第2章 第3节 气体的等压变化和等容变化（课件PPT）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（人教版）

气体的等压变化和等容变化 (赋能课——精细培优科学思维) 第 3 节 课标要求 学习目标 1.了解查理定理。 2.了解盖⁃吕萨克定律。 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规律。 1.知道什么是等压变化和等容变化，掌握盖⁃吕萨克定律和查理定律的内容、表达式及适用条件。知道什么是理想气体。会用分子动理论解释三个气体实验定律。 2.根据盖⁃吕萨克定律和查理定律的内容，理解p⁃T图像和V⁃T图像及其物理意义。 课前预知教材 课堂精析重难 01 02 CONTENTS 目录 课时跟踪检测 03 课前预知教材 一、气体的等压变化 1.等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变时，______随_____变化的过程。 2.盖⁃吕萨克定律 (1)内容：一定质量的某种气体，在__________的情况下，其_______与______________成正比。 (2)表达式：V=CT(其中C是常量)，或_______。 体积 温度 压强不变 体积V 热力学温度T = 3.等压线(如图所示) [质疑辨析] 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。 请对以下说法作出判断： (1)热气球的内部与外部是相通的，热气球内部气体的压强与外部大气压强是相等的。 ( ) (2)在热气球内部加热空气时，热气球内部气体的质量不变。 ( ) (3)热气球内部温度越高，内部空气密度越小。 ( ) (4)当热气球所受浮力大于其总重力时，热气球将向上升起。 ( ) √ × √ √ 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，_______随_____变化的过程。 2.查理定律 (1)文字表述：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，______与_____________成正比。 (2)符号表达：p=CT(其中C为常量)，或_______。 体积 压强 温度 压强p 热力学温度T = (3)图像表达： (4)适用条件：气体的______不变，气体的______不变。 质量 体积 [情境思考]　 “拔火罐”是我国传统医学的一种治疗手段，即用 一个小罐，将纸燃烧后放入罐内，然后迅速将火罐开 口端紧压在人体的皮肤上，待火罐冷却后，火罐就被 紧紧地“吸”在皮肤上。如何解释上述现象。 提示：这是由于火罐内的气体体积一定，冷却后气体的温度降低，压强减小，故在大气压力作用下被“吸”在皮肤上。 三、理想气体和气体实验定律的微观解释 1.理想气体 (1)定义：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： 任何 任何 2.气体实验定律的微观解释 (1)玻意耳定律：一定质量的某种理想气体，温度保持不变时，分子的__________是一定的。在这种情况下，体积减小时，分子的_______增大，单位时间内、单位面积上碰撞器壁的分子数就多，气体的压强就增大。 (2)盖­吕萨克定律：一定质量的某种理想气体，温度升高时，分子的__________增大；只有气体的体积同时增大，使分子的________减小，才能保持______不变。 平均动能 数密度 平均动能 数密度 压强 (3)查理定律：一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的_______保持不变。在这种情况下，温度升高时，分子的_________增大，气体的______就增大。 数密度 平均动能 压强 [情境思考] 如图所示的储气罐中存有高压气体，在其状态发生 变化时，还遵守气体实验定律吗?低温状态下，气体还 遵守实验定律吗?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，因为在高压、低温状态下，气体的状态可能已接近或已达到液态，故气体实验定律将不再适用。 课堂精析重难 如图所示，用水银柱封闭了一定质量的气体。当给封闭 气体加热时能看到什么现象?为什么? 强化点(一)　盖⁃吕萨克定律的理解及应用 任务驱动 提示：水银柱向上移动。以封闭气体为研究对象，给气体加热过程，气体发生的是等压变化，根据盖⁃吕萨克定律有=C，温度升高时，体积增大，故水银柱向上移动。 定律 盖⁃吕萨克定律 表达式 ==恒量 成立条件 气体的质量一定，压强不变 图线表达 要点释解明 应用 直线的斜率越大，压强越小，如图p2<p1 推论 盖⁃吕萨克定律的分比形式ΔV=ΔT即一定质量的气体在压强不变的条件下，体积的变化量与热力学温度的变化量成正比 续表 [典例]　如图甲所示，一支上端开口、粗细均匀 的足够长的玻璃管竖直放置，玻璃管内一段长度为 10 cm的水银柱封闭了一段长度为5 cm的空气柱， 环境温度为27 ℃，外界大气压强p0=75 cmHg。