第2章 专题强化2 气体实验定律与理想气体状态方程的综合应用理想气体的图像问题-【优学精讲】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册教用课件（人教版）

该高中物理单元复习课件系统梳理了气体实验定律与理想气体状态方程的综合应用及理想气体图像问题，通过知识储备模块整合受力分析、压强求解等基础内容，以“强化点”形式串联定律应用与图像分析，结合汽缸模型等实例建立知识点间的逻辑联系，帮助学生构建完整的热学知识体系。 其亮点在于以“问题情境-规律应用-图像转化”为主线，如通过汽缸活塞移动问题，引导学生运用理想气体状态方程分析多过程变化，培养科学推理与模型建构能力。课时作业设计基础题与素养提升练，如结合p-T图像判断体积变化的选择题和联系生活的输液装置分析题，实现分层教学。这种设计既巩固知识又提升学科素养，帮助教师精准实施复习教学。

专题强化2　气体实验定律与理想气体状态方程的综合应用理想气体的图像问题 1.会利用气体实验定律和理想气体状态方程解决气体状态变化问题。 2.理解理想气体几种常见图像的意义，并会解决有关图像问题。 学习目标 01 强化点一 气体实验定律与理想气体状态方程的综合应用 02 强化点二 理想气体的图像问题 目 录 03 课时作业 01 PART 强化点一 气体实验定律与理想气体状态方程的综合应用 目 录 知识储备：受力分析、压强的求解、气体实验定律、理想气体状态方 程等。 分析方法：分析活塞或气体等研究对象，建立状态参量之间的关系，联系 实际生活情境解答问题。 物理·选择性必修第三册 目 录 【例1】　如图所示，竖直放置的汽缸内壁光滑，横截面积为S＝10－3 m2，活塞的质量为m＝2 kg，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下方汽缸的容积为1.0×10－3 m3，A、 B之间的容积为2.0×10－4 m3，外界大气压强p0＝1.0×105 Pa。开始 时活塞停在B处，缸内气体的压强为0.9p0，温度为27 ℃，现缓慢加热 缸内气体，直至327 ℃。求： （1）活塞刚离开B处时气体的温度t2； 答案： 127 ℃ 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：活塞刚离开B处时，气体压强p2＝p0＋＝1.2×105 Pa 气体等容变化，由查理定律得＝ 代入数据，解出t2＝127 ℃。 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：设活塞最终移动到A处，由理想 气体状态方程得＝，即 ＝ 代入数据，解出p3＝p0＝1.5p0＝1.5×105 Pa 因为p3＞p2，故活塞最终移动到A处的假设成立。 （2）缸内气体最后的压强； 答案： 1.5×105 Pa 物理·选择性必修第三册 目 录 （3）在图（乙）中画出整个过程中的p-V图线。 答案：见解析图 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：如图　 物理·选择性必修第三册 目 录 【例2】　如图所示，用细管连接A、B两个绝热的汽缸，细管中有一可以 自由移动的绝热活塞M，细管容积不计。A、B中分别装有完全相同的理想气体，初态的体积均为V0＝1 m3，压强均为p0＝1.0×105 Pa，温度均为t0＝27 ℃，A中绝热活塞N的横截面积SA＝1 m2。现通过一装置把A中气体的内能缓缓传给B中气体，同时给N施加水平向右的推力，使活塞M的位置始终保持不变。最后A中气体的温度为－73 ℃，B中气体的温度为127 ℃。外界大气压p0＝1.0×105 Pa，不计活塞与缸壁间的摩擦。求： 物理·选择性必修第三册 目 录 （1）最后B中气体的压强； 答案：1.33×105 Pa 解析：B中气体做等容变化，则由查理定律有＝ 其中pB1＝p0＝1.0×105 Pa TB1＝27 ℃＋273 ℃＝300 K TB2＝127 ℃＋273 ℃＝400 K 解得pB2＝1.33×105 Pa。 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：A中气体有 pA1＝p0＝1.0×105 Pa TA1＝300 K VA1＝1 m3 pA2＝pB2＝1.33×105 Pa TA2＝－73 ℃＋273 ℃＝200 K VA2＝VA1－SΔh 由理想气体状态方程可得＝ 解得Δh＝0.5 m 即活塞N向右移动的距离为0.5 m。 （2）活塞N移动的距离。 答案：0.5 m 物理·选择性必修第三册 目 录 02 PART 强化点二 理想气体的图像问题 目 录 1. 图像类型 p-V图像、p- 图像、p-T图像、V-T图像等。 2. 特点比较 等温变化 等容变化 等压变化 图 像 p-V图像 p-图像 p-T图像 V-T图像 物理·选择性必修第三册 目 录 相 同 点 气体质量一定 都是通过原点的倾斜直线 不 同 特 点 pV＝CT（其中C 为恒量），即 pV之积越大的 等温线温度越 高，线离原点越 远 p＝CT，斜率k ＝CT，即斜率 越大，温度越高 p＝T，斜率k＝ ，即斜率越 大，体积越小 V＝T，斜率k＝ ，即斜率越 大，压强越小 物理·选择性必修第三册 目 录 【例3】　如图所示，一定质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 √ 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：由题图可知气体从状态A到状态B是一个等压过程，由盖－吕萨克定 律有 ＝，因为VB＞VA，故TB＞TA；而气体从状态B到状态C是一个等容 过程，由查理定律有 ＝，因为pB＞pC，故TB＞TC；对状态A和C由理想 气体状态方程有 ＝，可得TA＝TC。综上分析可知C正确，A、 B、D错误。 