2019高中物理第八章2气体的等容变化和等压变化教学案（含解析）新人教版.docx

2气体的等容变化和等压变化学习目标1.知道什么是等容变化和等压变化2. 知道查理定律、盖吕萨克定律的内容及表达式并会用这些定律处理问题(难点)3.知道pT图象、VT图象的物理意义并会运用其分析处理等容、等压变化过程(难点)知识点一气体的等容变化1等容变化一定质量的气体在体积不变时压强随温度的变化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，压强p与热力学温度T成正比(2)公式表达：pCT或或.(3)图象表达(4)适用条件：气体的质量一定，气体的体积不变思考我国民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病，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”在皮肤上你知道其中的道理吗？【提示】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”在皮肤上判断1在等容过程中，压强p与摄氏温度成正比()2在等容过程中的pT图象是双曲线的一支()3等容过程的p图象是一条通过原点的直线()知识点二气体的等压变化填空1等压变化质量一定的气体，在压强不变的条件下，体积随温度的变化2盖吕萨克定律(1)文字表述：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成正比(2)公式表达：VCT或或.(3)适用条件：气体质量一定；气体压强不变3图象思考能否参考一定质量的某种气体的等容变化的pt图象，画出一定质量气体等压变化的Vt图象？【提示】运用“外推法”可知t273.15 时，V0，其Vt图象如图所示：判断1一定质量的气体，若体积变大，则温度一定升高()2一定质量的气体，体积与温度成反比()3一定质量的某种气体，在压强不变时，其VT图象是过原点的直线()考点一查理定律和盖吕萨克定律的应用(深化理解)1两定律的比较定律查理定律盖吕萨克定律表达式恒量恒量成立条件气体的质量一定，体积不变气体的质量一定，压强不变图线表达直线的斜率越大，体积越小，如图，V2V1直线的斜率越大，压强越小，如图，p2p12.两个重要的推论【例题1】(2014新课标全国卷)如图824，两汽缸A、B粗细均匀、等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连通；A的直径是B的2倍，A上端封闭，B上端与大气连通；两气缸除A顶部导热外，其余部分均绝热两气缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a、b，活塞下方充有氮气，活塞a上方充有氧气当大气压为p0、外界和气缸内气体温度均为7 且平衡时，活塞a离气缸顶的距离是气缸高度的，活塞b在气缸正中间(1)现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b恰好升至顶部时，求氮气的温度；(2)继续缓慢加热，使活塞a上升当活塞a上升的距离是气缸高度的时，求氧气的压强【思路点拨】(1)缓慢加热直到b活塞恰升至顶部，活塞下的气体做等压变化(2)对a中气体，由于A顶部导热，a中气体做等温变化【解析】(1)活塞b升至顶部的过程中，活塞a不动，活塞a、b下方的氮气做等压变化，设气缸A的容积为V0，氮气初态体积为V1，温度为T1，末态体积为V2，温度为T2，按题意，气缸B的容积为，由题给数据和盖吕萨克定律得V1V0V0V2V0V0V0由式和题给数据得T2320 K(2)活塞b升至顶部后，由于继续缓慢加热，活塞a开始向上移动，直至活塞上升的距离是气缸高度的时，活塞a上方的氧气做等温变化，设氧气初态体积为V1，压强为p1，末态体积为V2，压强为p2，由题给数据和玻意耳定律得V1V0，p1p0，V2V0p1V1p2V2由式得p2p0.【答案】(1)320 K(2)p0【规律总结】应用查理定律和盖吕萨克定律解题五步走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3确定初、末两个状态的温度、压强或温度、体积4根据查理定律或盖吕萨克定律公式列式求解5求解结果并分析、检验【即时训练】1(多选)对于一定质量的气体，在压强不变时，体积增大到原来的两倍，则正确说法是()A气体的摄氏温度升高到原来的两倍B气体的热力学温度升高到原来的两倍C温度每升高1 K体积增加原来的D体积的变化量与温度的变化量成正比【解析】由盖吕萨克定律可知A错误，B正确；温度每升高1即1 K，体积增加0体积的，C错误；由盖吕萨克定律的变形式可知D正确【答案】BD2汽车行驶时轮胎的胎压太高容易造成爆胎事故，太低又会造成耗油上升已知某型号轮胎能在4090 正常工作，为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过3.5 atm，最低胎压不低于1.6 atm，那么在t20 时给该轮胎充气，充气后的胎压在什么范围内比较合适？(设轮胎容积不变)【解析】由于轮胎容积不变，气体做等容变化，设在T0293 K时，充气后的最小胎压为Pmin，最大胎压为Pmax.依题意，当T1233 K时胎压为p11.6 atm根据查理定律，即解得：pmin2.01 atm当T2363 K时胎压为p23.5 atm根据查理定律，即解得：pmax2.83 atm.