求： (1)管内封闭气体的压强为多大? [答案]　85 cmHg [解析]　管内封闭气体的压强p1=p0+ph=(75+10)cmHg=85 cmHg。 (2)若将玻璃管插入某容器的液体中，如图乙所示，这时空气柱的长度增大了2 cm，则该液体的温度为多少? [答案]　420 K(或147 ℃) [解析]　封闭气体做等压变化，L1=5 cm，L2=5 cm+2 cm=7 cm，T1=(273+27)K=300 K 由盖⁃吕萨克定律得= 解得T2== K=420 K。 [思维建模] 应用盖⁃吕萨克定律解题的一般步骤 (1)确定研究对象，即被封闭气体。 (2)分析状态变化过程，明确初、末状态，确认在状态变化过程中气体的质量和压强保持不变。 (3)分别找出初、末两状态的温度、体积。 (4)根据盖⁃吕萨克定律列方程求解。 (5)分析所求结果是否合理。 1.(多选)一定质量的理想气体，在压强不变时，体积增大到原来的两倍，则下列说法正确的是 (　　) A.气体的摄氏温度一定升高到原来的两倍 B.气体的热力学温度一定升高到原来的两倍 C.体积的变化量与热力学温度的变化量成正比 D.温度每升高1 K，体积增加量是0 ℃时体积的 题点全练清 √ √ √ 解析：根据盖⁃吕萨克定律=，可知气体的热力学温度一定升高到原来的两倍，摄氏温度不升高到原来的两倍，A错误，B正确；根据盖⁃吕萨克定律的推论=C，可知体积的变化量与热力学温度的变化量成正比，C正确；0 ℃时热力学温度为T0=273 K，设0 ℃时的体积为V0，升高的温度为ΔT=1 K ，根据盖⁃吕萨克定律的推论得=，解得ΔV=V0 ，D正确。 2.(2025·湖北孝感高二期中)一定质量的理想气体的V⁃T 图像如图所示，该气体经历了从a→b→c的状态变化，图中 ab连线平行于V轴，ac是双曲线的一部分，bc连线的反向延 长线过坐标原点O，则三个状态下的压强满足 (　　) A.pb<pa=pc　　　　 B.pa<pb=pc C.pc>pa=pb D.pa>pb=pc √ 解析：V⁃T图像中的等压线为过原点的一条倾斜直线，则pb=pc，温度相同时，体积越大，压强越小，则pa<pb，故pa<pb=pc，故B正确。 定律 查理定律 表达式 ==恒量 成立条件 气体的质量一定，体积不变 图线表达 强化点(二)　查理定律的理解及应用 要点释解明 定律 查理定律 应用 直线的斜率越大，体积越小，如图V2<V1 推论 查理定律的分比形式Δp=ΔT，即一定质量的气体在体积不变的条件下，压强的变化量与热力学温度的变化量成正比 [典例]　(选自鲁科版教材“例题”)如图所示，固定的 竖直汽缸内有一个活塞，活塞的质量为m，活塞横截面 积为S，汽缸内封闭着一定质量的气体。现对缸内气体 缓慢加热，并在活塞上缓慢加沙子，使活塞位置保持不 变。忽略活塞与汽缸壁之间的摩擦，已知汽缸内气体的初始热力学温度为T0，大气压强为p0，重力加速度大小为g。试求当所加沙子的质量为M时，汽缸内气体的温度。 [答案]　T0 [解析]　用T1、p1和T2、p2分别表示汽缸内的气体在初、末状态下的温度和压强。依题意有 初态：T1=T0，p1=p0+ 末态：T2=T，p2=p0+ 根据查理定律=， 解得T=T0。 [变式拓展]　(1)上述[典例]中是在活塞上缓慢加沙子，以确保汽缸的活塞位置不变。如果活塞上方是靠一根固定的轻杆顶着，当温度升高到T时轻杆对活塞的推力为多少? 答案：Mg 解析：轻杆对活塞的推力等于温度升高到T时所加沙子的总重力，即F=Mg。 (2)在上述[典例]中，已知最初缸内气体的高度为h0。如果保持活塞上方所加的沙子不变，继续对汽缸缓慢加热，活塞缓慢向上移动距离h，此时汽缸内气体温度是多少? 答案：T0 解析：保持活塞上方所加的沙子不变，则缸内气体的压强保持不变，由盖⁃吕萨克定律可得=。 可求得活塞上移距离为h时，汽缸内气体的温度T'=T， 代入T值可解得T'=T0。 [思维建模] 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。 1.一定质量的理想气体，保持体积不变，压强减为原来的一半，则其温度由原来的27 ℃变为 (　　) A.127 K　　　　　　　　 B.150 K C.13.5 ℃ D.-23.5 ℃ 题点全练清 解析：理想气体做等容变化，压强减为原来的一半时，根据查理定律可知热力学温度也减为原来的一半，有T'= = K=150 K=-123 ℃，故B正确。 √ 2.(2024·江苏高考)某科研实验站有一个密闭容器，容器内有温度为300 K、压强为105 Pa的理想气体，容器内有一个面积为0.06平方米的观测台，现将这个容器移动到月球，容器内的温度变成240 K，整个过程可认为气体的体积不变，月球表面为真空状态。求： (1)气体现在的压强； 答案：8×104 Pa　 解析：由题知，整个过程可认为气体的体积不变，由查理定律有= 解得p2=8×104 Pa。 (2)观测台所受的压力大小。 答案：4.8×103 N 解析：根据压强的定义，气体对观测台的压力F=p2S =4.8×103 N。 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，分子的数密度越大，单位时间内、单位 面积上碰撞器壁的分子数就越多，气体的压强就越 大，如图所示。 