第15章　第80讲　气体的性质-2027版高考物理一轮复习课件

第十五章热学第80讲气体的性质学习目标命题热点(1)掌握气体压强的计算方法。(2)知道气体实验定律和理想气体状态方程。(3)利用气体实验定律和理想气体状态方程解决实际问题。三个实验定律和理想气体状态方程的应用在高考中考查频率较高，经常在单一气体多过程问题中进行考查。考点一考点二考点三提能训练练案[80]考点一气体压强的计算1．常用单位及换算关系(1)国际单位制单位：________，符号：Pa,1Pa＝1N/m2。(2)常用单位：____________(atm)；厘米汞柱(cmHg)。(3)换算关系：1atm＝_____cmHg＝1.013×105Pa≈1.0×105Pa。帕斯卡标准大气压762．封闭气体压强求法(1)气体处于平衡状态力平衡法选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得气体的压强等压面法在连通器中，同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等。液体内深h处的总压强p＝p0＋ρgh，p0为液面上方的压强液片法选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，得到液片两侧压强相等方程，求得气体的压强(2)气体处于非平衡状态选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象，进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程求解。平衡状态下气体压强的求法考向1若已知大气压强为p0，液体密度均为ρ，重力加速度为g，图甲、乙中汽缸横截面积为S，不计摩擦力，下列图中各装置均处于静止状态，求各装置中被封闭气体的压强。己：pa＝p0＋ρg(h2－h1－h3)pb＝p0＋ρg(h2－h1)题图乙：选活塞为研究对象，受力分析如图(b)所示由平衡条件，有p乙S下sinα＝p0S上＋FN＋mg，FN＝Mg，S下sinα＝S上，S下为活塞下表面面积，S上为活塞上表面面积，即S上＝S，题图丙中，以B液面为研究对象，由平衡条件有p丙S＋ρghS＝p0S，所以p丙＝p0－ρgh题图丁中，以A液面为研究对象，由平衡条件有p丁S＝p0S＋ρgh1S所以p丁＝p0＋ρgh1题图戊中，以B液面为研究对象，由平衡条件有p戊S＋ρghsin60°·S＝p0S题图己中，从开口端开始计算，右端大气压强为p0，同种液体同一水平面上的压强相同，所以b气柱的压强为pb＝p0＋ρg(h2－h1)，故a气柱的压强为pa＝pb－ρgh3＝p0＋ρg(h2－h1－h3)。加速运动系统中封闭气体压强的求法考向2[解析]

以水银柱和玻璃管为研究对象，根据牛顿第二定律得(m1＋m2)gsin30°－μ(m1＋m2)·gcos30°＝(m1＋m2)a考点二气体实验定律理想气体状态方程1．气体实验定律名称项目玻意耳定律查理定律盖—吕萨克定律成立条件质量一定，______不变质量一定，______不变质量一定，______不变温度体积压强2．理想气体状态方程(1)理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从_______________的气体。①理想气体不考虑分子间作用力，不存在____________，内能只与______有关，与体积无关。②实际气体(特别是不易液化的气体)在压强不太大，温度不太低时可看作理想气体。气体实验定律分子势能温度C(常量)2．理想气体是一种假想的物理模型，实际上并不存在。(

)3．一定质量的理想气体，温度升高时压强一定增大。(

)√√ד玻璃管液封”模型考向1[规律方法]

应用气体实验定律或理想气体状态方程的基本思路跟

踪

训

练1．如图所示，高为16cm的两相同玻璃管竖直放置，下端连通，左管上端封闭，右管上端开口。右管中有高为4cm的水银柱封闭了一部分气体，水银柱上表面离管口的距离为10cm。管底水平连接段的体积可忽略，大气压强p0＝76cmHg。若从右侧端口缓慢注入水银(与原水银柱之间无气隙)，恰好使水银柱下端到达右管底部，整个过程中，管内气体的温度不变，则该过程中注入右管中水银柱的高度为(

)A．6cm B．8cmC．10cm D．12cm[答案]

C[解析]

开始时左管气体压强p＝p0＋ph＝80cmHg，水银柱恰好到底部时，根据玻意耳定律，有p(2L－14cm)＝p′L，可得p′＝90cmHg，再根据压强关系p′＝p0＋ph′，可得h′＝14cm，则应注入右管中水银柱的高度为10cm，故选C。“汽缸活塞”模型考向2

