物理：气体的压强与体积的关系(含图详细讲解)..

气体的压强与体积的关系气体的压强与体积的关系 一 一 知识要点 知识要点 1 知道体积 温度和压强是描述气体状态的三个参量 知道气体的压强产 生的原因 知道热力学温标 知道绝对零度的意义 知道热力学温标与摄氏温 标间的关系及其两者间的换算 气体的三个状态参量 1 温度温度 温度在宏观上表示物体的冷热程度 在微观上是分子平均动 能的标志 热力学温度是国际单位制中的基本量之一 符号T 单位 K 开尔文 摄 氏温度是导出单位 符号t 单位 摄氏度 关系是t T T0 其中 T0 273 15K 两种温度间的关系可以表示为 T t 273 15K 和 T t 要 注意两种单位制下每一度的间隔是相同的 0K 是低温的极限 它表示所有分子都停止了热运动 可以无限接近 但永 远不能达到 2 体积 体积 气体总是充满它所在的容器 所以气体的体积总是等于盛装 气体的容器的容积 3 压强压强 气体的压强是由于气体分子频繁碰撞器壁而产生的 压强的大 小取决于单位体积内的分子数和分子的平均速率 若单位体积内分子数增大 分子的平均速率也增大 则气体的压强也增大 一般情况下不考虑气体本身的重量 所以同一容器内气体的压强处处相等 但大气压在宏观上可以看成是大气受地球吸引而产生的重力而引起的 压强的国际单位是帕 符号 Pa 常用的单位还有标准大气压 atm 和毫 米汞柱 mmHg 它们间的关系是 1 atm 1 013 105Pa 760 mmHg 1 mmHg 133 3Pa 2 会计算液体产生的压强以及活塞对封闭气体产生的压强 例如 1 液体产生的压强的几种图形 h h h h P P0 pgh P P0 pgh P P0 pghcos P P0 h h h h h H h h P P0 pgh P P0 pghP P0 pgH 2 活塞对封闭气体产生的压强的几种图形 气缸内气体的压强 大气压 P0 活塞重量为 G 砝码重量 G1 汽缸重量 G2 P1 P0 G S P2 P0 G G1 S P3 P0 G F S G1 F F P4 P0 P5 P0 G S P6 P0 F G S P7 P0 G2 S 3 学生实验 探究 用 DIS 研究在温度不变时 一定质量的气体压强与体积的 关系 1 主要器材 注射器 DIS 压强传感器 数据采集器 计算机等 2 实验目的 探究一定质量的气体在温度不变的条件下的压强与体积的关系 3 注意事项 本实验应用物理实验中常用的控制变量控制变量法 探究在气体质量和温度不变 的情况下 即等温过程 气体的压强和体积的关系 为保持等温变化 实验过程中不要用手握住注射器有气体的部位 同时 改变体积过程应缓慢 以免影响密闭气体的温度 为保证气体密闭 应在活塞 与注射器壁问涂上润滑油 注射器内外气体的压强差不宜过大 实验中所用的压强传感器精度较高 而气体体积是直接在注射器上读出 的 其误差会直接影响实验结果 在等温过程中 气体的压强和体积的关系在 P V 图像中呈现为双曲 线 处理实验数据时 要通过变换 即画 P 一 1 V 图像 把双曲线变为直线 说明 P 和 V 成反比 这是科学研究中常用的数据处理的方法 因为一次函数反 映的物理规律比较直接 容易得出相关的对实验研究有用的参数 F T P V O A B P O D A B 4 实验结论 一定质量的某种气体 在温度不变的情 况下 压强p与体积v成反比 所以p v图线是双曲线 但不同温度下的图线是不同的 如图是一定质量的气体 分别在t1 t2温度下等温变化的p v图线 其中温度较 高的是 t2 4 理解玻意耳定律的内容和使用条件 理解气体的等温变化 能应用玻意耳定 律解决质量不变的气体等温变化的简单问题 知道 P V 图象 并认识图象在物 理研究中的广泛应用 1 玻意耳定律内容 一定质量的某种气体 在温度不变的情况下 压强 p与体积V成反比 这个结论是英国科学家玻意耳和法国科学家马略特各自通 过实验发现的 叫做玻意耳定律 2 公式 pV 恒量 p1V1 p2V2 3 注意 上述规律 必须满足 一定质量的气体 1 p 1 V 2 p 分别表示气体在两个不同状态下的压强和体积 2 V 4 气体等温变化的p V图象 一定质量的某种气体 