2019_2020学年高中物理第4章气体第1节气体实验定律第2课时学案鲁科版.docx

第2课时1.了解查理定律、盖吕萨克定律的内容(重点)2.通过实验探究查理定律、盖吕萨克定律(难点)3会用查理定律、盖吕萨克定律，会用气体状态方程求解有关问题(难点)一、对气体等容变化的探究1等容变化：一定质量的气体，在体积不变时，压强和温度的关系2探究等容变化的规律(1)实验装置如图所示研究对象：烧瓶内被封闭气体压强和温度：从气压计上读出气体的压强，从温度计上读出气体的温度(2)实验方法加热烧杯，待气压计示数稳定后，记下气体的压强和温度按步骤的方法继续做实验，测出几组对应的压强和温度值处理数据，作pT图象(3)探究结果：压强与热力学温度成正比3查理定律(1)内容：一定质量的气体，在体积保持不变的条件下，压强与热力学温度成正比(2)公式：C或(3)条件：气体的质量一定，体积保持不变4热力学温度T(1)单位是开尔文，简称为开，符号为K.(2)与摄氏温度t的关系：Tt273.15(1)气体做等容变化时，气体的压强与温度成正比()(2)一定质量的气体在体积不变的情况下，压强p与摄氏温度t成线性关系()(3)摄氏温度和热力学温度都是从零开始的()(4)温度升高20 也就是升高了20 K()提示：(1)(2)(3)(4)二、对气体等压变化的探究1等压变化：一定质量的气体，在压强不变的情况下，体积和温度的关系2探究等压变化的规律(1)实验装置如图所示研究对象：毛细管中被水银柱封闭的气体体积和温度：从温度计上直接读出气体的温度，用空气柱的长度表示气体的体积(毛细管的截面积不变)，由刻度尺直接读出(2)实验方法加热烧杯，待温度计示数稳定后，记下气体的温度和体积按步骤的方法继续做实验，求出几组对应的温度和体积处理数据，作VT图象(3)探究结果：体积与热力学温度成正比3盖吕萨克定律(1)内容：一定质量的气体，在压强保持不变的条件下，体积与热力学温度成正比(2)公式：C或(3)条件：气体的质量一定，压强保持不变.三、理想气体的状态方程1实验定律的成立条件：压强不太大、温度不太低2三个参量都变化时的关系：C在pT图象或VT图象中，靠近原点的部分要用虚线表示这是为什么？提示：气体温度不可能等于0 K，只能无限接近于0 K，当温度太低时，气体实验定律不再成立查理定律的理解1表达式(1)恒量(T1、T2为热力学温度)(2)恒量(t1、t2为摄氏温度)(3)查理定律的分比形式pT或pt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2等容变化的图象(1)一定质量的气体，其等容线在pT图象上是一条(延长线)过原点的直线如图所示(2)一定质量的气体，容积越大，直线的斜率越小(取一确定的温度，容积越大，压强越小，直线的斜率越小)若容积一定，质量越大，直线的斜率越大，如图所示，若质量一定，则V1V2；若容积一定，m1m2.(1)p与热力学温度T成正比，不与摄氏温度成正比，但压强的变化p与摄氏温度的变化t成正比.(2)一定质量的气体在等容时，升高(或降低)相同的温度，所增加(或减小)的压强是相同的 命题视角1pT图象的分析如图所示是一定质量的理想气体的三种升温过程，那么，以下四种解释中正确的是()Aad的过程气体体积增加Bbd的过程气体体积增加Ccd的过程气体体积增加Dad的过程气体体积减小解析连接273 和a、c两点，得到三条等容线，可判断VaVbVdp2；若压强一定，则m1V2CV1V2 D无法确定解析：选A.由盖吕萨克定律可知V1V2.2对于一定质量的气体，下列状态变化中可能的是()A使气体体积增加而同时温度降低B使气体温度升高，体积不变、压强减小C使气体温度不变，而压强、体积同时增大D使气体温度升高，压强减小，体积减小解析：选A.由理想气体状态方程恒量得，A项中只要压强减小就有可能，故A项正确而B项中体积不变，温度与压强应同时变大或同时变小，故B项错误C项中温度不变，压强与体积成反比，故不能同时增大，C项错误D项中温度升高，压强减小，体积减小，导致减小，故D项错误3.如图所示是一定质量的气体从状态A经B到状态C的VT图象，由图象可知()ApCpA BpCpBCVAVB DTATA，故pBpA，C错误，D正确；由BC为等压过程，pBpC，A、B错误4.如图所示是一定质量的气体从状态A经B到状态C的VT图象，由图象可知()ApApB BpCpC DpCpB解析：选D.AB在等压线上，C状态的压强大于A和B状态的压强5一定质量的气体，如果保持它的压强不变，降低温度，使它的体积为0 时体积的倍，则此时气体的温度为()A B C D273n(n1) 解析：选C.根据盖吕萨克定律，在压强不变的条件下V1V0，即根据题意V0，整理后得t .6.如图所示，两根粗细相同，两端开口的直玻璃管A和B，竖直插入同一水银槽中，各用一段水银柱封闭着一定质量、同温度的空气，空气柱长度H1H2，水银柱长度h1h2，今使封闭气柱降低相同的温度(大气压保持不变)，则两管中气柱上方水银柱的移动情况是()A均向下移动，A管移动较多B均向上移动，A管移动较多CA管向上移动，B管向下移动D无法判断解析：选A.