高考物理总复习第50讲气体试验定律理想气体气体热现象的微观意义讲义

1、教学资料范本高考物理总复习第50讲气体实验定律理想气体气体热现象的微观意义讲义编辑：时间：1 / 11第50讲 气体实验定律 理想气体 气体热现象的微观意义考情剖析考纲要求考查年份考查详情能力要求气体实验定律、 理想气体I14年T12A(1)一选择，考查对理 想气体的理解理解15年T12A(3)一计算，考查玻意 耳定律应用数学处理物 理问题16年T12A(2)一填空，考查气体 实验定律理解17年T12A(1)一选择，考查气体 状态父化图象理解分子热运动速率的统计分布规律，I,14年,T12A(2)一填空，考查分子平均动能与温度的关系,分析综合16年,T12A(2)填空，考查分子速率分布图象的理

2、解,理解气体压强的微观解释，I ,15年，T12A(2)一填空，考查气体压强的微观解释，理解弱项清单，气体分子热运动速率分布的统计规律(将分布图中的峰值大小误以 为是温度的高低)，气体压强的微观解释.知识整合旧、气体的三个实验定律.等温变化一一玻意耳定律(i)内容：一定质量的某种气体，在 不变的情况下,成.这个规律称定律.2 / 11I 1(2)等温变化的表达式：px V或pV= C(C为常量)或p iV1 = p2上(p 1、Vi和p2、V2分别表小气体在初、末两种不同状 态下的压强和体积).等容变化一一查理定律(1)内容：一定质量的某种气体，在 不变的情况下，。成.这个规律称定律.(2)等

3、容变化的表达式：p5 p= CT(CW量)或*制(pi、Ti和p2、T2分别表示气体在初、末两种不同状态下的压强和温度 ).等压变化一一盖吕萨克定律(1)内容：一定质量的某种气体，在 不变的情况下，。成.这个规律称定律.V1 V2(2)等压变化的表达式：VxT、V= CT(CJ常量)或 不=工(V1、T1和V2、T2分别表示气体在初、末两种不同状态下的体积和温度 ).二、理想气体的状态方程.理想气体(1)宏观上讲，理想气体是一种理想化模型，是对在温度不低于零下几十摄 氏度、压强不超过大气压的几倍时的实际气体的科学抽象，始终遵守气体实验定 律的气体.(2)微观上讲，理想气体分子本身与分子间距离相

4、比可以忽略不计，分子问 除碰撞外无其他作用力，理想气体的分子势能为零，内能等于分子的总动能.理想气体的状态方程(1)一定质量的理想气体状态方程： 或:(2)三个气体实验定律可看作一定质量理想气体状态方程的特例.三、气体分子动理论和气体压强.分子热运动速率的统计分布规律(1)气体分子之间的距离大约是分子直径的10倍，气体分子之间的作用力十 分,可以忽略不计且气体分子向各个方向运动的机会 .(2)气体分子的速率分布，表现出“ :的统计分布规律.温度 升高时，速率大的分子数目 ,速率小的分子数目 ,分子的平均 速率.气体压强及气体实验定律的微观解释(1)气体压强产生的原因：由于大量分子无规则地运动而

5、碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁 的压力叫做气体的压强.决定气体压强大小的因素a.宏观上：决定于气体的 ?口.b.微观上：决定于分子的 ?口(2)气体实验定律的微观解释3 / 11等温变化：一定质量的理想气体，温度保持不变，体积增大时，压强 ,原因是：等容变化：一定质量的理想气体，体积保持不变，温度增大时，压强 ,原因是：等压变化：一定质量的理想气体，压强保持不变，温度增大时，体积 ,原因是：方法技巧考点1 三个实验定律、理想气体及状态方程定律变化过程f质量气体的两条 图线图线特点玻总耳定律等温变化囚1.等温变化在p-V图 中是双曲线，由pV= nRT,砒大，pVfi 越大

6、，所以，远离原 点的等温线的温度越 高，即丁2。.一 I、八，12.等温变化在p-v 图中是通过原点的直 线.T大，斜率大，所以丁2 Tl.查理定律等谷变化冈1.等容变化在p-t图 中是通过t轴上一273C的直线.由于在 同一温度（如0 C）下 ,同一气体的压强大 时，体积小，所以V 1V2.2.等容变化在p-T图 中是通过原点的直线 .体积大时，斜率小4 / 11,所以 V1V2.盖吕萨克定律等压义化a1.等压变化在V-t图 中是通过t轴上一273 C的直线，由于在同 一温度卜，同一气体 的体积大时，压强小,所以 P1P2.2.等压变化在V-T图 中是通过原点的直线 .压强大时斜率小，所以P

