第二章 3.第2课时 理想气体 气体实验定律的微观解释 -【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理想气体状态方程及气体实验定律的微观解释，通过情景思辨（如高压低温下气体是否遵守定律）和判断正误题导入，衔接前期气体实验定律知识，构建“宏观规律-微观本质”的学习支架。 其亮点在于采用“基础梳理-核心探究-效果检测”体系，以科学思维中的模型建构（理想气体模型）和科学推理（推导状态方程）为主线，结合汽缸活塞等典例分析，培养学生物理观念。通过分层训练题，助力学生深化理解，教师可高效开展教学。

第2课时　理想气体　气体实验定律的微观解释 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　理想气体 1. 理想气体 （1）理想气体：在 温度、 ⁠压强下都遵从气体实 验定律的气体。 （2）理想气体与实际气体 实际气体在温度不低于 、压强不超 过 时，可以当成理想气体来处理。 任何　 任何　 零下几十摄氏度　 大气压的几倍　 目录 物理·选择性必修第三册 2. 理想气体的状态方程 （1）内容：一定 的某种理想气体，在从一个状态变化到 另一个状态时，压强p跟体积V的乘积与 ⁠之 比保持不变。 （2）表达式： ⁠。 （3）成立条件：一定 的理想气体。 质量　 热力学温度T　 ＝C　 质量　 目录 物理·选择性必修第三册 知识点二　气体实验定律的微观解释 1. 玻意耳定律的微观解释 一定质量的某种理想气体， 保持不变时，分子的平均动能 是一定的。体积减小时，分子的数密度 ，单位时间内、单 位面积上碰撞器壁的分子数就多，气体的压强就 。（后两 空选填“增大”或“减小”） 2. 盖—吕萨克定律的微观解释 一定质量的某种理想气体，温度升高时，分子的平均动能 ⁠ ，只有气体的体积同时 ，使分子的数密度 ⁠， 才能保持压强 。（均选填“增大”“减小”或“不变”） 温度　 增大　 增大　 增 大　 增大　 减小　 不变　 目录 物理·选择性必修第三册 3. 查理定律的微观解释 一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的数密度保持不 变，温度升高时，分子的平均动能 ，气体的压强就 ⁠ 。（均选填“增大”或“减小”） 增大　 增 大　 目录 物理·选择性必修第三册 【情景思辨】 1. 玻意耳定律、查理定律、盖—吕萨克定律等气体实验定律都是在压 强不太大（相对大气压强）、温度不太低（相对室温）的条件下总 结出来的，那么当压强很大、温度很低时，气体还遵守该实验定律 吗？为什么？ 提示：在高压、低温状态下，气体状态发生改变时，将不会严格遵 守气体实验定律了。因为在高压、低温状态下，气体的状态可能已 接近或达到液态，故气体实验定律将不再适用。 目录 物理·选择性必修第三册 2. 判断正误。 （1）实际气体在常温常压下可看作理想气体。 （　√　） （2）对于不同的理想气体，其状态方程＝C（恒量）中的恒量C 相同。 （　×　） （3）一定质量的某种理想气体，若T不变，p增大，则V就减小， 是由于分子撞击器壁的作用力变大。 （　×　） （4）一定质量的某种理想气体，若p不变，V增大，则T增大，是 由于分子数密度减小，要使压强不变，需使分子的平均动能 增大。 （　√　） √ × × √ 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　理想气体的状态方程 【探究】 如图所示，一定质量的某种理想气体从状态A到B经历了一个等温过程，又从状态B到C经历了一个等容过程，请推导状态A的三个参量pA、VA、TA和状态C的三个参量pC、VC、TC之间的关系。 目录 物理·选择性必修第三册 提示：从A→B为等温变化过程，根据玻意耳定律可得pAVA＝pBVB　① 从B→C为等容变化过程，根据查理定律可得 ＝　② 由题意可知 TA＝TB ③ VB＝VC ④ 联立①②③④式可得＝。 目录 物理·选择性必修第三册 【归纳】 1. 理想气体的特点 （1）严格遵守气体实验定律及理想气体状态方程。 （2）理想气体分子本身的大小与分子间的距离相比可以忽略不 计，分子可视为质点。 （3）理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力，故无分 子势能，理想气体的内能等于所有分子热运动的动能之和， 一定质量的理想气体内能只与温度有关。 