(2026·安徽合肥开学考试)某同学设计的超重报警装置示意图如图所示。长度L＝20cm、导热性能良好的薄壁容器水平固定，开口向右。厚度不计的轻质活塞将一定质量的理想气体封闭在容器内，活塞通过水平轻绳跨过滑轮与重物相连，预警传感器固定在距离容器开口L0＝10cm处。不挂重物时封闭气体的长度L1＝5cm。轻绳上挂上质量m＝10kg的重物，一段时间后活塞重新静止于预警传感器处，系统发出超重预警。已知环境温度T0＝300K，大气压强恒为p0＝1.0×105Pa，重力加速度大小g＝10m/s2，不计一切摩擦。(1)求活塞的横截面积S；(2)若仅环境温度变为T1＝270K，求系统发出超重预警时重物的质量m′。[答案]

(1)2×10－3m2

(2)11kg[解析]

(1)气体发生等温变化，则有p0L1S＝p1(L－L0)S对活塞受力分析有p1S＋F1＝p0S对重物受力分析有F1＝mg解得S＝2×10－3m2。解得p2＝4.5×104Pa此时对重物和活塞整体有p2S＋m′g＝p0S解得m′＝11kg。跟

踪

训

练2．(2025·海南卷·17题)竖直放置的汽缸内，活塞横截面积S＝0.01m2，活塞质量不计，活塞与汽缸无摩擦，最初活塞静止，缸内气体T0＝300K，V0＝5×10－3m3，大气压强p0＝1×105Pa，g＝10m/s2。(1)若加热活塞缓慢上升，体积变为V1＝7.5×10－3m3，求此时的温度T1；(2)若往活塞上放m＝25kg的重物，保持温度T0不变，求稳定之后，气体的体积V2。[答案]

(1)450K

(2)4×10－3

m3代入数值解得T1＝450K。(2)设稳定后气体的压强为p2，根据平衡条件有p2S＝p0S＋mg分析可知初始状态时气体压强与大气压相等为p0，整个过程根据玻意耳定律p0V0＝p2V2联立解得V2＝4×10－3m3。考点三气体实验定律的微观解释1．玻意耳定律的微观解释一定质量的某种理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能_______。在这种情况下，体积减小时，分子的数密度增大，单位时间内、单位面积上碰撞器壁的分子数就多，气体的压强______。2．盖—吕萨克定律的微观解释一定质量的某种理想气体，温度升高时，分子的平均动能______；只有气体的体积同时增大，使分子的数密度减小，才能保持压强_____。不变增大增大不变3．查理定律的微观解释一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的数密度______。在这种情况下，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强_____。不变增大如图所示，密闭容器内一定质量的理想气体由状态A变化到状态B，则该过程中(

)A．气体的压强增大B．单位体积内的气体分子数不变C．单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力减小D．单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减小[答案]

D跟

踪

训

练3．(2023·江苏卷·3题)如图所示，密闭容器内一定质量的理想气体由状态A变化到状态B。该过程中(

)A．气体分子的数密度增大B．气体分子的平均动能增大C．单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力减小D．单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减小[答案]

B气体的温度T↑压强p↑提能训练练案[80]基础巩固练1．对于一定质量的理想气体，下列叙述正确的是(

)A．当分子热运动变剧烈且分子平均距离变大时，气体压强一定变大B．当分子热运动变剧烈且分子平均距离变小时，气体压强一定变大C．当分子间的平均距离变大时，气体压强一定变小D．当分子热运动变剧烈时，气体压强一定变大[答案]

B2．对于一定质量的气体，取T＝273K＋t，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[答案]

C3．(2024·海南卷·7题)如图为用铝制易拉罐制作的温度计，一透明薄吸管里有一段油柱(长度不计)，吸管与罐连接处密封良好，罐内气体可视为理想气体，已知罐的容积为330cm3，薄吸管横截面积为0.5cm2，罐外吸管总长度为20cm，当温度为27℃(300K)时，油柱离罐口10cm，不考虑大气压强变化，下列说法正确的是(

)A．若在吸管上标注等差温度值，则刻度左密右疏B．该装置所测温度不高于31.5℃C．该装置所测温度不低于23.5℃D．其他条件不变，缓慢把吸管拉出来一点，则油柱离罐口距离增大[答案]

B4．(2025·八省联考河南卷)汽车轮胎压力表的示数为轮胎内部气体压强与外部大气压强的差值。一汽车在平原地区行驶时，压力表示数为2.6p0(p0是1个标准大气压)，轮胎内部气体温度为315K，外部大气压强为p0。该汽车在某高原地区行驶时，压力表示数为2.5p0，轮胎内部气体温度为280K。轮胎内部气体视为理想气体，轮胎内体积不变且不漏气，则该高原地区的大气压强为(

