高中物理 8.1《气体的等温变化》课件1 新人教版选修33.ppt

疑难名师点拨 例1 求图8 1 2中被封闭气体a的压强 图中的玻璃管内都灌有水银 大气压强p0 76cmhg p0 1 01 105pa g 10m s2 思路点拨 求解本题可以按这样的思路进行 规范解答 1 pa p0 ph 76cmhg 10cmhg 66cmhg 2 pa p0 ph 76cmhg 10 sin30 cmhg 71cmhg 3 pb p0 ph2 76cmhg 10cmhg 86cmhgpa pb ph1 86cmhg 5cmhg 81cmhg 变式训练 如图8 1 3所示 一横截面积为s的圆柱形容器竖直放置 圆板a的上表面是水平的 下表面是倾斜的 且下表面与水平面的夹角为 圆板的质量为m 不计一切摩擦 大气压为p0 则被圆板封闭在容器中的气体的压强为 a p0 mgcos sb p0 s mgcos sc p0 mgcos2 sd p0 mg s 解析 选d 以圆板为研究对象 如图所示 竖直方向受力平衡 pas cos p0s mgs s cos 所以pa s cos cos p0s mg所以pa p0 mg s故此题应选d选项 例2 有一段12cm长的汞柱 在均匀玻璃管中封住一定质量的气体 若开口向上将玻璃管放置在倾角为30 的光滑斜面上 在下滑过程中被封闭气体的压强为 大气压强p0 76cmhg a 76cmhgb 82cmhgc 88cmhgd 70cmhg 标准解答 选a 水银柱所处的状态不是平衡状态 因此不能用平衡条件来处理 水银柱的受力分析如图所示 因玻璃管和水银柱组成系统的加速度a gsin 所以对水银柱由牛顿第二定律得 p0s mgsin ps ma 故p p0 变式训练 如图8 1 4所示 一个壁厚可以不计 质量为m的汽缸放在光滑的水平地面上 活塞的质量为m 面积为s 内部封有一定质量的气体 活塞不漏气 摩擦不计 外界大气压强为p0 若在活塞上加一水平向左的恒力f 不考虑气体温度的变化 求汽缸和活塞以相同加速度运动时 缸内气体的压强多大 解析 设稳定时汽缸和活塞共同以加速度a向左做匀加速运动 这时缸内气体的压强为p 分析汽缸和活塞的受力情况 分别列出它们的运动方程为汽缸 ps p0s ma 活塞 f p0s ps ma 将上述两式相加 可得系统加速度 将其代入 式 化简即得封闭气体的压强为答案 例3 如图8 1 5所示 在a b两个注射器中分别封闭1 105pa 300ml和1 105pa 400ml的空气 在相同的环境温度下 将它们的体积缓慢地压缩一半 其压强分别为多少 思路点拨 解答本题可按以下思路进行 标准解答 对a系统pa 1 105pa va 300ml va 150ml 根据玻意耳定律 pava pa va 对b系统 pb 1 105pa vb 400ml vb 200ml 根据玻意耳定律 pbvb pb vb 互动探究 请用玻意耳定律 计算不同体积气体的压强 完成下列表格 并在同一个p v坐标中分别作出a与b的p v图象 并尝试解释图线不同的原因 解析 由玻意耳定律可知 pava pa va 及pbvb pb vb 可求出空格处数值如下表 图象如下 图象不同的原因在于所封闭气体的质量不同 课堂基础达标 1 2010 嘉定高二检测 描述气体状态的参量是指 a 质量 温度 密度b 温度 体积 压强c 质量 压强 温度d 密度 压强 温度 解析 选b 气体状态参量是指温度 压强和体积 b对 2 2010 广东高考 如图8 1 6所示 某种自动洗衣机进水时 与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气 通过压力传感器感知管中的空气压力 从而控制进水量 设温度不变 洗衣缸内水位升高 则细管中被封闭的空气 a 体积不变 压强变小b 体积变小 压强变大c 体积不变 压强变大d 