目录 物理·选择性必修第三册 2. 理想气体状态方程＝C的理解 （1）成立条件：一定质量的理想气体。 （2）公式中常量C仅由气体的种类和质量决定，与状态参量p、 V、T无关。 （3）应用方程时，温度T必须是热力学温度，公式中压强p和体积 V单位必须统一，但不一定是国际单位制中的单位。 目录 物理·选择性必修第三册 【典例1】　（2024·江苏连云港高二期中）一圆柱形汽缸（底部和侧 面绝热）直立在地面上，内有一具有质量而无摩擦的绝热活塞，把汽 缸分成容积相同的A、B两部分，如图所示，此时两部分气体温度均为 T0，A部分气体压强为p0，B部分气体压强为2p0。现对B部分的气体缓 慢加热，使活塞上升，使A部分气体体积减小为原来的（A部分气体 温度始终不变）。求此时 （1）A部分气体的压强； 答案：p0　 目录 物理·选择性必修第三册 解析：设初始状态A、B两部分气体的体积均为V0，对A部分气 体，由等温变化可知 p0V0＝pA·V0 可得pA＝p0。 （2）B部分气体的温度。 答案： 目录 物理·选择性必修第三册 解析：设活塞的重力为G，横截面积为S，加热前，对活塞受力 分析得p0S＋G＝2p0S 加热后，对活塞受力分析得＋G＝pBS 解得pB＝ 由理想气体状态方程可得＝ 又VB＝ 解得TB＝。 目录 物理·选择性必修第三册 方法总结 分析气体状态变化问题的解题思路 目录 物理·选择性必修第三册 1. 如图所示，a、b、c三点表示一定质量理想气体的三个状态，则气体在a、b、c三个状态的热力学温度之比是（　　） A. 1∶1∶1 B. 1∶2∶1 C. 3∶4∶3 D. 1∶2∶3 解析：　根据理想气体状态方程＝C可知，T∝pV，所以 Ta∶Tb∶Tc＝（paVa）∶（pbVb）∶（pcVc）＝3∶4∶3。故C正确。 目录 物理·选择性必修第三册 2. 工业测量中，常用充气的方法较精确地测量特殊容器的容积和检测 密封性能。为测量某空香水瓶的容积，将该瓶与一带活塞的汽缸相 连，汽缸和香水瓶内气体压强均为p0，汽缸内封闭气体的体积为 V0，推动活塞将汽缸内所有气体缓慢推入瓶中，测得此时瓶中气体 压强为p，香水瓶导热性良好，环境温度保持不变。 （1）求香水瓶容积V； 答案：　 目录 物理·选择性必修第三册 解析：缓慢变化过程中，由玻意耳定律可得p0（V0＋ V）＝pV 解得V＝。 目录 物理·选择性必修第三册 （2）若密封程度在测量时间内漏气质量小于原密封质量的1％视为 合格。将该空香水瓶封装并静置较长一段时间，现使瓶内气 体温度从300 K升高到360 K，测得其压强变为p1，且p1＝ 1.15p，试判断该瓶密封性能是否合格。 答案：见解析 目录 物理·选择性必修第三册 解析：设温度由T1＝300 K变化为T2＝360 K后，压强p1＝ 1.15p，体积变为V1，根据理想气体状态方程有＝ 解得＝≈95.8％ 漏气量占比为4.2％，故该香水瓶密封性能不合格。 目录 物理·选择性必修第三册 要点二　气体实验定律的微观解释 1. 玻意耳定律 （1）宏观表现：一定质量的某种理想气体，在温度保持不变时， 体积减小，压强增大；体积增大，压强减小。 （2）微观解释：温度不变，分子的平均动能不变。体积越小，分子的数密度增大，单位时间内撞到单位面积器壁上的分子数就越多，气体的压强就越大，如图所示。 目录 物理·选择性必修第三册 2. 盖—吕萨克定律 （1）宏观表现：一定质量的某种理想气体，在压强不变时，温度 升高，体积增大，温度降低，体积减小。 （2）微观解释：温度升高，分子的平均动能增大。只有气体的体 积同时增大，使分子的数密度减小，才能保持压强不变，如 图所示。 目录 物理·选择性必修第三册 3. 查理定律 （1）宏观表现：一定质量的某种理想气体，在体积保持不变时， 温度升高，压强增大；温度降低，压强减小。 （2）微观解释：体积不变，分子的数密度保持不变，温度升高 时，分子的平均动能增大，气体的压强增大，如图所示。 目录 物理·选择性必修第三册 【典例2】　在一定的温度下，一定质量的理想气体体积减小时，气 体的压强增大，这是由于（　　） A. 单位体积内的分子数增多，单位时间内、单位面积上分子对器壁 碰撞的次数增多 B. 气体分子的数密度变大，分子对器壁的吸引力变大 C. 每个气体分子对器壁的撞击力都变大 D. 气体密度增大，单位体积内分子质量变大 解析：气体的温度不变，气体分子的平均动能不变，对器壁的平均撞 击力不变；体积减小，单位体积内的分子数目增多，气体压强增大。 故A正确。 目录 物理·选择性必修第三册 1. 