物理·选择性必修第三册 目 录 【例4】　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。 答案： 200 K 物理·选择性必修第三册 目 录 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＝得TA＝TB＝×300 K＝200 K。 物理·选择性必修第三册 目 录 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。 （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 物理·选择性必修第三册 目 录 方法归纳 图像问题处理方法 （1）首先要明确图像类型。不是热力学温标的先转换为热力学温标。 （2）明确各坐标轴所代表的气体状态参量，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。 （3）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，先用相对应的气体实验定律计算出下一点（平衡状态）的状态参 量，逐一分析计算出各点的p、V、T。 （4）解决问题时要将图像与实际情况相结合。 物理·选择性必修第三册 目 录 课堂小结 物理·选择性必修第三册 目 录 03 PART 课时作业 目 录 强化点一　气体实验定律与理想气体状态方程的综合应用 1. 如图所示，上端封闭的玻璃管，开口向下，斜插在水银槽内，管内的水 银柱将一段空气柱封闭，现保持槽内水银面上玻璃管的长度l不变，将玻璃 管缓慢扶正至竖直方向，若水银槽内水银面的高度保持不变，待再度达到 稳定时（　　） A. 管内空气柱的密度变大 B. 管内空气柱的压强变大 C. 管内水银柱产生的压强变大 D. 管内水银柱的长度变大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 √ 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：管内气体压强为p＝p0－h，假设扶正过程管内水银位置不变，则水银柱高度h增大，气体压强减小，该过程可看成等温变化，由＝C可知，气体体积增大，管内空气柱的密度变小，管内空气柱的压强变小，A、B错误；由于气体压强减小，故管内水银柱产生的压强变大，C正确；由于槽内水银面上玻璃管的长度l不变，但气体体积增大，故管内水银柱的长度变小，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 物理·选择性必修第三册 目 录 2. 如图所示是医院给病人输液的部分装置示意图。在输液过程中（　　） A. A和B瓶中的药液一起下降 B. A瓶中的药液用完后B瓶药液才开始下降 C. A瓶上方的气体压强始终小于B瓶上方的气体压强 D. 随着B瓶液面下降，注射速度变慢 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：　在药液从B瓶流出后，封闭气体体积增大，温度不变，据＝C 可知，气体压强减小，A瓶中的药液被压入B瓶，所以B中流出多少，A瓶 就补充过来多少，故B瓶药液液面保持不变，直到A瓶药液全部流入B瓶 后，B瓶药液才开始下降，A错误，B正确；A瓶瓶口与大气相通，压强等 于大气压强，但液面下降，液体产生的压强减小，因此A瓶中封闭的气体 压强增大，B瓶液面未下降时，封闭气体压强不变，故A瓶上方的气体压强 大于B瓶上方的气体压强，C错误；由于两瓶口通过细管与外界相连，压强 始终等于大气压强，因此注射速度保持不变，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 物理·选择性必修第三册 目 录 3. 如图所示，某热水瓶的容积为V，瓶中刚好有体积为V的热水，瓶塞将 瓶口封闭，瓶中气体压强为1.2p0，温度为87 ℃，环境大气压强为p0，将瓶 塞打开，一会儿瓶中气体温度变为57 ℃，瓶中气体可看成理想气体，则从 打开瓶塞至瓶中气体温度变为57 ℃的过程中，跑出热水瓶的气体质量与未 打开瓶塞时瓶中气体质量之比为（　　） A. B. C. D. √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：　设原来瓶中气体变成57 ℃、压强为p0时，气体的总体积为V'， 根据理想气体状态方程，有＝，解得V'＝0.55V，则跑出气体的 质量与原来气体的质量之比为＝＝，故选A。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 物理·选择性必修第三册 目 录 强化点二　理想气体的图像问题 4. 〔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 种解释正确的是（　　） 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图像中的等容线的延长线是过原点的倾斜直线，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。 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 物理·选择性必修第三册 目 录 5. 〔多选〕如图所示，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时的压强为3.0×105 Pa。下列说法正确 的是（　　） A. 由状态A到状态B气体发生等压变化 B. 由状态B到状态C气体发生等压变化 C. TA＝200 K D. 