在温度不变的情 况下 压强p与体积V成反比 如果用 纵轴代表气体的压强p 用横轴代表气 体的体积V 所以p v图线是双曲线 v p o t1 t2 图 8 1 1 V V P O A A B B 状态状态 状态状态 A A B B表示过程表示过程 P PA A V VA A P PB B V VB B T 二 课堂基础训练 二 课堂基础训练 1 密闭容器中气体的压强 A 是由于气体的重力所产生的 B 是由于气体分子频繁碰撞容器壁所产生的 C 是由于分子之间存在相互作用力而产生的 D 当容器自由下落时 气体的压强将减小 2 多选 关于大气压强 下列说法中正确的是 A 是由于地球对大气的吸引作用而产生的 B 大气压强的方向总是竖直向下的 C 大气压强的大小随高度的增加而减小 D 教室里的大气压强比操场上的大气压强小 3 多选 关于热力学温标 下列说法中正确的是 A 热力学温标的零 K 是 273 15 0 C 叫做绝对零度 B 因为热力学温度的每一度的大小和摄氏温度是相同的 所以 0 0 C 也就是绝 对零度 C 绝对零度已经达到了 温度计可以测出开氏零度 D 0K 是低温的极限 是达不到的 4 当温度升高 30 0 C 时 用热力学温标表示升高的温度是 A 303K B 30K C 243K D 273K 5 如图所示 A B 两点代表一定质量理想气体的两个不同 状态 状态 A 的温度为 TA 状态 B 的温度为 TB 由图可知 A TB 2TA B TB 4TA C TB 6TA D TB 8TA 6 一定质量的气体由状态 A 变到状态 B 的过程如图若 A B 两点 位于同一反比例函数的曲线上 则此变化过程中 气体的温度 A 一直下降 B 先上升后下降 C 先下降后上升 D 一直上升 7 如图所示 质量分别为 m 和 m 的同种气体 分别 以恒定的 温度 t 和 t 等温变化 变化过程分别用图中等温线 1 和 2 表示 如 m1 m2 则 t1 t2 如 t1 t2 则 m1 m2 填 或 H D h H 5 如图 8 2 所示 U 型管的 A 端封有气体 B 端也有一小段气体 现用一条小 铁丝插至 B 端气体 轻轻抽动 使 B 端上下两部分水银柱 相连接 设外界温度不变 则 A 端气柱的 A 体积减小 B 体积不变 C 压强增大 D 压强减小 6 一定质者的气体在等容变化过程中 温度每升高 1 压强的增加等于它在 300K 时压强的 A 1 27 B 1 273 C 1 300 D 1 573 7 如图所示 粗细均匀的 U 形管竖直放置 管内由水银柱封住 一段空气 8 2 柱 如果沿虚线所示的位置把开口一侧的部分截掉 保持弯曲 部分管子位置不动 则封闭在管内的空气柱将 A 体积变小 B 体积变大 C 压强变小 D 压强不变 8 如图所示 竖直插入水银槽的细长玻璃管内外两个水银面高度差为 70cm 当时 大气压为标准大气压 现保持温度不变 将玻璃管向上提起一些 管内水银面将 A 向上移动 B 向下移动 C 不移动 D 先向下移动 然后再向上移动 9 如图所示 将一只倒置的试管竖直地插入容器内 试管内原有的空 气被压缩 此时 试管内外水面的高度差为 h 若使试管插入水中的深 度增大一些 则试管内外水面的高度差将 1990 年上海高考试 题 A 增大 B 减少 C 保持不变 D 无法确定 10 如图所示 密封的 U 形管中装有水银 左 右两端都封有空气 两 水银面的高度差为 h 把 U 形管竖直浸没在热水中 高度差将 A 增大 B 减小 C 不变 D 两侧空气柱的长度未知 不能确定 11 如图所示 轻弹 a 管 上端封闭 下端开口 使两段水银柱及 被两段水银柱封闭的空气柱合在一起 若此过程中温度不变 水 银柱与管壁密封很好 则 b 管水银柱的下端而 A 与原来 a 管水 银柱的下端面 A 相比 将 A 在同一高度 B 稍高 C 稍低 D 条件不足 无法判断 12 大气压强为一个标准大气压 粗细均匀玻璃管开口向上长 60cm 管中有 14cm 长的水银柱将一段 38cm 长的空气柱封闭住 现将玻 璃管缓慢转动至水平位置 求水平时空气柱的长度 L2 并 讨论水银有无溢出 13 如图所示 活塞 A 可在汽缸内无摩擦自由滑动 但不漏气 