自主学习活动中，同学们对密闭容器中的氢气性质进行讨论，下列 说法中正确的是（　　） A. 体积增大时，氢气分子的密集程度保持不变 B. 压强增大是因为氢气分子之间斥力增大 C. 因为氢气分子很小，所以氢气在任何情况下均可看成理想气体 D. 温度变化时，氢气分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子 数的百分比会变化 目录 物理·选择性必修第三册 解析：　密闭容器中的氢气质量不变，分子个数不变，根据n＝ 可知当体积增大时，单位体积的个数变小，氢气分子的密集程度变 小，故A错误；气体压强产生的原因是大量气体分子对容器壁的持 续的、无规则撞击产生的，压强增大并不是因为氢气分子之间斥力 增大，故B错误；普通气体在温度不太低，压强不太大的情况下才 能看作理想气体，故C错误；温度是气体分子平均动能的标志，大 量气体分子的速率呈现“中间多，两边少”的规律，温度变化时， 大量分子的平均速率会变化，即氢气分子速率分布中各速率区间的 分子数占总分子数的百分比会变化，故D正确。 目录 物理·选择性必修第三册 2. 如图所示，一定质量的理想气体，从状态A经等温变化到状态B， 再经等容变化到状态C，A、C压强相等，则下列说法正确的是 （　　） A. 从A到B气体分子平均动能增加 B. 从B到C气体分子平均动能不变 C. A、C状态气体压强相等的原因是分子撞击器壁的平均作用力相等 D. 从A到B过程气体压强变小的原因是分子的密集程度减小 目录 物理·选择性必修第三册 解析：　从A到B气体温度不变，分子平均动能不变，故A错误； 从B到C为等容变化，根据查理定律＝可知，气体压强增大， 温度升高，则气体分子平均动能增大，故B错误；A到C状态为等压 变化，根据盖—吕萨克定律＝可知，气体体积增大，温度升 高，则气体分子平均动能增大，分子撞击器壁的平均作用力增大， 故C错误；从A到B过程气体温度相同，分子撞击器壁的平均作用力 相等，压强变小的原因是气体体积增大，分子密集程度减小，故D 正确。 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. 关于理想气体，下列说法正确的是（　　） A. 理想气体也不能严格地遵守气体实验定律 B. 实际气体在温度不太高、压强不太小的情况下，可看成理想气体 C. 实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下，可看成理想气体 D. 所有的实际气体在任何情况下，都可以看成理想气体 解析：　理想气体是在任何温度、任何压强下都能严格遵守气体 实验定律的气体，A错误；理想气体是实际气体在温度不太低、压 强不太大的情况下的抽象，故C正确，B、D错误。 目录 物理·选择性必修第三册 2. 如图所示，一定质量的理想气体由状态A沿平行于纵轴的直线变化 到状态B，则它的状态变化过程是（　　） A. 气体的平均动能不变 B. 气体的内能增加 C. 气体分子的数密度减小 D. 气体分子在单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数不变 目录 物理·选择性必修第三册 解析：　从p-V图像中的AB图线看，气体由状态A到状态B为等容 变化，根据查理定律可知，一定质量的理想气体，当体积不变时， 压强跟热力学温度成正比，由A到B压强增大，温度升高，分子平 均动能增加，故A错误；理想气体的内能只与温度有关，气体的温 度升高，内能增加，故B正确；气体体积不变，气体分子的数密度 不变，温度升高，气体分子平均速率增大，则气体分子在单位时间 内与单位面积器壁碰撞的次数增加，故C、D错误。 目录 物理·选择性必修第三册 3. 如图所示，一定量的理想气体从状态A开始，经历两个过程，先后 到达状态B和C。有关A、B和C三个状态的温度TA、TB和TC的关系， 正确的是（　　） A. TA＝TB，TB＝TC B. TA＜TB，TB＜TC C. TA＝TC，TB＞TC D. TA＝TC，TB＜TC 目录 物理·选择性必修第三册 解析：　由题图可知，从状态A到状态B是一个等压变化过程，有 ＝，因为VB＞VA，则有TB＞TA，而从状态B到状态C是一个等容 变化过程，有＝，因为pB＞pC，有TB＞TC，对状态A和C，根据 理想气体状态方程有＝，解得TA＝TC，综上分析可知 C正确，A、B、D错误。 