气体在状态C时的压强为4.0×105 Pa √ √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：由理想气体状态方程＝C可得V＝T，则由状态A到状态B气体发生等压变化，故A正确；由状态B到状态C气体发生等容变化，故B错误；气体由状态A到状态B由盖－吕萨克定律得＝，解得TA＝200 K，故C正确；气体由状态A到状态C，由理想气体状态方程得＝，解得pC＝4.0×105 Pa，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 物理·选择性必修第三册 目 录 6. 〔多选〕如图所示是一定质量的理想气体由状态A变到状态B再变到状 态C的过程，A、C两点在同一条双曲线上，则此变化过程中（　　） A. 从A到B的过程温度升高 B. 从B到C的过程单位时间内气体分子对容器单位面积的碰 撞次数减少 C. 从A到B再到C的过程温度先降低再升高 D. A、C两点的温度相等 √ √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：从A到B的过程，气体压强不变，气体体积变大，根据＝C可知气体温度升高；从B到C的过程，气体体积不变，压强减小，根据＝C'可知气体温度降低；则从A到B再到C的过程温度先升高再降低，故A正确，C错误；从B到C的过程，气体体积不变，单位体积内气体分子数不变；温度降低，气体分子平均动能减小，根据压强微观意义可知单位时间内气体分子对单位面积容器壁的碰撞次数减少，故B正确；由题意可知A、C两点在同一条双曲线上，则有pAVA＝pCVC可知A、C两点的温度相等，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 物理·选择性必修第三册 目 录 7. （2025·浙江宁波高二期中）如图所示的是一定质量的气体从状态A经状 态B、C到状态D的p-T图像，已知气体在状态B时的体积是8 L，求VA、VC和 VD。 答案：4 L　8 L　 L 解析：气体从状态A到B发生等温变化，根据玻 意耳定律有pAVA＝pBVB 其中pA＝2.0×105 Pa，pB＝1.0×105 Pa，VB＝8 L 1 2 3 4 5 6 7 8 9 物理·选择性必修第三册 目 录 解得VA＝4 L 根据理想气体状态方程＝C 可得p＝·T 由图像可知，BC连线过坐标原点，因此可知，气体从状态B到C发生等容 变化，则可知 VC＝VB＝8 L 气体从状态C到D发生等压变化，根据盖－吕萨克定律有＝ 其中TC＝300 K，TD＝400 K 解得VD＝ L。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 物理·选择性必修第三册 目 录 8. （2025·四川省广安市期末）如图所示，竖直放置的“L”形细玻璃管截 面均匀，左管上端开口，底管右端封闭，竖直管足够长，底管长d＝20 cm，用长l0＝5 cm的水银柱封闭一段理想气体，最初气体温度T1＝300 K 时，气体的长度l1＝10 cm。取大气压强p0＝76 cmHg，求： （1）缓慢升高理想气体的温度，使它的长度变为l2＝12 cm，此时气体的 温度T2； 答案：360 K　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：初始时，封闭气体的压强为p0＝76 cmHg，长度为l1＝10 cm， 当气柱的长度变化l2＝12 cm，水银柱仍全部在底部，则根据盖－吕萨克定 律可得＝ 代入解得T2＝360 K。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 物理·选择性必修第三册 目 录 （2）继续升高温度，当有h＝4 cm的水银柱上升到左管，此时气体的温度 T3。 答案：600 K 解析：当有h＝4 cm的水银柱上升到左管，有1 cm水银柱在低管内，此时封 闭气体的压强为p3＝p0＋ρgh＝80 cmHg 长度为l3＝20 cm－1 cm＝19 cm 温度为T3，由理想气体状态方程＝ 解得T3＝600 K。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 物理·选择性必修第三册 目 录 9. （2025·山西省太原市高二下学期期末）某同学设计了一种测量物体质 量的装置，导热性能良好的汽缸开口向上静止在水平地面上，缸内封闭一 定质量的理想气体。汽缸与活塞内壁无摩擦，密封性良好，活塞、支杆与 平台的总质量为M，活塞的横截面积为S。初始时活塞到缸底的距离为d， 在平台上放置待测物块，稳定后活塞下降d，环境温度恒为T，大气压强 为，重力加速度为g。求： （1）待测物块的质量； 答案：M　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：对于M，初始时，由平衡条件有Mg＋p0S＝p1S 放待测物块m后汽缸内气体压强为p2，由平衡条件则有（M＋m）g＋p0S＝ p2S 由玻意耳定律得p1Sd＝p2S· 解得m＝M。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 物理·选择性必修第三册 目 录 （2）若装置及内部理想气体不变，把该装置放入温度恒为T、大气压强为的环境中，再次测量该物块质量时，活塞下降的高度。 答案：d 解析：环境温度为T时有Mg＋p0'S＝p3S 令不放物块活塞与缸底距离为d1，由理想气体状态方程有＝ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 物理·选择性必修第三册 目 录 解得d1＝d 放上物块，活塞再次稳定时活塞到缸底的距离为d2，压强为p4，由平衡条 件则有（M＋m）g＋p0'S＝p4S 根据理想气体状态方程有＝ 活塞再次稳定时下降的高度为Δh＝d－d2 解得Δh＝d。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 物理·选择性必修第三册 目 录 $