【答案】充气后的胎压范围为2.01 atm2.83 atm考点二pT图象、VT图象的应用(深化理解)1pT图象与VT图象的比较：不同点图象纵坐标压强p体积V斜率意义体积的倒数，斜率越大，体积越小，V4V3V2V1压强的倒数，斜率越大，压强越小，p4p3p2p2，所以水银柱向压强增量小的一端移动，对上面的水银柱问题用图象法分析，很容易得出水银向上移动的结果【例题3】在一粗细均匀且两端封闭的U形玻璃管内，装有一段水银柱，将A和B两端的气体隔开，如图所示在室温下，A、B两端的气体体积都是V，管内水银面的高度差为h，现将它竖直地全部浸没在沸水中，高度差h怎么变化？【答案】增大【点拨】判断液柱的移动方向往往采用假设法假设液柱不动，然后由查理定律的分比式比较压强的变化，从而判断出液柱的移动方向【即时训练】如图所示，A、B两容器容积相等，用粗细均匀的细玻璃管连接，两容器内装有不同气体，细管中央有一段水银柱，在两边气体作用下保持平衡时，A中气体的温度为0 ，B中气体的温度为20 ，如果将它们的温度都降低10，则水银柱将()A 向A移动B向B移动C不动D不能确定【答案】A【课后作业】基础练1一定质量的气体，在体积不变时，温度每升高1，它的压强增加量()A相同B逐渐增大C逐渐减小D成正比例增大【答案】A2 描述一定质量的气体作等容变化的过程的图线是图中的()【答案】D3(2015三亚高二检测)在冬季，剩有半瓶热水的暖水瓶经过一个夜晚后，第二天拔瓶口的软木塞时感觉很紧，不易拔出来，这主要是因为 ()A软木塞受潮膨胀B瓶口因温度降低而收缩变小C白天气温升高，大气压强变大D瓶内气体因温度降低而压强变小【答案】D4一定质量的气体保持压强不变，它从0 升到5 的体积增量为V1；从10 升到15 的体积增量为V2，则()AV1V2BV1V2CV1V2D无法确定【答案】A5 (多选)如图所示，四个两端封闭、粗细均匀的玻璃管内的空气被一段水银柱隔开，按图中标明的条件，当玻璃管水平放置时，水银柱处于静止状态如果管内两端的空气都升高相同的温度，则水银柱向左移动的是()【解析】假设水银柱不动，则两端封闭气体发生等容变化，根据查理定律有pp，再根据各选项条件判断，C、D正确【答案】CD6(多选)如图8212所示，在汽缸中用活塞封闭一定质量的气体，活塞与缸壁间的摩擦不计，且不漏气，将活塞用绳子悬挂在天花板上，使汽缸悬空静止若大气压不变，温度降低到某一值，则此时与原来相比较()A绳子张力不变B缸内气体压强变小C绳子张力变大D缸内气体体积变小【答案】AD7如图8213所示，上端开口的圆柱形汽缸竖直放置，截面积为5103 m2，一定质量的气体被质量为2.0kg的光滑活塞封闭在汽缸内，其压强为_Pa(大气压强取1.01105 Pa，g取10 m/s2)若从初温27 开始加热气体，使活塞离汽缸底部的高度由0.50 m缓慢地变为0.51 m，则此时气体的温度为_.【解析】p1Pa0.04105Pa，所以pp1p00.04105Pa1.01105Pa1.05105Pa，由盖吕萨克定律得，即，所以t33 .【答案】1.05105338用易拉罐盛装碳酸饮料非常卫生和方便，但如果剧烈碰撞或严重受热会导致爆炸我们通常用的可乐易拉罐容积V355 mL.假设在室温(17 )下罐内装有0.9 V的饮料，剩余空间充满CO2气体，气体压强为1 atm.若易拉罐能承受的最大压强为1.2 atm，则保存温度不能超过多少？【解析】取CO2气体为研究对象，则：初态：p11 atm，T1(27317)K290 K，末态：p21.2 atm，T2未知气体发生等容变化，由查理定律得T2T1K348 K，t(348273) 75 .【答案】75 提升练9(多选)一定质量的某种气态自状态A经状态C变化到状态B，这一过程在VT图上表示如图所示，则()A在过程AC中，气体的压强不断变大B在过程CB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【答案】AD10.如图为伽利略设计的一种测温装置示意图，玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有一定量的空气若玻璃管内水柱上升，则外界大气的变化可能是()A温度降低，压强增大B温度升高，压强不变C温度升高，压强减小D温度不变，压强减小【解析】对被封闭的气体研究，当水柱上升时，封闭气体的体积V减小，结合理想气体的状态方程C得，当外界大气压强P0不变时，封闭气体的压强p减小，则温度T一定降低；当外界大气压强p0减小时，封闭气体的压强p减小，则温度T一定降低；当外界大气压强p0增大时，封闭气体的压强p存在可能增大、可能不变、可能减小三种情况当封闭气体的压强p增大时，温度T可能升高、不变或降低，封闭气体的压强p不变时，温度一定降低，封闭气体的压强p减小时，温度一定降低故只有选项A可能【答案】A11(2015金山区高二检测)如图所示，竖直放置的汽缸内有一可做无摩擦滑动的活塞，活塞面积为2.0103m2，活塞质量可忽略，汽缸内封闭一定质量的气体，气体体积为V，温度是27，大气压强为1.0105 Pa.问：图8216(1)在活塞上放一个质量为多少千克的砝码，使汽缸内气体的体积变为原来体积的；(2)要使体积恢复到V，应使气体温度升高到多少摄氏度？【解析】(1)放上砝码后，封闭气体做等温变化，设放上砝码的质量为m，则平衡后，汽缸内封闭气体的压强为p2p0，由题意可知：初状态：p1p01.0105 PaV1V末状态：p2p0V2V由玻意耳定律p1V1p2V2得：p0V(p0)V代数解得：m5 kg(2)气体升温过程为等压变化，由盖吕萨克定律代数解得：T2375 Kt2T2273102【答案】(1)5 kg(2)10212容积为2 L的烧瓶，在压强为1.0105 Pa时，用塞子塞住瓶口，此时温度为27 ，当把它加热到127 时，塞子被弹开了，稍过一会儿，重新把塞子塞好，停止加热并使它逐渐降温到27 ，求：(1)塞子弹开前的最大压强；(2)27 时剩余空气的压强【解析】塞子弹开前，瓶内气体的状态变化为等容变化塞子打开后，