高中物理 第二章 第七节 气体实验定律Ⅰ配套辅导与检测课件 粤教版选修33.ppt

第七节气体实验定律 固体 液体和气体 1 使用数字化信息系统实验室研究气体压强与体积的关系 2 理解玻意耳定律的内容和理解气体等温变化的p v图象的物理意义 3 能用分子动理论和统计观点对玻意耳定律定性解释 4 掌握玻意耳定律的简单应用 一定质量的气体 它的温度 体积和压强三个量之间变化是相互对应的 如何确定三个量之间的关系呢 在物理学中 当需要研究三个物理量之间的关系时 往往采用 保持一个量不变 研究其它两个量之间的关系 然后综合起来得出所要研究的几个量之间的关系 首先来研究当温度 t 保持不变时 体积 v 和压强 p 之间的关系 1 气体在 不变的状态下 发生的变化叫做等温变化 2 一定质量的气体 在 不变的情况下 与 成反比 3 在温度不变的条件下 一定质量的气体体积为v1时 压强为p1 体积为v2时 压强为p2 则它们的关系表达式是 温度 温度压强 体积 p1v1 p2v2 4 一定质量的气体在等温过程中的p v图上是一条 线 这种等温过程的图线称为 双曲等温线 玻意耳定律 1 一定质量的某种气体 在温度不变的情况下 压强与体积成反比这一定律叫做玻意耳定律 其表达式为 p1v1 p2v2或pv c 常量 2 适应条件 一定质量的气体 温度不变且不太低 压强不太大 3 微观解释 在温度不变时 分子平均动能保持不变 气体分子对器壁的撞击作用力大小不变 当体积减小时 单位体积内气体分子个数增大 单位时间内作用的次数也增多 所以压强增大 反之 当体积增大时 压强减小 一定质量的气体处于一个平衡态 就有对应的t p v 在从一个平衡态到另一个平衡态的过程中 如果温度t不变 p v的变化则遵循玻意耳定律 一球体装有一定质量的气体 发生等温变化 如果球体的半径减少为原来的时 则气体压强变为原来的时 则气体压强变为原来的 a 倍b 2倍c 4倍d 8倍 解析 球体半径减少为原来的时 其体积v则变为原来的 由玻意耳定律pv c 常量 可知 压强p变为原来的8倍 d正确 答案 d 课堂训练 1 如图所示 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 由图可知空气被封闭在细管内 水面升高时 根据玻意耳定律 气体压强增大 气体体积减小 答案 b 气体等温变化的p v图线 一定质量的气体发生等温变化时的p v图象如图所示 不同温度下的两条等级温线 1 平滑的曲线是双曲线的一段 反映了在等温情况下 一定质量的气体的压强跟体积成反比的规律 2 曲线上的每一个点代表一定质量的气体的一个状态 3 曲线表示了一定质量的气体 从一个状态过渡到另一个状态的过程 是一个等温过程 因此这条曲线也称等温线 4 图线上的点和横轴纵轴的连线所围成的面积应该是相等的 因此某一点和横轴与纵轴连线的面积就反映了气体的温度 5 离坐标轴越远的图线 表示p v的积越大 气体温度越高 图中t2 t1 如图所示 图线是一定质量的气体的两条等温线 则下列说法错误的是 a 从图线可以看出 一定质量的气体在发生等温变化时 其压强与体积成反比b 一定质量的气体 在不同温度下的等温线是不同的c 由图可知温度t2 t1d 由图可知温度t1 t2 解析 根据等温线的物理意义可知 a b选项正确 气体温度越高 图线离坐标轴越远 t2 t1 c正确 d错误 答案 d 课堂训练 2 双选 如图所示 一定质量的气体在不同温度下的两条p 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p 线图象的延长线经过坐标原点 c 由图可知温度t1 t2d 由图可知温度t2 t1 利用玻意耳定律解决实际问题 解题步骤 1 审清题意 确定研究对象 判断是否符合玻意耳定律应用条件 m一定的气体 t不变 2 分析气体状态变化过程 找到初 末态各参量 并统一单位 可以不是国际单位制 3 列方程求解 考虑结果的合理性 在一个标准大气压下的湖面 一个气泡由湖面下20m深处上升到湖面下10m深处 它的体积约变为原来的体积的 温度不变 水的密度为1 0 103kg m3 g取10m s2 a 3倍b 2倍c 1 5倍d 0 7倍 解析 因每10m水柱产生的压强约等于1个标准大气压 以气泡为研究对象 利用玻意耳定律p1v1 p2v2 课堂训练 3 如图所示 一端开口 