强化点(三)　气体实验定律的微观解释 要点释解明 2.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，则分子的数密度不变，温度升高，分子平均动能增大，分子撞击器壁单位面积的作用力变大，所以气体的压强增大，如图所示。 3.盖⁃吕萨克定律 (1)宏观表观：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，分子平均动能增大，撞击器壁的作用力变大，而要使压强不变，则需影响压强的另一个因素即分子的数密度减小，所以气体的体积增大，如图所示。 1.在一定的温度下，一定质量的气体体积减小时，气体的压强增大，下列对气体压强增大的微观解释正确的是 (　　) A.单位体积内的分子数增多，单位时间内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平均撞击力都变大 D.气体密度增大，单位体积内分子重量变大 题点全练清 √ 解析：气体压强的微观表现是气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞而产生的作用力，是由分子的平均动能和分子的数密度共同决定的。温度不变说明气体分子的平均动能不变，气体体积减小时，分子的数密度变大，单位体积内的分子数增多，单位时间内分子对器壁碰撞的次数增多，故气体的压强增大。故A正确，B、C、D错误。 2.(2025·江苏宿迁高二期末)一定质量的理想气体，体积不变，温度升高，则 (　　) A.分子数密度不变，压强不变 B.分子平均动能变大，压强变大 C.分子平均动能变小，压强变小 D.单位时间、单位面积上碰撞器壁的分子数减少 √ 解析：体积不变，温度升高，则分子平均动能变大，根据=可知压强变大，气体质量不变，分子数不变，则分子数密度不变，故A、C错误，B正确；温度升高，分子平均速率变大，体积不变，则单位时间、单位面积上碰撞器壁的分子数增多，故D错误。 3.(多选)如图所示是一定质量的理想气体的 p⁃V图线，若其状态为A→B→C→A，且A→B等容变化，B→C等压变化，C→A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单位面积器壁碰撞的次数NA>NB，NA>NC √ √ 解析：由题图可知，B→C气体的体积增大，分子数密度减小，A错误；C→A为等温变化，气体分子平均速率vA=vC，B错误；B→C为等压过程，pB=pC，FB=FC，由题图知，pA>pB=pC，则FA>FB=FC，C正确；A→B为等容降压过程，分子数密度不变，温度降低，NA>NB，C→A为等温压缩过程，温度不变，分子数密度增大，应有NA>NC，D正确。 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1.(多选)如图，竖直放置、开口向上的长试管内用水银密封 一段气体，若大气压强不变，水银始终无溢出，管内气体 (　　) A.温度降低，则压强可能增大 B.温度升高，则压强可能减小 C.温度降低，则压强不变 D.温度升高，则体积增大 √ √ 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 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，与温度无关，故A、B错误，C正确；根据=C可知，温度升高，则体积增大，故D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 2.对于一定质量的理想气体，以下说法正确的是 (　　) A.气体做等容变化时，气体的压强和温度成正比 B.气体做等容变化时，温度升高1 ℃，增加的压强是原来压强的 C.气体做等容变化时，气体压强的变化量与温度的变化量成正比 D.由查理定律可知，等容变化中，气体温度从t1升高到t2时，气体压强由p1增加到p2，且p2=p1 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：一定质量的理想气体做等容变化，气体的压强跟热力学温度成正比，跟摄氏温度不成正比，A错误；根据查理定律=，T=t+273 K，所以=，温度升高1 ℃，增加的压强Δp= p，B错误；由公式==可知C正确；由=，得p2=p1，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 3.中医常用“拔火罐”来治疗某些疾病，方法是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，火罐就会紧紧地被“吸”在皮肤上。其原因是，当火罐内的气体 (　　) A.温度不变时，体积减小，压强增大 B.体积不变时，温度降低，压强减小 C.压强不变时，温度降低，体积减小 D.质量不变时，压强增大，体积减小 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：把火罐扣在皮肤上，罐内空气的体积等于火罐的容积，体积不变，气体经过传热，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，火罐内气体压强小于外界大气压强，大气压力就将罐紧紧地压在皮肤上，故选B。