7、 1P2.理想气体状态方程pV/T=C【典型例题11有一传热良好的圆柱形气缸置于水平地面上，并用一光滑的质量为M舌塞密封一定质量的理想气体，活塞面积为S.开始时汽缸开口向上如图甲，已知外界大气压 强P o,被封气体的体积V0.(1)求被封气体的压强：(2)现将汽缸倒置如耳乙,待系统重新稳定后，活塞移动的距离是多少?IW I.如图所示，在两端封闭的均匀半圆管道内封闭有理想气体，管内有不计质量可自由移动的活塞P,将管内气体分成两部分，其中0%管道的水平直径的夹角9 = 45 .两部分气体的温度均为T 0=300 K,压强均为p 0= 1.0X105Pa现对管道左侧气体缓慢加热，管道右侧气体温度保持

8、不变，当可动活塞暇慢移动到管道最低点时(不计摩擦)，求：管道右侧气体的压强;5 / 11IW I.（17年苏北四市三模）如图所示，一导热性能良好，内壁光滑的气缸竖直放置， 用不漏气的轻质活塞封闭一定质量的理想气体，固定导热隔板上有一小孔，将 A 、B两部分气体连通，已知活塞的横截面积为 S,初始时A、B两部分体积相同，温 度为T0,大气压强p 0.（1）若缓慢加热气体，使A B两部分体积之比达到2： 1,求此时的温度T 1； （2）保持气体温度T 0不变，在活塞上施加一竖直向下的推力，缓慢推动活塞,当A、B两部分体积之比为1 ： 2时，求气体的压强p和所加推力大小F.区1考点2 对气体分子运动

9、和气体压强的理解.气体分子间距较大，分子力可以忽略，因此分子间除碰撞外不受其他力 的作用，故气体能充满它能达到的整个空间.分子做无规则的运动，速率有大有小，且一直在变化，大量分子的速率 按“中间多，两头少”的规律分布.温度升高时，速率小的分子数减小，速率大的分子数增多，分子的平均 速率将增加，速率分布规律仍然呈现“中间多，两头少”分布图象.气体压强是大量分子频繁地碰撞器壁产生的.气体的压强大小与温度和体积有关.单位体积内分子数越多，分子在单 位时间内对单位面积器壁碰撞的次数就越多，压强就越大；温度越高，气体分子 运动的平均动能就越大，每个分子对器壁碰撞的作用力就越大，压强就越大.气体压强的确定

10、要根据气体所处的外部条件，往往需要利用跟气体接触 的液柱和活塞等物体的受力和运动情况计算.【典型例题2】（17年苏北四市联考）如图为密闭钢瓶中的理想气体分子在两种不同温度下的速率 分布情况，可知，一定温度下气体分子的速率呈现分布规律；T1温度下气体分子的平均动能 （选填“大于”、“等于”或“小于” ）T 2 温度下气体分子的平均动能.6 / 11【学习建议】理解分子热运动速度分布的统计规律，由线状分布到柱状分布，其峰值并不是温 度的高低.【典型例题3】（选填“减（17年南京一模）如图所示，导热性能良好的气缸开口向下，缸内用活塞封闭一定 质量的理想气体，活塞在气缸内可以自由滑动且不漏气，具下方用

11、细绳吊着砂桶 ,系统处于平衡状态.现砂桶中的细沙不断流出，这一过程可视为一缓慢过程， 且环境温度不变，则在此过程中气缸内气体分子的平均速率小”、“不变”、“增大”），单位时间单位面积缸壁上受到气体分子撞击的次 数（选填“减少”、“不变【学习建议】理解温度是分子平均动能的标志，压强的微观上是由平均动能和数密度决定，宏 观上是由温度和体积决定.当堂检测 1.（多选）下列对理想气体的理解，正确的有（A.理想气体实际上并不存在，只是一种理想模型B.只要气体压强不是很高就可视为理想气体C. 一定质量的某种理想气体的内能与温度、体积都有关D.在任何温度、任何压强下，理想气体都遵循气体实验定律.如图所示，一

12、定质量的某种气体的等压线，等压线上的 a、b两个状态比 较，下列说法正确的是（）7 / 11第2题图A.在相同时间内撞在单位面积上的分子数 b状态较多B.在相同时间内撞在单位面积上的分子数 a状态较多C.在相同时间内撞在相同面积上的分子数两状态一样多D,单位体积的分子数两状态一样多.(多选)氧气分子在0 C和100 C温度下单位速率间隔的分子数占总分子 数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示.下列说法正确的是 ()a第3题图A.图中两条曲线下面积相等B.图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形C.图中实线对应于氧气分子在100 C时的情形D.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数

