高中物理 8.2《气体的等容变化和等压变化》课件6 新人教版选修33.ppt

例1 如图8 2 3所示甲 乙为一定质量的某种气体的等容或等压变化图象 关于这两个图象的正确说法是 a 甲是等压线 乙是等容线b 乙图中p t线与t轴交点对应的温度是 273 15 而甲图中v t线与t轴的交点不一定是 273 15 c 由乙图可知 一定质量的气体 在任何情况下都是p与t成直线关系d 乙图表明随温度每升高1 压强增加相同 但甲图随温度的升高压强不变 思路点拨 v t线或p t线特点 可先由v t p t及t t 273 15推出v t及p t的函数关系 再加以判定 自主解答 选a d 由查理定律p ct c t 273 15 及盖 吕萨克定律v ct c t 273 15 可知 甲图是等压线 乙图是等容线 故a正确 由 外推法 可知两种图线的反向延长线与t轴的交点温度为 273 15 即热力学温度的0k 故b错 查理定律及盖 吕萨克定律是气体的实验定律 都是在温度不太低 压强不太大的条件下得出的 当压强很大 温度很低时 这些定律就不成立了 故c错 由于图线是直线 故d正确 变式训练 一定质量的某种气体在等容变化过程中 已知0 的压强为p0 求温度为t 时压强为多大 并判断温度每上升1 压强增加数值有何特点 解析 设温度为t 时压强为p 由查理定律知即所以变形得即温度每升高1 压强增加数值相等 为0 压强的答案 数值相等 为0 压强的 例2 如图8 2 5所示 两端封闭粗细均匀 竖直放置的玻璃管内有一段长为h的水银柱 将管内气体分为两部分 已知l2 2l1 若使两部分气体同时升高相同的温度 管内水银柱将如何运动 设原来温度相同 思路点拨 本题可按以下思路进行解题 标准解答 此类问题的解答方法一般有 假设法 和 极限法 两种 假设法 先假设管内水银柱相对玻璃管不动 即两段空气柱体积不变 用查理定律求得两气柱压强增量 p1和 p2 进而比较压强增量的大小 若 p1 p2 水银柱不会移动 若 p1 p2 水银柱向上移动 若 p1 p2 即p1比p2减小得快时 水银柱向下移动 当 p1 p2 即p2比p1减小得快时 水银柱向上移动 由查理定律的公式和等容图线可判断 因此此题的假设法从两个方面来解 1 利用公式 由查理定律 对于上段气柱有 p2 t2 p2 t2 得p2 p2t2 t2 p2 p2 p2 p2t2 t2 p2 即 p2 t2p2 t2 同理对于下段气柱可得 p1 t1p1 t1 因为p1 p2 h p2 t1 t2 t1 t2 所以 p1 p2 即水银柱向上移动 2 利用图象 首先在同一p t图线上画出两段气柱的等容图线 如图所示 由于两气柱在相同温度t1下压强不同 所以它们等容线的斜率也不同 气柱l1的压强较大 等容线的斜率也较大 从图中可以看出 当两气柱升高相同温度 t时 其压强的增量 p1 p2 所以水银柱向上移动 极限法 1 由于管上段气柱压强p2较下段气柱压强p1小 设想p2 0 即管上部认为近似为真空 于是立即得到 温度t升高 水银柱向上移动 2 假设两部分气体温度降低到0k 则上下两部分气体的压强均为零 故降低相同温度时水银柱下降 那么升高相同温度水银柱会上升 变式训练 如图8 2 6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 解析 选a 由 可知 p 所以a部分气体压强减小的多 水银柱将向左移 1 对于一定质量的气体 在体积不变时 压强增大到原来的二倍 则气体温度的变化情况是 a 气体的摄氏温度升高到原来的二倍b 气体的热力学温度升高到原来的二倍c 气体的摄氏温度降为原来的一半d 气体的热力学温度降为原来的一半 解析 选b 一定质量的气体体积不变时 压强与热力学温度成正比 即 得 b正确 2 2010 临汾高二检测 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 a v1 v2b v1 v2c v1 v2d 无法确定 解析 选a 由盖 吕萨克定律可知 v1 v2 3 粗细均匀 两端封闭的细长玻璃管中 有一段水银柱将管中气体分为a和b两部分 如图8 2 7所示 已知两部分气体a和b的体积关系是vb 3va 将玻璃管两端空气均升高相同温度的过程中 水银柱将 a 向a端移动b 向b端移动c 始终不动d 以上三种情况都有可能 解析 选c 设水银柱不移动 由查理定律可知 t t p相同 p相同 所以水银柱不移动 c对 4 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 273 n b 273 1 n n c 273 n 1 n d 273n n 1 解析 选c 0 时的体积为v0 温度t0 273k 设此时温度t 273 t 则体积 由盖 吕萨克定律 得 整理得t 273 n 1 n 故选c 5 某登山运动员在一次攀登珠穆朗玛峰的过程中 他手表的表面玻璃突然爆裂 而这时手表没有受到任何撞击 通过调查发现该手表的出厂参数为27 时表内气体压强为1 105pa 当内外压强差超过6 104pa时 手表表面玻璃可能爆裂 若已知当时气温是 13 那么手表表面玻璃爆裂时表内气体压强为多少 解析 由查理定律可得 答案 8 7 104pa 一 选择题 本大题共5小题 每小题5分 共25分 每小题至少一个选项符合题意 1 2010 东营高二检测 一定质量的气体 在体积不变时 温度由50 加热到100 气体的压强变化情况是 a 气体压强是原来的2倍b 气体压强比原来增加了c 气体压强是原来的3倍d 气体压强比原来增加了 