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 4.如图所示为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。关于气体的状态，下列说法正确的是 (　　) A.从状态A到状态B气体的压强增大 B.气体在状态C的压强为1.0×105 Pa C.气体在状态C的压强为2.0×105 Pa D.从状态A到状态B气体的压强减小 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：从状态A到状态B气体的V⁃T图线为一条过原点的倾斜直线，可知从状态A到状态B气体的压强不变，故A、D错误；根据上述可知pB=pA=1.5×105 Pa，从状态B到状态C气体体积不变，则有=，解得pC=2.0×105 Pa，故B错误，C正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 5.(2025·山东威海高二阶段练习)(多选)如图是一定质量的理想气体的p⁃T图像，气体经a→b→c→a完成一次循环。关于气体的变化过程，下列说法正确的是 (　　) A.b→c过程气体的内能不变 B.a状态的体积小于b状态的体积 C.c→a过程气体的分子数密度变大 D.a→b过程气体分子与器壁碰撞的频繁程度增大 √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：由题图可知，b→c过程理想气体温度不变，则气体的内能不变，故A正确；根据p=·T，可知在p⁃T图像中某状态和坐标原点连线的斜率与体积成反比，则气体在a状态的体积大于在b状态的体积，故B错误；根据p=·T可知c→a过程气体的体积不变，则气体的分子数密度不变，故C错误；由以上分析可知，a→b过程气体的体积减小，温度降低，但压强增大，根据压强的微观意义可知a→b过程气体分子与器壁碰撞的频繁程度增大，故D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 6.一定质量的气体，在体积不变的条件下，温度由0 ℃升高到10 ℃时，其压强的增量为Δp1，当它由100 ℃升高到110 ℃时，其压强的增量为Δp2，则Δp1与Δp2之比是 (　　) A.10∶1 B.373∶273 C.1∶1 D.383∶283 √ 解析：由等容变化规律可知，一定质量的气体在体积不变的条件下为恒量，且Δp=ΔT。温度由0 ℃升高到10 ℃和由100 ℃升高到110 ℃，ΔT=10 K相同，故压强的增量Δp1=Δp2，故C正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 7.(2025·云南曲靖高二期末)一定质量的理想气体，由状态A经状态B变为状态C，其中状态A到状态B过程为等压变化，状态B到状态C过程为等容变化。已知VA=0.2 m3，TA=TC=280 K，TB=308 K。气体在状态B时的体积大小VB和气体由状态B到状态C过程中压强p的变化情况是 (　　) A.VB=0.22 m3，p增大 B.VB=0.22 m3，p减小 C.VB=0.18 m3，p增大 D.VB=0.18 m3，p减小 √ 解析：气体由状态A到状态B过程为等压变化，则有=，解得VB=0.22 m3，状态B到状态C过程为等容变化，根据查理定律可知， 温度降低，则压强p减小，故选B。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 √ 8.(2025·云南高考)(多选)图甲为1593年伽利略发明的人类历史上第一支温度计，其原理如图乙所示。硬质玻璃泡a内封有一定质量的气体(视为理想气体)，与a相连的b管插在水槽中固定，b管中液面高度会随环境温度变化而变化。设b管的体积与a的体积相比可忽略不计，在标准大气压p0下，b管上的刻度可以直接读出环境温度。则在p0下 (　　) A.环境温度升高时，b管中液面升高 B.环境温度降低时，b管中液面升高 C.水槽中的水少量蒸发后，温度测量值偏小 D.水槽中的水少量蒸发后，温度测量值偏大 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：根据题意，a中气体做等容变化，根据=C，可知环境温度升高时，a中气体压强增大，又pa+ρ液gh=p0，可知b管中液面降低，同理可知环境温度降低时，b管中液面升高，故B正确，A错误；由上述分析可知，b管中刻度从上到下温度逐渐升高，同一温度，a中气体压强不变，b管中液面与槽内液面高度差不变，水槽中的水少量蒸发后，槽中液面降低，则b管内液面降低，则温度测量值偏大，故D正确，C错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 9.(2025·四川遂宁高二期末)(多选)如图所示，一定质量的理想气体从状态a先后到达状态b和c，pa=pb=p，Ta=Tc，Vc=Vb=4Va=4V。则(　　) A.a→b过程气体分子平均动能增加 B.b→c过程气体分子数密度减小 C.状态b、c的温度关系为Tb=4Tc D.