气体的等温变化习题课课件-高二下学期物理人教版选择性

第二章

气体、固体和液体第2节气体的等温变化学习目标1.理解一定质量的气体，在温度不变的情况下压强与体积的关系。2.学会通过实验的方法研究问题，探究物理规律，学习用电子表格与图像对实验数据进行处理与分析，体验科学探究过程。3.理解气体等温变化的p-V图像的物理意义。4.学会用玻意耳定律计算有关的问题。核心素养呈现气体的等温变化物理观念玻意耳定律科学思维p-V

图像气体压强的计算科学探究探究气体等温变化的规律科学态度与责任应用玻意耳定律解决实际问题封闭气体压强的计算设外界大气压强为p0，玻璃管横截面积为S，求下面几种情况下被密封气体的压强p。注意：①密封气体内部包括与液面接触外压强处处相同②上面压强单位是Pa，如果用cmHg表示压强有时也写成：p=p0+h或者p=p0-h的形式，比如60cmHg，甚至1.2atmhpSmgp0Shp0SmgpS封闭气体压强的计算设外界大气压强为p0，玻璃管横截面积为S，求下面几种情况下被密封气体的压强p。利用连通器原理液体在同一深度处压强大小相同可知1位置和2位置压强大小相等，等价于求3位置的压强。hh1212等价等价hh331封闭气体压强的计算设外界大气压强为p0，玻璃管横截面积为S，求下面几种情况下被密封气体的压强p。利用连通器原理液体在同一深度处压强大小相同可知1位置和2位置压强大小相等，等价于求3位置的压强。hh1212等价等价hh332设外界大气压强为p0，玻璃管横截面积为S，求下面几种情况下被密封气体的压强p。hpSmgp0Shp0SmgpSaθl封闭气体压强的计算一气缸用活塞密封了一部分气体处于平衡状态，设外界大气压强为p0，活塞横截面积为S，质量为m，缸体质量为M，求下面几种情况下被密封气体的压强p。pSmgp0Sp0SMgpSp0SmgpSp0SmgpS封闭气体压强的计算典例剖析【例1】如图所示,竖直静止放置的倒U形管,左端开口,右端封闭,管内有a、b两段水银柱,将A、B两段空气柱封闭在管内。已知水银柱a长h1,水银柱b两个液面间的高度差为h2,大气压强为p0,则空气柱A、B的压强分别是多少(已知重力加速度为g,水银的密度为ρ)答案:p0-ρgh1p0-ρg(h1+h2)

学以致用1.如图所示,活塞的质量为m,缸套的质量为m',通过弹簧静止吊在天花板上,汽缸内封住一定质量的气体,缸套和活塞间无摩擦,活塞横截面积为S,大气压强为p0,重力加速度为g,则封闭气体的压强p为(

)答案:C对玻意耳定律的理解及应用问题探究在一个恒温池中,一串串气泡由池底慢慢升到水面,有趣的是气泡在上升过程中,体积逐渐变大,到水面时就会破裂。(1)上升过程中,气泡内气体的温度会发生改变吗气泡内气体的压强怎么改变(2)气泡在上升过程中体积为何会变大为什么气泡到达水面会破提示:(1)因为是在恒温池中,所以气泡内气体的温度保持不变。压强逐渐变小。(2)由玻意耳定律pV=C可知,气体的体积增大,压强变小。因为气泡内外压强不相等,所以会破。对玻意耳定律的理解及应用归纳总结1.成立条件:玻意耳定律p1V1=p2V2是实验定律,只有在气体质量一定、温度不变的条件下才成立。2.玻意耳定律的数学表达式pV=C中的常量C不是一个普适常量,它与气体的种类、质量、温度有关,对一定质量的气体,温度越高,该常量C越大。

典例剖析【例2】

(2022·广东卷)玻璃瓶可作为测量水深的简易装置。如图所示,潜水员在水面上将80mL水装入容积为380mL的玻璃瓶中,拧紧瓶盖后带入水底,倒置瓶身,打开瓶盖,让水进入瓶中,稳定后测得瓶内水的体积为230mL。将瓶内气体视为理想气体,全程气体不泄漏且温度不变。大气压强p0取1.0×105Pa,重力加速度g取10m/s2,水的密度ρ取1.0×103kg/m3。求水底的压强p和水的深度h。答案:2.0×105Pa