活塞质量不计 横截面积为 2 厘米 2 当活塞静止不动时 活塞距汽缸底部 10 厘米 现用 4 牛 的恒力竖直向上拉活塞 活塞向上移动 2 5 厘米后静止 设温度不变 求原来封住汽缸内气体压强 14 实验题 1 本实验的研究对象是 实验中应保持不变的参量是 它的体积由 直接读出 它的压强由 传感器等计 算机辅助系统得到 2 某同学在做 气体的压强与体积的关系 实验中 测得的实验数据在计 算机屏幕上显示如下表所示 仔细观察 PV 一栏中的数值 发现越来越 小 造成这一现象的可能原因是 序号V ml P 105Pa P V 105Pa ml 120 01 001020 020 218 01 095219 714 316 01 231319 701 414 01 403019 642 512 01 635119 621 A 实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力越来越大 B 实验时环境温度增大了 C 实验时外界大气压强发生了变化 D 实验时注射器内的气体向外发生了泄漏 3 某同学在一次实验中 计算机屏幕显示如图所示 其纵坐标表示封闭气体的压强 则横坐标表示的物 理量是封闭气体的 A 热力学温度 T B 摄氏温度 t C 体积 V D 体积的倒数 1 V 4 实验过程中下列那些操作是错误的 A 推拉活塞时 动作要慢 B 推拉活塞时 手不能握住注射器含有气体的部分 C 压强传感器与注射器之间的软管脱落后 应迅速重新装上继续实验 D 活塞与针筒之间要保持气密性 15 如图所示 气缸放置在水平平台上 活塞质量为 10kg 横截面积 50cm2 厚度 1cm 气缸全长 21cm 气缸质量 20kg 大气压强为 1 105Pa 当温度为 7 时 活塞封闭的气柱长 10cm 若将气缸倒过来放置时 活塞下方的空气能通过平台上的缺口与大气相通 g取 10m s2 求 1 气柱多长 2 当温度为多高时 活塞回到最初位置 3 当温度多高时 活塞刚好接触平台 P O 16 如图所示为测定肺活量的装置示意图 图中 A 为倒扣在水中的开口圆筒 测 量前尽量排尽其中的空气 测量时被测者尽力吸足空气 再通 过 B 将空气呼出 呼出的空气通过气管进入 A 内 使 A 浮起 已知圆筒 A 的质量为 m 横截面积为 S 大气压强为 p0 水 的密度为 圆筒浮出水面的高度为 h 则被测者的肺活量有 多大 17 某同学利用 DIS 实验系统研究一定质量的气体的状态变化 在实验后计算 机屏幕显示了如图的 p T 图象 实线部分 已知在 A 状态气体体积为 V0 试问 实验过程中 当气体温度保持 T0 的情况下 气体体积在什么范围内变化 18 一根粗细均匀 两端封闭的玻璃管水平放置 一段长 57cm 的水银柱将玻 璃管中的空气柱分成两段 长度均为 30cm 压强均为 76cmHg 现将玻璃管缓慢 竖立起来 则上下两段空气柱的长度分别为多少 AB A B 19 如图所示 一端封闭的 U 形玻璃管竖直放置 左管中封闭 有 20cm 长的空气柱 两管水银面相平 水银柱足够长 将阀门 s 打开 流出部分水银 使封闭端水银面下降 18cm 则开口端 水银面将下降多少 cm 此过程专等体温度保持不变 20 如图所示 截面均匀的 U 形玻璃细管两端都开口 玻璃管足够 长 管内有两段水银柱封闭着一段空气柱 若气体温度是 27 时 空气柱在 U 形管的左侧 A B 两点之间封闭着的空气柱长为 15cm U 形管底长 CD 10cm AC 高为 5cm 已知此时的大气压强为 75cmHg 1 若保持气体的温度不变 从 U 形管左侧管口处缓慢地 再注入 25cm 长的水银柱 则管内空气柱长度为多少 2 为了使 这段空气柱长度恢复到 15cm 且回到 A B 两点之间 可以向 U 形管再注入一些 水银 且可改变气体的温度 应从哪一侧管口注人多长水银柱 气体的温度变为多 少 B B 气体的压强与体积的关系气体的压强与体积的关系 课堂基础训练课堂基础训练 1 B 2 AC 3 AD 4 B 5 C 6 B 7 8 P1 76cmHg P2 51cmHg P3 63 5cmHg P4 51cmHg P5 101cmHg 9 L 81 5cm