水平放置的长为30cm的玻璃管内有一段8cm长汞柱封住21cm的空气柱 现将玻璃管缓慢地竖直并开口向上放置 则空气柱长度变为多少 外界为标准大气压 玻 1 双选 一定质量的气体在发生等温变化时 下列物理量发生变化的是 a 气体的压强b 单位体积内的分子数c 分子的平均速率d 分子的总数 解析 一定质量的气体在发生等温变化时 p和v都要发生变化 体积v发生变化单位体积内的分子数改变 a b正确 温度不变 分子的平均动能不变 分子的平均速率不发生变化 c错误 质量一定 分子的总数不变 d错误 答案 ab 2 双选 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 瓶保持静止不动 浮力与重力平衡 mg gv 由玻意耳定律知 将瓶按下后 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 答案 bd 3 下面各图线中 p表示压强 v表示体积 t为热力学温度 t为摄氏温度 不能正确描述一定质量的气体发生等温变化的是 解析 由等温变化的p v图线和p 图线的特点可知a b正确 c错误 d中是p t图线 d也体现出温度不变 d正确 答案 c 4 如图所示 开口向下插入水银槽的玻璃管内封闭着长为h的空气柱 管内外水银高度差为h 若缓慢向上提起玻璃管 管口未离开槽内水银面 h和h的变化情况是 a h和h都增大b h和h都减小c h增大 h减小d h减小 h增大 解析 根据玻意耳定律 假设上提时水银柱不动 则封闭气体压强减小 为维持平衡 则水银柱在大气压的作用下上升 h增大 而封闭气体由于压强减小 体积增大 即h增大 a正确 答案 a 5 一定质量的气体由状态a变到状态b的过程如图所示 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 可作出过直线ab上各点的等温线与过a b两点的等温线进行比较 图线离坐标轴越远 气体温度越高 可得沿直线ab的变化中 温度先上升后下降 最后tb ta b正确 答案 b 6 双选 如图所示 一定质量的气体等温线上两点的压强 体积和温度如图所示 下列表达式正确的是 a p1v1 p2v2b p1v2 p2v1c t1 t2d t1 t 解析 一定质量的气体等温变化过程中 压强跟体积成反比 由两状态对应的压强 p1和p2 和体积 v2和v1 可知a错误 b正确 同一图线上各状态温度是相等的 c正确 d错误 答案 bc 7 一定质量的理想气体 压强为3atm 保持温度不变 当压强减小2atm时 体积变化4l 则该气体原来的体积为 a 4 3lb 2lc 8 3ld 8l 解析 由玻意耳定律p1v1 p2v2 得 3 v1 1 v1 4 解得v1 2l 答案 b 8 竖直倒立的u形玻璃管一端封闭 另一端开口向下 如图所示 用水银柱封闭一定质量的气体 在保持温度不变的情况下 假设在管子的k处钻一小孔 则管内被封闭的气体压强p和气体体积v变化的情况为 a p v都不变b v增大 p减小c v减小 p增大d 无法确定 解析 在管子的k处钻一小孔 导致封闭气体的压强增大 由玻意耳定律 气体体积减小 c正确 答案 c 9 2012 上海卷 如图 长l 100cm 粗细均匀的玻璃管一端封闭 水平放置时 长l0 50cm的空气柱被水银柱封住 水银柱长h 30cm 将玻璃管缓慢地转到开口向下和竖直位置 然后竖直插入水银槽 插入后有 h 15cm的水银柱进入玻璃管 设整个过程中温度始终保持不变 大气压强p0 75cmhg 求 1 插入水银槽后管内气体的压强p 2 管口距水银槽液面的距离h 解析 1 设当转到竖直位置时 水银恰好未流出 管截面积为s 此时气柱长度l 70cm 由玻意耳定律p p0l0 l 53 6cmhg 由于p gh 83 6cmhg 大于p0 水银必有流出 设管内此时水银柱长为x 由玻意耳定律p0sl0 p0 gx s l x 解得x 25cm 设插入槽内后管内气柱长为l 由题设条件得 l l x h 60cm 由玻意耳定律 插入后压强p p0l0 l 62 5cmhg 2 设管内外水银面高度差为h h 75 62 5 12 5 cm 管口距槽内水银面距离h l l h 27 5cm 答案 1 62 5cmhg 2 27 5cm 10 2011 海南卷 如图 容积为v1的容器内充有压缩空气 容器与水银压强计相连 压强计左