因为在温度降低过程中，被封闭气柱的压强恒等于大气压强与水银柱因自重而产生的压强之和，故封闭气柱均做等压变化并由此推知，封闭气柱下端的水银面高度不变根据盖吕萨克定律的分比形式VV，因A、B管中的封闭气柱初温T相同，温度降低量T也相同，且T0，所以V0，即A、B管中气柱的体积都减小；又因为H1H2，A管中气柱的体积较大，则|V1|V2|，即A管中气柱减小得较多，故得出A、B两管气柱上方的水银柱均向下移动，且A管中的水银柱下移得较多本题的正确选项是A.二、多项选择题7一定质量的气体，处于某一状态，经下列哪个过程后会回到原来的温度()A先保持压强不变而使它的体积膨胀，接着保持体积不变而减小压强B先保持压强不变而使它的体积减小，接着保持体积不变而减小压强C先保持体积不变而增大压强，接着保持压强不变而使它的体积膨胀D先保持体积不变而减小压强，接着保持压强不变而使它的体积膨胀解析：选AD.选项A，先p不变V增大，则T升高；再V不变p减小，则T降低，可能实现回到初始温度选项B，先p不变V减小，则T降低；再V不变p减小，则T又降低，不可能实现回到初始温度选项C，先V不变p增大，则T升高；再p不变V增大，则T又升高，不可能实现回到初始温度选项D，先V不变p减小，则T降低；再p不变V增大，则T升高，可能实现回到初始温度综上所述，正确的选项为AD.8.一定质量的气体经历如图所示的一系列过程，ab、bc、cd和da这四个过程中在pT图上都是直线段，其中ab的延长线通过坐标原点O，bc垂直于ab，而cd平行于ab，由图可以判断()Aab过程中气体体积不断减小Bbc过程中气体体积不断减小Ccd过程中气体体积不断增大Dda过程中气体体积不断增大解析：选BCD.本题是用pT图象表示气体的状态变化过程四条直线段只有ab段是等容过程，即ab过程中气体体积不变，选项A是错误的，其他三个过程并不是等容变化过程连接Ob、Oc和Od，则Ob、Oc、Od都是一定质量理想气体的等容线，依据pT图中等容线的特点(斜率越大，气体体积越小)，比较这几条图线的斜率即可得出VaVbVdVc.同理，可以判断bc、cd和da线段上各点所表示的状态的体积大小关系，故选项B、C、D正确9某同学利用DIS实验系统研究一定量理想气体的状态变化，实验后计算机屏幕显示如pt图象所示已知在状态B时气体的体积为VB3 L，则下列说法正确的是()A状态A到状态B气体的体积不变B状态B到状态C气体温度增加C状态A的压强是0.5 atmD状态C体积是2 L解析：选AD.状态A到状态B是等容变化，故体积不变，A对；状态B到状态C是等温变化，气体温度不变，B错；从题图中可知，pB1.0 atm，TB(27391)K364 K，TA273 K，根据查理定律，有，即，解得pA0.75 atm，C错；pB1.0 atm，VB3 L，pC1.5 atm，根据玻意耳定律，有pBVBpCVC，解得VC2 L，D对10.如图所示，一开口向右的汽缸固定在水平地面上，活塞可无摩擦移动且不漏气，汽缸中间位置有一挡板，外界大气压为p0.初始时，活塞紧压挡板处，缸内气体体积为V0.现缓慢升高缸内气体温度，则图中能正确反映缸内气体压强和体积随温度变化情况的是()解析：选BD.开始时，活塞压紧挡板，气体压强小于p0，温度升高压强增大，在增大到p0前气体做等容变化，在pT图中是一条过原点的直线，当压强增大到p0后，温度再升高，活塞右移，气体做等压变化，pT图中是一条平行于T轴的直线，故A错，B对；同理可分析C错，D对三、非选择题11一定质量的理想气体，状态从ABCDA的变化过程可用如图所示的pV图描述，图中p1、p2、V1、V2和V3为已知量(1)气体状态从A到B是_过程(填“等容”“等压”或“等温”)；(2)状态从B到C的变化过程中，气体的温度_(填“升高”“不变”或“降低”)；(3)状态从C到D的变化过程中，气体_(填“吸热”或“放热”)；(4)状态从ABCD的变化过程中，气体对外界所做的总功为_解析：由图象可知，由气体A到B压强不变，体积增大，则温度上升，是等压过程；由B到C过程体积不变，压强减小，则温度降低；由C到D过程，体积减小，压强不变是放热过程；从AB体积增大，气体对外界做正功W1p2(V3V1)，从BC体积不变，气体不做功，从CD体积减小，气体做负功W2p1(V3V2)，故整个过程中的总功WW1W2p2(V3V1)p1(V3V2)答案：(1)等压(2)降低(3)放热(4)p2(V3V1)p1(V3V2)12 如图，一固定的竖直汽缸由一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞已知大活塞的质量为m12.50 kg，横截面积为S180.0 cm2；小活塞的质量为m21.50 kg，横截面积为S240.0 cm2；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为l40.0 cm；汽缸外大气的压强为p1.00105 Pa，温度为T303 K初始时大活塞与大圆筒底部相距，两活塞间封闭气体的温度为T1495 K现汽缸内气体温度缓慢下降，活塞缓慢下移忽略两活塞与汽缸壁之间的摩擦，重力加速度大小g取10 m/s2.求：(1)在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间，汽缸内封闭气体的温度；(2)缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时，缸内封闭气体的压强解析：(1)设初始时气体体积为V1，在大活塞与大圆筒底部刚接触时，缸内封闭气体的体积为V2，温度为T2.由题给条件得V