体积变小 压强变小 解析 选b 由图可知空气被封闭在细管内 水面升高时 气体体积一定减小 根据玻意耳定律 气体压强就增大 b选项正确 3 一端封闭的玻璃管倒插入水银槽中 管竖直放置时 管内水银面比管外高h 上端空气柱长为l 如图8 1 7所示 已知大气压强为hcmhg 下列说法正确的是 a 此时封闭气体的压强是 l h cmhgb 此时封闭气体的压强是 h h cmhgc 此时封闭气体的压强是 h h cmhgd 此时封闭气体的压强是 h l cmhg 解析 选b 取等压面法 选管外水银面为等压面 则p气 ph p0得p气 p0 ph即p气 h h cmhg b项正确 4 一定质量的气体发生等温变化时 若体积增大为原来的2倍 则压强变为原来的 倍 a 2b 1c d 解析 选c 由玻意耳定律pv 常量 得体积增大为原来的2倍 则压强变为原来的 故c项正确 5 2010 镇江高二检测 一定质量的气体由状态a变到状态b的过程如图8 1 8所示 a b位于同一双曲线上 则此变化过程中 温度 a 一直下降b 先上升后下降c 先下降后上升d 一直上升 解析 选b 由题图可知 a b两点在同一等温线上 可作直线ab 其他各点的等温线与过a b两点的等温线进行比较 可以得出都比a b两点所在等温线温度高 故气体由状态a变到状态b的过程中温度先上升后下降 6 粗细均匀的玻璃管内封闭一段长为12cm空气柱 一个人手持玻璃管开口向下潜入水中 当潜到水下某深度时看到水进入玻璃管口2cm 求人潜入水中的深度 玻璃管内气体温度视为不变 取水面上大气压强为p0 1 0 105pa g 10m s2 解析 确定研究对象为被封闭的一部分气体 玻璃管下潜的过程中气体的状态变化为等温过程 设潜入水下的深度为h 玻璃管的横截面积为s 气体的初末状态参量分别为初状态 p1 p0 v1 12s 末状态 p2 p0 gh v2 10s 由玻意耳定律p1v1 p2v2 得 解得 h 2m 答案 2m 知能提升作业 一 选择题 本大题共7小题 每小题5分 共35分 每小题至少一个选项符合题意 1 如图1为一定质量的气体的两条等温线 则下列关于各状态温度的说法正确的有 a ta tbb tb tcc tc tad td ta 解析 选a c d 两条等温线 故ta tb tc td 故a项正确 两条等温线比较 td ta tc ta 故b项错 c d项正确 2 如图2所示 活塞的质量为m 缸套的质量为m 通过弹簧吊在天花板上 汽缸内封有一定质量的气体 缸套和活塞间无摩擦 活塞面积为s 大气压强为p0 则封闭气体的压强为 a p p0 mg sb p p0 m m g sc p p0 mg sd p mg s 解析 选c 对汽缸缸套进行受力分析 如图所示 由平衡条件可得 p0s mg ps所以故c项正确 3 放飞的氢气球上升到一定高度会胀破 是因为 a 球内氢气温度升高b 球内氢气压强增大c 球外空气压强减小d 以上说法均不正确 解析 选c 气球上升时 由于高空处空气稀薄 球外气体的压强减小 球内气体要膨胀 到一定程度时 气球就会胀破 4 如图3所示 两端开口的均匀玻璃管竖直插入水银槽中 管中有一段水银柱h1封闭一定质量的气体 这时管下端开口处内 外水银面高度差为h2 若保持环境温度不变 当外界压强增大时 下列分析正确的是 a h2变长b h2变短c h1上升d h1下降 解析 选d 被封闭气体的压强p p0 h1 p0 h2 故h1 h2 随着大气压强的增大 被封闭气体压强也增大 由玻意耳定律知气体的体积减小 空气柱长度变短 但h1 h2长度不变 h1液柱下降 d项正确 5 一个开口玻璃瓶内有空气 现将瓶口向下按入水中 在水面下5m深处恰能保持静止不动 下列说法中正确的是 a 将瓶稍向下按 放手后又回到原来位置b 将瓶稍向下按 放手后加速下沉c 将瓶稍向上提 放手后又回到原处d 将瓶稍向上提 