目录 物理·选择性必修第三册 4. （2024·山东济南高二期末）为了测量湖的深度，将一根试管开口 向下缓缓压至湖底，测得进入管中的水的高度为管长的，湖底水 温为4 ℃，湖面水温为10 ℃，大气压强为p0＝1.0×105 Pa。求湖深 多少？（水的密度为ρ＝1.0×103 kg/m3，重力加速度取g＝10 m/s2，在计算时注意：试管长度比湖深小得多，可以不考虑管长。） 答案：29.15 m 目录 物理·选择性必修第三册 解析：设试管中密封气体在湖面时的体积为V1，此时气体温度为T1 ＝（273＋10）K＝283 K 压强为p1＝p0＝1.0×105 Pa 试管压至湖底时，根据题意可知，密封气体的体积为V2＝ 温度为T2＝（273＋4）K＝277 K 此时密度气体压强为p2＝p0＋ρgh 根据理想气体状态方程可得＝ 联立解得h≈29.15 m。 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　理想气体的状态方程 1. （多选）关于理想气体的性质，下列说法正确的是（　　） A. 理想气体是一种假想的物理模型，实际并不存在 B. 理想气体的存在是一种人为规定，它是一种严格遵守气体实验定 律的气体 C. 一定质量的理想气体，平均动能增大，其温度一定升高 D. 氦气是液化温度最低的气体，任何情况下均可当作理想气体 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目录 物理·选择性必修第三册 解析：　理想气体是研究气体的性质过程中建立的一种理想化模型，现实中并不存在，A正确；理想气体建立出来的理想化模型，其所具备的特性都是人为规定的，B正确；温度是分子平均动能的标志，故平均动能增大，其温度一定升高，C正确；实际气体只有在温度不太低、压强不太大的条件下才可当作理想气体，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目录 物理·选择性必修第三册 2. （多选）一定质量的理想气体，初始状态参量为p、V、T，经过一 系列状态变化后，压强仍为p，则下列过程中不可实现的是（　　） A. 先等温膨胀，再等容降温 B. 先等温压缩，再等容降温 C. 先等容升温，再等温压缩 D. 先等容降温，再等温压缩 解析：　根据理想气体的状态方程＝C可知，若经过等温膨胀，则T不变，V增加，p减小，再等容降温，则V不变，T降低，p减小，最后压强p肯定不是原来的值，A项不可实现；同理可以确定C项也不可实现。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目录 物理·选择性必修第三册 3. （2024·福建莆田高二期末）一定质量理想气体的体积V与温度T的 关系如图所示，该气体经状态A→B→C→D→A的变化过程。状态 A、B、C、D对应的压强分别为pA、pB、pC、pD，下列关系式正确 的是（　　） A. pA＞pB B. pB＞pC C. pC＞pD D. pD＞pA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目录 物理·选择性必修第三册 解析：　由题图可知，A、B在一条等压线上，则pA＝pB，D、 C在一条等压线上，则pC＝pD，由理想气体状态方程得＝C， 可知越小，压强越大，因此则有pC＝pD＞pA＝pB，A、B、C错 误，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目录 物理·选择性必修第三册 4. （多选）如图所示，一导热性良好的汽缸内用活塞封住一定质量的 气体，再将整体悬挂于弹簧下。不计活塞与缸壁摩擦，温度升高 时，不发生变化的量是（　　） A. 活塞高度h B. 汽缸高度H C. 气体体积V D. 弹簧长度L 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目录 物理·选择性必修第三册 解析：　以活塞与汽缸组成的整体为研究对象，对其受力分析，其受到竖直向下的总重力和弹簧向上的拉力，在升温过程中，总重力不变，所以弹簧拉力不变，即弹簧长度L不变，活塞的高度h不变，故A、D正确；设汽缸质量为m、横截面积为S，大气压强为p0，封闭气体压强为p，对汽缸，由平衡条件得pS＋mg＝p0S，解得p＝p0－，温度升高时，m、p0和S都不变，汽缸内封闭气体的压强p不变，根据理想气体状态方程＝C可以判断，气体温度升高时，体积V增大，汽缸向下移动，所以汽缸的高度H变化，故B、C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目录 物理·选择性必修第三册 题组二　气体实验定律的微观解释 5. 