10m

学以致用2.(2022·广东佛山一中高二期中)如图所示,自动洗衣机洗衣缸与外界相通,底部与竖直均匀细管相通,细管导热良好,上部封闭,并与压力传感器相接。洗衣缸进水时,细管中的空气被水封闭,随着洗衣缸中水面的上升,细管中的空气被压缩,当细管中空气压强达到一定数值时,压力传感器使进水阀门关闭,这样就可以自动控制进水量。刚刚进水时细管中被封闭空气柱长度为50cm,压强为大气压强p0=1.0×105Pa,水的密度ρ=1.0×103kg/m3,重力加速度g取10m/s2。当空气柱被压缩到48cm长时,压力传感器关闭洗衣机进水阀门,此时洗衣缸内水位高度约为(

)A.42cm B.48cmC.44cm D.46cm答案:C解析:压力传感器关闭洗衣机进水阀门,此时管内气体的压强为p=p0+ρg(h-l1+l2),则由玻意耳定律可知p0l1S=[p0+ρg(h-l1+l2)]l2S,解得h=44

cm,选项C正确。3.(2022·广东潮州高二期末)有一质量为m1的汽缸,用质量为m2的活塞封着一定质量的理想气体,当汽缸水平横放时,汽缸内空气柱长为l0(如图甲所示),现把汽缸竖直放在水平地面上并保持静止(如图乙所示)。已知大气压强为p0,重力加速度为g,活塞的横截面积为S,它与汽缸之间无摩擦且不漏气,气体温度保持不变。甲乙学以致用(1)求竖直放置时汽缸内的压强。(2)求竖直放置时汽缸内空气柱长度。气体等温变化的图像及应用问题探究(1)若实验数据呈现气体体积减小、压强增大的特点,能否断定压强与体积成反比(2)如图所示,p-图像是一条过原点的直线,能直观描述压强与体积的关系,为什么直线在原点附近要画成虚线

典例剖析【例3】

下图是一定质量的某种气体由状态A变到状态B再变到状态C的过程,A、C两点在同一条等温线上,则此变化过程中(

)A.从A到B的过程,温度升高B.从B到C的过程,温度升高C.从A到C的过程,温度先降低再升高D.从A到C的过程中温度保持不变答案:A

学以致用4.(2022·河北藁城新冀明中学高二检测)右图是一定质量的理想气体的p-V图像,A、B是双曲线上的两点,△OAC和△OBD的面积分别为S1和S2,则(

)A.S1<S2B.S1=S2C.S1>S2D.S1与S2的大小无法确定答案:B归纳总结1.一定质量的气体,其等温线是双曲线的一支,双曲线上的每一个点均表示一定质量的气体在该温度下的一个状态,而且同一条等温线上每个点对应的p、V坐标的乘积都是相等的,如图甲所示。甲气体等温变化的图像及应用2.玻意耳定律pV=C(常量),其中常量C不是一个普适常量,它随气体温度的升高而增大,温度越高,常量C越大,等温线离坐标轴越远。如图乙所示,4条等温线的关系为T4>T3>T2>T1。乙1.如图所示,U形管封闭端内有一部分气体被水银封住,已知大气压为p0,则被封部分气体的压强p为(

)A.p0+ρgh2B.p0-ρgh1C.p0-ρg(h1+h2)D.p0+ρgh2-ρgh1答案:B解析:由连通器原理,等高处压强相等,即p+ph1=p0,则p=p0-ρgh1,选项B正确。随堂训练2.(2023·上海静安区二模)如图所示,一端开口的U形管内装有水银,开口向下竖直放置时左侧水银面更低,右侧封有一段气柱压强为p气,保持温度不变,在左侧K处开一小孔后(

)A.仅K点下方的水银全部流出,p气增大B.仅K点下方的水银全部流出,p气减小C.左侧虚线下方的水银全部流出,p气减小D.左侧虚线下方的水银全部流出,p气增大答案:A随堂训练3.一定质量的气体,压强为3×105Pa,保持温度不变,当压强减小了2×105Pa时,体积变化了4L,则该气体原来的体积为(

)答案:B解析:设原来的体积为V,则3×105

Pa·V=(3×105

Pa-2×105

Pa)(V+4

L),得V=2

L,选项B正确。随堂训练4.如图所示,一定质量的理想气体,从状态1变化到状态2,其p-图像为倾斜直线,下列选项正确的是(