04 课时训练·提素能 分层达标 素养提升 目录 题组一　气体的等压变化 1. 关于盖—吕萨克定律，下列叙述中正确的是（　　） A. 一定质量气体的体积与它的温度成正比 B. 一定质量气体的体积与它的热力学温度成正比 C. 压强不变时，气体的体积与它的热力学温度成正比 D. 一定质量气体的压强不变时，它的体积与热力学温度成正比 解析：　由盖—吕萨克定律有＝C，则对于一定质量的气体，在 保持压强不变的情况下，其体积与热力学温度成正比，故D正确， A、B、C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 目录 物理·选择性必修第三册 2. 一定质量的气体在等压变化中体积增大了，若气体原来温度为27 ℃，则温度的变化是（　　） A. 升高了450 K B. 升高了150 ℃ C. 降低了150 ℃ D. 降低了450 ℃ 解析：　由盖—吕萨克定律可得＝，代入数据可得＝， 解得T2＝450 K，所以升高的温度Δt＝ΔT＝150 ℃。故B正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 目录 物理·选择性必修第三册 题组二　气体的等容变化 3. 拔罐是中医传统养生疗法之一，以罐为工具，将点燃的纸片放入一 个小罐内，当纸片燃烧完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火 罐就会紧紧地“吸”在皮肤上，以达到通经活络、祛风散寒等作 用。罐内封闭气体质量和体积变化不计，可以看作理想气体。火罐 “吸”到皮肤上之后，下列说法正确的是（　　） A. 火罐内的气体温度不变 B. 火罐内的气体温度降低，压强减小 C. 火罐内的气体温度降低，压强不变 D. 火罐内的气体单位体积分子数增大，压强不变 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 目录 物理·选择性必修第三册 解析：　把罐扣在皮肤上，罐内空气的体积等于火罐的容积，体 积不变，气体经过热传递，温度不断降低，气体发生等容变化，由 查理定律可知，气体压强减小，小于大气压，火罐在内外气体压力 差作用下，“吸”在皮肤上，故A、C错误，B正确；因为体积不 变，火罐内气体单位体积分子数不变，温度降低，压强减小，故D 错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 目录 物理·选择性必修第三册 4. （多选）一定质量的气体在体积不变时，下列有关气体的状态变化 的说法正确的是（　　） A. 温度每升高1 ℃，增加的压强是原来压强的 B. 温度每升高1 ℃，增加的压强是0 ℃时压强的 C. 气体压强和热力学温度成正比 D. 气体压强与摄氏温度成正比 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 目录 物理·选择性必修第三册 解析：　根据查理定律有p＝CT，C正确，D错误；将T＝ （273.15＋t）K代入得p＝C·（273.15＋t）K，升高1 ℃时的压强 为p1＝C·（274.15＋t）K，所以Δp＝，t＝0时有Δp＝ ，A错误，B正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 目录 物理·选择性必修第三册 5. 某同学做了一个简易温度计，他用烧瓶插上一根两端开口的细玻璃 管，然后用手焐热烧瓶，把玻璃管插入水中，松手冷却后就有一小 段几厘米的水柱进入玻璃管内。若室内空气温度恒定，水柱高度保 持不变，当室内空气温度升高或降低，水柱高度也会相应发生变 化，如果在玻璃管壁上标上刻度，这就是一个能够反映出气温高低 的简易温度计。由于玻璃管很细，被封闭气体的体积变化可以忽略 不计，则下列说法正确的是（　　） A. 玻璃管上的刻度从下到上都是均匀的 B. 玻璃管上的刻度从下到上越来越密集 C. 玻璃管上的刻度从下到上越来越稀疏 D. 玻璃管上的刻度从下到上先变稀疏后变密集 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 目录 物理·选择性必修第三册 解析：　根据题意，被封闭气体发生等容变化，满足查理定律 ＝C，即＝C，又因为Δp＝ρgΔh，所以水柱高度变化量Δh＝ ΔT，可知水柱高度变化量Δh与温度的变化量ΔT成正比，因此玻 璃管上的刻度从下到上都是均匀的。故选A。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 目录 物理·选择性必修第三册 题组三　p-T图像与V-T图像 6. （多选）一定质量的某种气体自状态A经状态C变化到状态B，这一 过程在V-T图上的表示如图所示，则（　　） A. 在A→C过程中，气体的压强不断变大 B. 在C→B过程中，气体的压强不断变小 C. 在状态A时，气体的压强最大 D. 在状态B时，气体的压强最大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 目录 物理·选择性必修第三册 解析：　气体由A→C的变化过程是等温变化，由pV＝C（C是 常量）可知，体积减小，压强增大，故A正确；由C→B的变化过程 中，气体的体积不发生变化，即为等容变化，由＝C（C是常量） 可知，温度升高，压强增大，故B错误；综上所述，由A→C→B的 过程中气体的压强始终增大，所以气体在状态B时的压强最大，故 C错误，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 目录 物理·选择性必修第三册 7. 如图所示，一定质量的气体分别经历a→b和a→c两个过程，则 （　　） A. a状态气体分子的平均动能大于b状态气体分子的平均动能 B. 状态a的体积大于状态b的体积 C. 状态b的体积等于状态c的体积 D. a→c过程中所有气体分子热运动的速率增大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 目录 物理·选择性必修第三册 解析：　由图可知，状态a的温度小于状态b的温度，所以a状态 气体分子的平均动能小于b状态气体分子的平均动能，A错误；p-T 图像中，Oa的斜率大于Ob的斜率，则状态a的体积小于状态b的体 积，B错误；同理，Ob的斜率与Oc的斜率相等，则状态b与状态c体 积相等，C正确；a→c过程中气体温度升高，气体分子热运动的平 均速率增大，但并不是所有分子的速率都增大，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 目录 物理·选择性必修第三册 8. 