某同学记录某天教室内温度如下： 时刻 8：00 10：00 12：00 14：00 16：00 温度 7 ℃ 11 ℃ 12 ℃ 17 ℃ 16 ℃ 教室内气压认为不变，则当天16：00与10：00相比，下列说法正确 的是（　　） A. 单位时间内碰撞墙壁单位面积的气体分子数减小 B. 教室内空气分子平均动能减小 C. 墙壁单位面积上受到气体压力增大 D. 教室内空气单位体积内的分子数量不变 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目录 物理·选择性必修第三册 解析：　16：00与10：00相比，温度升高，气体分子运动的平均 动能增大，B错误；由于教室内气压认为不变，则墙壁单位面积受 到气体压力不变，C错误；根据上述可知，气体压强不变，温度升 高，气体分子运动的平均速率增大，则单位时间碰撞墙壁单位面积 的气体分子数减小，A正确；根据上述可知，气体压强不变，温度 升高，由理想气体状态方程可知，体积增大，即有部分气体膨胀到 了室外，则教室内空气单位体积内的分子数量减小，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目录 物理·选择性必修第三册 6. （多选）一定质量的理想气体的p-V图线如图所示，若其状态为 A→B→C→A，且A→B为等容变化，B→C为等压变化，C→A为等 温变化，则气体在A、B、C三个状态时（　　） A. 单位体积内气体的分子数nA＝nB＝nC B. 气体分子的平均速率vA＞vB＞vC C. 气体分子在单位时间内对器壁的平均作用力FA＞FB＝FC D. 气体分子在单位时间内对器壁单位面积碰撞的次数NA ＞NB，NA＞NC 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目录 物理·选择性必修第三册 解析：　由题图可知，B→C气体的体积增大，单位体积内气体 的分子数减小，A错误；C→A为等温变化，分子平均速率vA＝vC， B错误；B→C为等压变化，pB＝pC，则气体分子对器壁产生的作用 力，FB＝FC，由题图知，pA＞pB，则FA＞FB，C正确；A→B为等容 降压过程，单位体积内气体的分子数不变，温度降低，NA＞NB， C→A为等温压缩过程，温度不变，单位体积内气体的分子数增 大，应有NA＞NC，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目录 物理·选择性必修第三册 7. （2023·山东菏泽高二期末）（多选）许多庆典活动都会放飞美丽 的气球，气球在空中缓慢上升过程中体积变大。已知环境温度随高 度的增加而降低，气球内气体可视为理想气体，气球不漏气。下列 判断正确的是（　　） A. 在上升过程，气球内气体内能增大 B. 在上升过程，气球内气体所有分子的动能都减小 C. 在上升过程，单位时间内撞到气球壁单位面积上的分子数逐渐减小 D. 随高度的增加，大气压强减小 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目录 物理·选择性必修第三册 解析：　温度随高度增加而降低，在上升的过程中，温度降低，一定质量的理想气体内能取决于温度，故内能减小，A错误；在上升的过程中，温度降低，说明分子的平均动能减小，但不是气球内气体所有分子的动能都减小，B错误；在上升过程中，温度降低，分子的平均动能减小，则分子的平均速率减小，单位时间内撞到气球壁单位面积上的分子数逐渐减小，C正确；根据理想气体状态方程＝C，上升的过程中，体积增大，温度降低，则压强减小，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目录 物理·选择性必修第三册 8. 一定质量的理想气体状态变化的过程如图所示，则（　　） A. 从状态c到状态a，压强先减小后增大 B. 整个过程中，气体在状态b时压强最大 C. 状态d时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比b 状态多 D. 