)A．0.6p0 B．0.7p0

C．0.8p0 D．0.9p0[答案]

B5．如图所示，内径相同、导热良好的T形细玻璃管上端开口，下端、右端封闭，管中用水银封闭着A、B两部分理想气体，各部分长度如图所示。已知大气压强p0＝76cmHg，设外界温度不变。现沿管壁向竖直管内缓慢灌入一定量的水银，B部分气体长度缩短1cm，则灌入水银后B部分气体的压强为(

)A．77cmHg B．86cmHgC．88cmHg D．90cmHg[答案]

C[解析]

设玻璃管的横截面积为S，初始状态下，B部分气体的压强pB＝p0＋10cmHg＝86cmHg，由玻意耳定律有pBSlB＝pB′SlB′，又lB－lB′＝1cm，解得pB′＝88cmHg，故选C。能力提升练6．(2025·重庆卷·13题)如图为小明设计的电容式压力传感器原理示意图，平行板电容器与绝缘侧壁构成密闭气腔。电容器上下极板水平，上极板固定，下极板质量为m、面积为S，可无摩擦上下滑动。初始时腔内气体(视为理想气体)压强为p，极板间距为d。当上下极板均不带电时，外界气体压强改变后，极板间距变为2d，腔内气体温度与初始时相同，重力加速度为g，不计相对介电常数的变化，求此时(1)腔内气体的压强；(2)外界气体的压强；(3)电容器的电容变为初始时的多少倍。[解析]

(1)根据题意可知腔内气体温度不变，根据玻意耳定律有p1V1＝p2V2其中p1＝p，V1＝Sd，V2＝2Sd7．(2026·河北沧州市检测)有的固体形状不规则，且不能够浸入液体中来测量它的体积。某学生设计了如图所示的装置来测定此类固体的体积。放置于水平地面上的导热汽缸横截面积S＝20cm2，将一个不规则的固体放置在汽缸中，用轻质活塞密封一定质量的理想气体，封闭气体的高度h1＝40cm。然后缓慢地向活塞上面加细沙，当封闭气体高度变为h2＝35cm时，所加细沙的质量m＝4kg。外界温度恒为T1＝300K，大气压强恒为p0＝1.0×105Pa，忽略活塞与汽缸壁之间的摩擦，活塞始终未与不规则固体接触，重力加速度g取10m/s2。(1)若封闭气体的温度不发生变化，求不规则固体的体积V0；(2)若汽缸导热性能不够理想，加上m＝4kg的细沙后读取气体高度时封闭气体温度已上升至301K，求此时不规则固体的实际体积V0′(保留2位有效数字)。[答案]

(1)2×10－4m3

(2)1.9×10－4m3[解析]

(1)设所加细沙的质量为4kg时，封闭气体的压强为p1，由平衡条件可知p1S＝p0S＋mg解得p1＝1.2×105

Pa由玻意耳定律可得p0(h1S－V0)＝p1(h2S－V0) 解得V0＝2×10－4m3。(2)封闭气体温度上升至T2＝301K时，由理想气体状态方程可得8．(2026·山西太原阶段练习)如图所示，竖直放置的U形玻璃管由截面积为S1＝10cm2和截面积为S2＝15cm2的两段玻璃管连接而成，其左管上端封闭，右管上端开口，管内有一段水银柱，左右两管中液面高度差为H＝5cm，右管中水银液面恰好到粗玻璃管下端，左管中封闭的理想气体气柱长为L＝11cm，环境温度为330K，大气压强为75cmHg，现缓慢升高环境温度使左右两管中液面相平，右管足够长，求：(1)升高后的温度；(2)若温度升高后保持不变，再往右管中缓慢倒入水银，使左管中气柱的长变为L′＝12cm，求倒入的水银体积。[答案]

(1)450K

(2)237.5cm3[解析]

(1)初态时，左管封闭气体的压强p1＝p0－H＝75cmHg－5cmHg＝70cmHg体积V1＝LS1＝11×10cm3＝110cm3当左右两管液面相平时，左管中封闭气体的压强p2＝p0＝75cmHg设左管中水银面下降h1，右管中水银面上升h2，由于水银体积不变，根据几何关系有S1h1＝S2h2，h1＋h2＝H＝5cm解得h1＝3cm，h2＝2