如图甲、乙、丙所示，三支粗细相同的玻璃管，中间都用一段水银 柱封住温度相同的空气柱，且V1＝V2＞V3，h1＜h2＝h3。若升高相 同的温度，则管中水银柱向上移动最多的是（　　） A. 丙管 B. 甲管和乙管 C. 乙管和丙管 D. 三管中水银柱向上移动一样多 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 目录 物理·选择性必修第三册 解析：　由于气体的压强不变，故ΔV＝·ΔT，由于V1＝V2＞V3， T和ΔT相同，故ΔV1＝ΔV2＞ΔV3，即甲管与乙管中水银柱向上移动 最多，故选项B正确，A、C、D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 目录 物理·选择性必修第三册 9. （多选）如图所示，在一只烧瓶上连一根玻璃管，把它跟一个水银 压强计连在一起，烧瓶里封闭着一定质量的气体，开始时水银压强 计U形管两端水银面一样高。下列情况下，为使U形管两端水银面 一样高，A管的移动方向是（　　） A. 如果把烧瓶浸在热水中，应把A管向下移 B. 如果把烧瓶浸在热水中，应把A管向上移 C. 如果把烧瓶浸在冷水中，应把A管向下移 D. 如果把烧瓶浸在冷水中，应把A管向上移 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 目录 物理·选择性必修第三册 解析：　使U形管两端水银面一样高，即保持封闭气体的压强始终等于外界大气压强且不变。若把烧瓶浸在热水中，气体体积增大，A管中水银面上升，为使两管水银面等高，应把A管向下移，故A正确，B错误；若把烧瓶浸在冷水中，气体体积减小，B管中水银面上升，为使两管水银面等高，应把A管向上移，故C错误，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 目录 物理·选择性必修第三册 10. 如图，一汽缸开口向右、固定于水平地面上，一活塞将一定质量 的气体封闭在汽缸内。汽缸中间位置有小挡板。开始时，外界大 气压为p0，活塞紧压于小挡板右侧。缓慢升高封闭气体温度T，封 闭气体压强p随T变化图像可能正确的是（　　） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 目录 物理·选择性必修第三册 解析：　当缓慢升高缸内气体温度时，气体先发生等容变化，根据查理定律，缸内气体的压强p与热力学温度T成正比，图线是 过原点的倾斜直线；当缸内气体的压强等于外界的大气压时，气 体发生等压膨胀，图线是平行于T轴的直线。故选B。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 目录 物理·选择性必修第三册 11. 如图所示，在横截面积S＝0.01 m2的圆柱形汽缸中用一光滑导热 活塞封闭一定质量的某种气体，汽缸底部开有一小孔，与U形导 管相连，稳定后导管两侧水银面的高度差为Δh＝15 cm，此时活 塞离容器底部的高度为L＝50 cm，U形导管的体积可忽略。已知 室温t0＝27 ℃，外界大气压强p0＝75 cmHg＝1.0×105 Pa，重力加 速度g＝10 m/s2。 （1）求活塞的质量； 答案：20 kg　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 目录 物理·选择性必修第三册 解析：根据U形导管两侧水银面的高度差可知汽缸中 的压强为pA＝p0＋ρgΔh 对活塞受力分析，由平衡条件有mg＋p0S＝pAS 联立解得m＝20 kg。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 目录 物理·选择性必修第三册 （2）使环境温度缓慢降至－63 ℃，求此时U形导管两侧水银面高 度差和活塞离容器底部的高度L'。 答案：15 cm　35 cm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 目录 物理·选择性必修第三册 解析：由于活塞光滑，所以气体发生等压变化，U形导管两 侧水银面的高度差不变，仍为Δh＝15 cm 初状态：温度为T1＝300 K 体积为V1＝50 cm×S 末状态：温度为T2＝210 K 体积为V2＝L'S 由盖—吕萨克定律有＝ 解得活塞离容器底部的高度为L'＝35 cm。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 目录 物理·选择性必修第三册 12. 如图，一U形玻璃管竖直放置，右端开口，左端上部有一光滑导 热活塞，管底部有了一段水银柱，活塞和水银柱之间封闭了一段 空气柱。外界大气压p0＝1.0×105 Pa，外界的温度t0＝27 ℃，玻 璃管的横截面积S＝1 cm2，稳定后，管内水银柱及空气柱长度如 图所示。设玻璃管导热良好，水银的密度为ρ＝13.6×103 kg/m3。 重力加速度g取10 m/s2。 （1）求活塞的质量； 答案：0.204 kg　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 目录 物理·选择性必修第三册 解析：封闭空气柱压强为 p＝p0＋ρgΔh＝1.0×105 Pa＋13.6×103×10×0.15 Pa＝ 1.204×105 Pa 对活塞，有pS＝p0S＋mg 解得m＝0.204 kg。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 目录 物理·选择性必修第三册 （2）若将右端缓慢注入10 cm水银柱，外界的温度缓慢降至－3 ℃，此过程中活塞始终在玻璃管内，求封闭空气柱的长度l'。 答案：45 cm 解析： T1＝300 K，体积V1＝50S，T2＝270 K，体积V2＝l'S， 由于在注水银和降低温度过程中活塞的质量不变，则气体做 等压变化，根据盖—吕萨克定律得＝， 解得l'＝45 cm。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 目录 物理·选择性必修第三册 $