在气体分子的各速率区间的分子数占总分子数的百 分比随气体分子速率的变化曲线的图像中，状态c时 的图像的峰值比状态a时的图像峰值大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目录 物理·选择性必修第三册 解析：　由理想气体状态方程pV＝CT，可得V ＝T，可知V-T图像的斜率大小与压强大小成反 比，如图所示，a'O和b'O分别是这个图的两条切 线所对应的最大斜率和最小斜率，从状态c到状态 a，斜率先增大后减小，可知压强先减小后增大，故A正确；由图可知整个过程中，b'的斜率最小，则气体在状态b'时压强最大，故B错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目录 物理·选择性必修第三册 同理可知气体在状态b时的压强大于在状态d时的压强，由压强的微观意义可知状态d时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比状态b时少，故C错误；状态c对应的温度高于状态a，因此在气体分子的各速率区间的分子数占总分子数的百分比图像中，状态c时的图像峰值比状态a时的图像峰值小，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目录 物理·选择性必修第三册 9. 如今很多汽车都配备胎压检测系统，可以通过APP或汽车仪表实时 监测轮胎的气压及温度。上车前，车主通过APP查看车况，显示胎 压为230 kPa，温度为27 ℃。汽车开出一段时间后，仪表上显示胎 压为 250 kPa，温度为42 ℃。请你计算此时轮胎内气体体积是上车 前的多少倍。 答案：0.966 解析：由理想气体状态方程＝可得V2＝V1，代入数据解 得V2＝0.966V1，所以此时轮胎内气体体积是上车前的0.966倍。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目录 物理·选择性必修第三册 10. 如图所示，圆柱形汽缸A中用质量为2m的活塞封闭有一定质量的 理想气体，温度为27 ℃，汽缸中活塞通过滑轮系统悬挂一质量为 m的重物，稳定时活塞与汽缸底部的距离为h，现在重物上加挂质 量为的小物体，已知大气压强为p0，活塞横截面积为S，m＝ ，不计一切摩擦，T＝273 K＋t，求当气体温度升高到37 ℃且 系统重新稳定后，封闭气体的压强和重物下 降的高度。 答案：p0　0.24h 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目录 物理·选择性必修第三册 解析：初状态下，设封闭气体的压强为p1，以活塞为研究对象， 由p1S＋mg＝p0S＋2mg，可得p1＝2p0，又V1＝hS，T1＝300 K 末状态下，设封闭气体的压强为p2，以活塞为研究对象，有p2S＋ mg＝p0S＋2mg， 解得p2＝p0 又V2＝（h＋Δh）S，T2＝310 K 根据理想气体状态方程得＝ 联立解得Δh＝0.24h。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目录 物理·选择性必修第三册 11. （2024·江苏扬州高二期中）如图所示，粗细均匀的U形管竖直放 置，左端封闭，右端开口。左端用水银封闭长L1＝7.5 cm的理想 气体，当温度为280 K时，两管水银面的高度差Δh＝5 cm。设外 界大气压强为p0＝75 cmHg。 （1）求理想气体的压强； 答案：70 cmHg　 解析：根据左、右水银面的高度差为5 cm，可知开始时封闭气体压强为p1＝p0－5 cmHg＝70 cmHg。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目录 物理·选择性必修第三册 （2）若对封闭气体缓慢加热，求当左右两管的水银面相平且稳定 时理想气体的温度。 答案：400 K 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目录 物理·选择性必修第三册 解析： 设U形管的横截面积为S，对封闭气体 p1＝70 cmHg，T1＝280 K，V1＝L1S＝7.5 cm·S 设封闭气体升高至温度为T2时，左、右两管中水银液面相 平，此时封闭气体的长度为 h2＝L1＋＝10 cm 封闭气体的压强为p2＝p0＝75 cmHg 根据理想气体状态方程得＝ 解得稳定时理想气体的温度为T2＝400 K。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 目录 物理·选择性必修第三册 $