解析 选d 根据查理定律得 即压强变为原来的倍 气体压强比原来增加了 所以正确答案为d 2 如图1所示是一定质量的气体从状态a经b到状态c再到状态a的p t图象 由图可知 a va vbb vb vcc vb vcd va vc 解析 选a a沿直线到b是等容过程 因此va vb 故a项正确 连接oc可知 直线oc的斜率比直线ob的斜率小 因此vb vc va vc 故b c d均错误 3 一定质量的理想气体v t图象如图2所示 在气体由状态a变化到状态b的过程中 气体的压强 a 一定不变b 一定减小c 一定增加d 不能判定怎样变化 解析 选d 若ba的延长线交于t轴上 273 15 则是等压变化 气体压强一定不变 若与t轴交点位于 273 15 的右方 则气体的压强一定减小 若与t轴交点位于 273 15 的左方 则气体的压强一定增大 4 对于一定质量的气体 以下说法正确的是 a 气体做等容变化时 气体的压强和温度成正比b 气体做等容变化时 温度升高1 增加的压强是原来压强的1 273c 气体做等容变化时 气体压强的变化量与温度的变化量成正比d 由查理定律可知 等容变化中 气体温度从t1升高到t2时 气体压强由p1增加到p2 且p2 p1 1 t2 t1 273 解析 选c 一定质量的气体做等容变化 气体的压强跟热力学温度成正比 跟摄氏温度不成正比关系 选项a错 根据公式pt p0 1 t 273 其中p0是0 时的压强 b选项错误 由公式得选项c正确 d项中得故d项错误 5 2010 海口高二检测 如图3 某同学用封有气体的玻璃管来测绝对零度 当容器水温是30刻度线时 空气柱长度为30cm 当水温是90刻度线时 空气柱的长度是36cm 则该同学测得的绝对零度相当于刻度线 a 273b 270c 268d 271 解析 选b 由等压变化知所以有 即 t 300 所以绝对零度应是30 300 270 b对 二 计算题 本大题共3小题 共25分 6 6分 汽车行驶时轮胎的胎压太高容易造成爆胎事故 太低又会造成耗油量上升 已知某型号轮胎能在 40 90 范围内正常工作 为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过3 5atm 那么 在t 20 时给该轮胎充气 充气后的胎压最大为多少 设轮胎的体积不变 解析 对于胎内气体t1 273 20 k 293kt2 273 90 k 363kp2 3 5atm由查理定律得p1 2 83atm 答案 2 83atm 7 9分 一定质量的空气 27 时的体积为1 0 10 2m3 在压强不变的情况下 温度升高100 时体积是多大 解析 一定质量的空气 在等压变化过程中 可以运用盖 吕萨克定律求解 空气的初 末状态参量分别为初状态 t1 273 27 k 300k v1 1 0 10 2m3 末状态 t2 273 27 100 k 400k 由盖 吕萨克定律得气体温度升高100 时的体积为答案 1 33 10 2m3 8 10分 图4如图4所示 汽缸中封闭着温度为100 的空气 一重物用绳索经滑轮跟汽缸中活塞相连接 重物和活塞都处于平衡状态 这时活塞离汽缸底的高度为10cm 如果缸内空气变为0 重物将上升多少厘米 解析 汽缸中气体发生的是等压变化 初状态v1 10s t1 373k 末状态v2 ls t2 273k 由 得v2 7 32s 即活塞到缸底的距离为7 32cm 所以重物将上升 l 10 7 32 cm 2 68cm 答案 2 68cm 1 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 选c d 假设升温后 水银柱不动 则压强要增加 由查理定律有 压强的增加量 而各管原来p相同 所以 p 即t高 p小 也就可以确定水银柱应向温度高的方向移动 故c d项正确 2 如图所示 为一定质量的理想气体的p 1 v图象 图中bc为过原点的直线 a b c为气体的三个状态 则下列说法中正确的是 a ta tb tcb ta tb tcc ta tb tcd ta tb tc 解析 选a 由题图可知a b为等容变化 根据查理定律 知pa pb ta tb 由b c为等温变化 即tb tc 所以ta tb tc 选项a正确 3 某水银气压计的玻璃管顶部高出水银槽液面1m 如图所示 因上部混入少量空气 使其读数不准 当气温为27 时 标准气压计读数为76cmhg时 该气压计读数为70cmhg 若在气温为 3 时 用该气压计测量气压 读数仍为70cmhg 则实际气压为多少cmhg 解析 初态 p1 76 70 cmhg 6cmhg t1 300k末态 p2 p0 70 cmhg t2 270k由查理定律得 p0 75 4cmhg 答案 75 4cmhg 4 电灯泡内充有氮 氩混合气体 如果要使灯泡内的混合气体在500 时的压强不超过一个大气压 则在20 的室温下充气 电灯泡内气体压强至多能充到多少 解析 忽略灯泡容积的变化 气体为等容变化 找出气体的初 末状态 运用查理定律的两种表述皆可求解 解法一 灯泡内气体初 末状态的参量为气体在500 时 p1 1atm t1 273 500 k 773k 气体在20 时 热力学温度为t2 273 20 k 293k 由查理定律得解法二 设t1 500 时气体的压强为p1 t2 20 时气体的压强为p2 0 时气体的压强为p0 由查理定律可得 所以故答案 0 38atm 5 如图 甲 是一定质量的气体由状态a经过状态b变为状态c的v t图象 已知气体在状态a时的压强是1 5 105pa 1 说出