状态a、b、c的压强大小关系为pa=pb=3pc √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：由题图可知，a→b过程中气体压强不变，体积增大，根据理想气体状态方程pV=CT可知，气体温度升高，分子平均动能增加，故A正确；由题图可知，b→c过程中，体积不变，则分子数密度不变，故B错误；a→b过程中气体压强不变，由盖⁃吕萨克定律得=，解得Tb=4Ta，又Ta=Tc，则Tb=4Tc，故C正确；b→c过程中，体积不变，由查理定律得=，又pa=pb=p，解得状态a、b、c的压强大小关系为pa=pb=4pc，故D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 10.(多选)向一个空的铝制饮料罐中插入一根内部粗细均匀的透明细吸管，接口用密封胶密封，在吸管内引入一小段染色的液柱(长度可忽略，在吸管上标注温度值)。如果不计大气压强的变化，即形成了一个简易气温计。已知罐的容积为360 cm3，吸管有效长度为50 cm，横截面积为0.2 cm2，当气温为25 ℃时，液柱离管口40 cm，下列说法正确的是(　　) A.该气温计利用的是气体等压变化的规律 B.该气温计所能测量的最高气温约为50 ℃ C.该气温计刻度一定不均匀 D.如果大气压强降低了，则测量值将较真实值偏大 √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：该气温计利用的是气体等压变化的规律，故A正确；设该气温计所能测量的最高气温为Tmax，根据盖⁃吕萨克定律可得=，其中V1=360 cm3+0.2×(50-40)cm3=362 cm3，T1=(273+25)K=298 K，Vmax=360 cm3+0.2×50 cm3=370 cm3，联立解得Tmax≈305 K，则有tmax=(305-273)℃=32 ℃，故B错误； 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 根据盖⁃吕萨克定律可得=C，则有ΔT=ΔV，又ΔT=T2-T1=(273+t2)-(273+t1)=Δt，ΔV=V2-V1=(V0+SL2)-(V0+SL1)=SΔL，联立可得Δt=·ΔL，即温度的变化量与距离的变化量成正比，则该气温计刻度分布均匀，故C错误；根据题意可知，罐内气体温度越高，体积越大，染色液柱越靠近吸管的右端；如果大气压强降低了，则染色液柱稳定时的位置比真实值对应的位置偏右，测量值将较真实值偏大，故D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 11.(10分)在某高速公路发生一起车祸，车祸系轮胎爆胎所致。已知汽车行驶前轮胎内气体压强为2.5 atm，温度为27 ℃，爆胎时胎内气体的温度为87 ℃，轮胎中的气体可视为理想气体，且爆胎前轮胎内气体的体积不变。 (1)求爆胎时轮胎内气体的压强；(6分) 答案：3 atm 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：气体做等容变化，初态：p1=2.5 atm， T1=(27+273)K=300 K 末态：T2=(87+273)K=360 K 由查理定律得= 解得p2=3 atm。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 (2)从微观上解释爆胎前胎内压强变化的原因。(4分) 解析：爆胎前胎内气体体积不变，分子数密度不变，温度升高，分子平均动能增大，气体分子对轮胎内壁的平均作用力增大，导致气体压强增大。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 12.(12分)(2025·湖南岳阳高二质检)为了监控锅炉外壁的 温度变化，某锅炉外壁上镶嵌了一个底部水平、开口向上的 圆柱形导热汽缸，汽缸内有一质量不计、横截面积S=10 cm2 的活塞封闭着一定质量的理想气体，活塞上方用轻绳悬挂着 矩形重物。当缸内温度为T1=300 K时，活塞与缸底相距H=3 cm，与重物相距h=2 cm。已知锅炉房内空气压强p0=1.0×105 Pa，重力加速度大小g=10 m/s2，不计活塞厚度及活塞与缸壁间的摩擦，缸内气体温度等于锅炉外壁温度。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 (1)当活塞刚好接触重物时，求锅炉外壁的温度T2；(5分) 答案：500 K　 解析：活塞上升过程中，缸内气体发生等压变化， 由盖⁃吕萨克定律有= 又V1=HS，V2=(H+h)S 代入数据解得T2=500 K。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 (2)当锅炉外壁的温度为600 K时，轻绳拉力刚好为零，警报器开始报警，求重物的质量M。(7分) 答案：2 kg 解析：轻绳拉力刚好为零时，对活塞进行受力分析，由平衡条件有pS=p0S+Mg 活塞刚好接触重物到轻绳拉力为零的过程中，缸内气体发生等容变化，由查理定律有=，代入数据解得M=2 kg。 本课结束 更多精彩内容请登录：www.zghkt.cn $