放手后加速上升 解析 选b d 瓶保持静止不动 受力平衡mg gv 由玻意耳定律 将瓶下按后 p增大而v减小 mg gv 故放手后加速下沉 同样道理 d选项也正确 6 2010 江苏高考 为了将空气装入气瓶内 现将一定质量的空气等温压缩 空气可视为理想气体 下列图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积v关系的是 解析 选b 气体做等温变化 遵守玻意耳定律 由pv c p与成正比 故b正确 7 如图4所示 一根一端封闭的玻璃管开口向下插入水银槽中 管中封闭一定质量的气体 管内水银面低于管外 在温度不变时 将玻璃管稍向下插入一些 下列说法正确的是 a 玻璃管内气体体积减小b 玻璃管内气体体积增大c 管内外水银面高度差减小d 管内外水银面高度差增大 解析 选a d 解法一 极限分析法 设想把管压下很深 则易知v减小 p增大 因为p p0 ph 所以h增大 即a d选项正确 解法二 假设法 将玻璃向下插入过程中 假设管内气体体积不变 则h增大 p p0 ph也增大 由玻意耳定律判断得v减小 故管内气体体积v不可能不变而是减小 由v减小得p p0 ph增大 所以h也增大 即a d选项正确 二 非选择题 本大题共2小题 共15分 8 8分 图5粗细均匀的u形管 右端封闭有一段空气柱 两管内水银面高度差为19cm 封闭端空气柱长度为40cm 如图5所示 问向左管内再注入多少水银可使两管水银面等高 已知外界大气压强p0 76cmhg 注入水银过程中温度保持不变 解析 以右管中被封闭气体为研究对象 气体在初状态下其p1 p0 ph 76 19 cmhg 57cmhg v1 l1s 40s 末状态p2 p0 76cmhg v2 l2s 则由玻意耳定律得 57 40s 76 l2s l2 30cm 需注入的水银柱长度应为h 2 l1 l2 39cm 答案 39cm 9 7分 中国是世界上的人口大国 也是自行车的王国 随着社会的不断进步 虽然汽车已经进入家庭 但自行车以其轻便 经济 维修方便等独有的优势 依然成为人们目前重要的交通工具之一 现用活塞气筒向一个容积为v的自行车轮胎内打气 每次能把体积为v0 压强为p0的空气打入自行车轮胎内 若胎内原有空气的压强为p 设打入气体的温度不变 则打了n次后自行车轮胎内气体的压强为多大 并解释为何在打气过程中越打越费劲 解析 取胎内原有气体和n次打入的气体为研究对象由玻意耳定律知pv np0v0 pnv所以p0 v0 v p各量不变 n越多 pn越大 即打入气的次数越多 需要克服胎内气体对气筒 活塞 的压力越大 感觉越费劲 答案 打入气的次数越多 轮胎内气体压强越大 再次将气体打入时 需用力越大即越费劲 教师精品题库 1 一定质量的气体在等温变化的过程中 它的下列哪些物理量不发生变化的是 a 气体的平均速率b 单位体积内的分子数c 气体的压强d 气体的体积 解析 选a 由玻意耳定律pv c可知 气体的体积和压强都发生变化 单位体积内的分子数变化 故b c d均发生变化 由于温度不变 气体运动的平均速率不变 故选a 2 如图 p表示压强 v表示体积 t为热力学温度 则各图中正确描述一定质量的气体发生等温变化的是 解析 选a b c a图表示温度t始终不变 b c图表示为定值 即温度不变 a b c对 d中p v 此时温度必然变化 故d错 3 如图所示 为一定质量的气体在不同温度下的两条图线 由图可知 a 一定质量的气体在发生等温变化时其压强与体积成正比b 一定质量的气体在发生等温变化时其图线的延长线是经过坐标原点的c t1 t2d t1 t2 解析 选b d 这是一定质量的气体在发生等温变化时的图线 由图线知p 所以p与v应成反比 a错 由图可以看出 图线的延长线是过坐标原点的 故b对 根据图线斜率的物理意义可知c错 d对 4 如图所示 在温度不变的情况下 把一根长