13、目E.与0 C时相比，100 C时氧气分子速率出现在0400 m/ s区间内的分子数占总分子数的百分比较大.给某包装袋充入氮气后密封，在室温下，袋中气体压强为1个标准大气压、体积为1 L,将其缓慢压缩到压强为2个标准大气压时，气体的体积变为0.45 L.请通过计算判断该包装袋是否漏气？.如图所示，一圆柱形绝热气缸竖直放置，通过绝热活塞封闭着一定质量 的理想气体，活塞的质量为m横截面积为S,与容器底部相距h.现通过电热丝缓 慢加热气体，当活塞上升高度h,此时气体的温度为T 1.已知大气压强为P 0,重力 加速度为g,不计活塞与气缸的摩擦.求：(1)加热过程中气体对外界做的功；(2)现停止对气体加

14、热，同时在活塞上缓慢添加砂粒，当添加砂粒的质量为m0时，活塞恰好回到原来的位置，求此时气体的温度.8 / 11第5题图9 / 11第50讲气体实验定律、理想 气体、气体热现象的微观意义知识整合 基础自测一、1.温度压强体积反比玻意耳.(1)体积压强温度.(1)压强体积温度p1V1 p2V2 pV正比查理 正比盖吕萨克T1 T2 T三、1. (1) 微弱均等(2)中间多，两头少增加减少增大2.(1)单位面积上a.温度 体积 b,平均动能 分子的密集程度(2)减小温度相同，分子的平均动能相同，体积增大时，单位体积内的分子数减小，所以气体压强减小增大单位体积内的分子数不变，温度增大，分子的平均动能增

15、大，所以气体压强增大增大 温度增大，分子的平均动能增大，若要维持压强不变，单位体积内的分子数需要 减少，所以体积增大方法技巧典型例题1”P0ss2MgV0(p0S- MO S(1)对活塞受力分析：Mg+ pS= pS得P =M什 p0SS-;(2)气缸倒置后，对活塞受力分析得:M什 p1S= pS所以 p1 =p0S- Mg一s对封闭气体运用玻玛定律pV)= p1V1,(p0S+ Mg V0p0S- Mg，所以AhV1-V0 2MgV0 = _ = S(p0S- M。S.变式训练1 (1)1.5 X 105 Pa (2)900 K【解析】(1)对于管道右侧气体，由于气体做等温变化 p0M =

16、P2M, %=2V1解得p0VTT03p2 V2=T ，M分气体的压强p2p2=1.5X105 Pa. (2)对于管道左侧气体，根据理想气体状态方程，有= 2V/当活塞噌动到最低点时，对活塞P受力分析可得出两部变式训练2 . 3丁01pcS【解析】设B的体积为V,则初状态AB总体积2V 3V3_2 V,末状态总体积为3 V,等压变化有 而=7计算得出丁1=丁010 / 11(2)气体作等温压缩后，A的体积变为V/2 ,等温变化有5 2V= p g41 一VS出p=/期由平衡条件有PS= P0S+ F彳4F= -P0S. 33典型例题2 中间多、两头少 小于 【解析】由图可以知道，两种温度下气体

17、分子速率都呈现“中间多、两头少”的分布特点.因为Ti时速率较低的气体分子占比例较大，则说明 Ti温度下气体分子的平均动 能小于T温度下气体分子的平均动能.典型例题3 不变 增加 【解析】因温度不变，分子的平均动能不变，则气体的平均速率不变；以活塞和沙桶整体为研究对象，设总质量为 m,有pS+ m( poS细沙流出后，则p增大，因为平均速率不变，根据压强的微观含义可以知道，单 位时间单位面积器壁上受到气体分子撞击的次数增加.当堂检测AD【解析】理想气体是对压强不是很高，温度不是很大的实际气体的抽象，是理想化模型，ADtB昔.理想气体的气体分子间无作用力，不存在分子势能，故理想气体的内能取决于气体

18、的温度，与体积无关，C昔.B【解析】等压变化，而b状态的体积大于a状态的体积，则b状态的分子密集程度小于a状态 的分子密集程度，同时，a状态的温度低，气体分子的平均动能小，分子对容器 的碰撞作用力小，a状态下在相同时间内撞在单位面积上的分子数 a状态较多，才 可能使压强相同；故选B.ABC【解析】两条曲线下的面积相等均为1, A寸.温度越高分子运动越剧烈，分子平均动能越 大，则知图中虚线表示0 C时氧气分子的分子数速率分布，实线表示100 C时氧 气分子的分子数速率分布，即虚线对应的氧气分子平均动能小，故B、C项正确.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子占总分子数的比例，并非分子数目， D昔.由图象知0 C时氧气分子速率出现在0400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大，E错.漏气 【解析】P0V0 = PiM,代入数据得M = 0.5若不漏气，设加压后的