第2节 气体实验定律及应用
知识梳理
一、气体分子运动速率的统计分布 气体实验定律 理想气体 1．气体分子运动的特点
(1)分子很小，间距很大，除碰撞外不受力．
(2)气体分子向各个方向运动的气体分子数目都相等．
(3)分子做无规则运动，大量分子的速率按“中间多，两头少”的规律分布．
(4)温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，温度升高时，速率小的分子数减少，速率大的分子数增多，分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大． 2．气体的三个状态参量 (1)体积；(2)压强；(3)温度． 3．气体的压强
(1)产生原因：由于气体分子无规则的热运动，大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续而稳定的压力．
(2)大小：气体的压强在数值上等于气体作用在单位面积上的压力．公式：p ＝F
S
.
(3)常用单位及换算关系：
①国际单位：帕斯卡，符号：Pa,1 Pa ＝1 N/m 2. ②常用单位：标准大气压(atm)；厘米汞柱(cmHg)．
③换算关系：1 atm ＝76 cmHg ＝1.013×105 Pa≈1.0×105 Pa. 4．气体实验定律
(1)等温变化——玻意耳定律：
①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． ②公式：p 1V 1＝p 2V 2或pV ＝C (常量)． (2)等容变化——查理定律：
①内容：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p 与热力学温度T 成正比．
②公式：p 1p 2＝T 1T 2或p T
＝C (常量)．
③推论式：Δp ＝p 1
T 1
·ΔT .
(3)等压变化——盖—吕萨克定律：
①内容：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积V 与热力学温度T 成正比．
②公式：V 1V 2＝T 1T 2或V T
＝C (常量)．
③推论式：ΔV ＝V 1
T 1
·ΔT .
5．理想气体状态方程
(1)理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体． ①理想气体是一种经科学的抽象而建立的理想化模型，实际上不存在．
②理想气体不考虑分子间相互作用的分子力，不存在分子势能，内能取决于温度，与体积无关．
③实际气体特别是那些不易液化的气体在压强不太大，温度不太低时都可看作理想气体．
(2)一定质量的理想气体状态方程：
p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2或pV
T
＝C (常量)． 典例突破
考点一 气体压强的产生与计算
1．产生的原因：由于大量分子无规则地运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强． 2．决定因素
(1)宏观上：决定于气体的温度和体积．
(2)微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度． 3．平衡状态下气体压强的求法
(1)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，消去面积，得到液片两侧压强相等方程．求得气体的压强． (2)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．
(3)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． 4．加速运动系统中封闭气体压强的求法
选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象，进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程求解． 例1．如图中两个汽缸质量均为M ，内部横截面积均为S ，两个活塞的质量均为m ，左边的汽缸静止在水平面上，右边的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下．两个汽缸内分别封闭有一定质量的空气A 、B ，大气压为p 0，求封闭气体A 、B 的压强各多大？
解析：题图甲中选m 为研究对象． p A S ＝p 0S ＋mg 得p A ＝p 0＋
mg S
题图乙中选M 为研究对象得p B ＝p 0－Mg
S
.
答案：p 0＋
mg S p 0－Mg S 例2．若已知大气压强为p 0，在下图中各装置均处于静止状态，图中液体密度均为ρ，求被封闭气体的压强．
解析：在甲图中，以高为h 的液柱为研究对象，由二力平衡知p 气S ＝－ρghS ＋p 0S 所以p 气＝p 0－ρgh
在图乙中，以B 液面为研究对象，由平衡方程 F 上＝F 下有：p A S ＋p h S ＝p 0S p 气＝p A ＝p 0－ρgh
在图丙中，仍以B 液面为研究对象，有 p A ＋ρgh sin 60°＝p B ＝p 0 所以p 气＝p A ＝p 0－
32
ρgh 在图丁中，以液面A 为研究对象，由二力平衡得 p 气S ＝(p 0＋ρgh 1)S ，所以p 气＝p 0＋ρgh 1 答案：甲：p 0－ρgh 乙：p 0－ρgh 丙：p 0－3
2
ρgh
丁：p 0＋ρgh 1
例3．如图所示，光滑水平面上放有一质量为M 的汽缸，汽缸内放有一质量为m 的可在汽缸内无摩擦滑动的活塞，活塞面积为S .现用水平恒力F 向右推汽缸，最后汽缸和活塞达到相对静止状态，求此时缸内封闭气体的压强p .(已知外界大气压为p 0)
解析：选取汽缸和活塞整体为研究对象，相对静止时有： F ＝(M ＋m )a
再选活塞为研究对象，根据牛顿第二定律有： pS －p 0S ＝ma
解得：p ＝p 0＋mF
S M ＋m .
答案：p 0＋mF
S M ＋m
考点二 气体实验定律及理想气体状态方程
1．理想气体状态方程与气体实验定律的关系
p 1
V 1
T 1
＝
p 2
V 2
T 2
?????
温度不变：p 1V 1＝p 2V 2玻意耳定律
体积不变：p 1
T 1
＝
p
2T 2查理定律压强不变：V 1T 1
＝V
2
T
2
盖—吕萨克定律
2．几个重要的推论
(1)查理定律的推论：Δp ＝p 1
T 1
ΔT
(2)盖—吕萨克定律的推论：ΔV ＝V 1T 1
ΔT
(3)理想气体状态方程的推论：p 0V 0T 0＝p 1V 1T 1＋p 2V 2
T 2
＋……
例4．如图，一固定的竖直汽缸由一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞．已知大活
塞的质量为m 1＝2.50 kg ，横截面积为S 1＝80.0 cm 2；小活塞的质量为m 2＝1.50 kg ，横截面积为S 2＝40.0 cm 2；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为l ＝40.0 cm ；汽缸外大气的压强为p ＝1.00×105 Pa ，温度为T ＝303 K ．初始时大活塞与大圆筒底部相距l
2，两活塞间封闭气体的温度为T 1＝495 K ．现
汽缸内气体温度缓慢下降，活塞缓慢下移，忽略两活塞与汽缸壁之间的摩擦，重力加速度大小g 取10 m/s 2.求：
(1)在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间，汽缸内封闭气体的温度； (2)缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时，缸内封闭气体的压强．
解析 (1)设初始时气体体积为V 1，在大活塞与大圆筒底部刚接触时，缸内封闭气体的体积为V 2，温度为T 2.由题给条件得
V 1＝S 1? ??
??l 2＋S 2?
??
??l －l 2
①
V 2＝S 2l ②
在活塞缓慢下移的过程中，用p 1表示缸内气体的压强，由力的平衡条件得
S 1(p 1－p )＝m 1g ＋m 2g ＋S 2(p 1－p )③
故缸内气体的压强不变．由盖-吕萨克定律有 V 1T 1＝V 2
T 2
④ 联立①②④式并代入题给数据得 T 2＝330 K ⑤
(2)在大活塞与大圆筒底部刚接触时，被封闭气体的压强为p 1.在此后与汽缸外大气达到热平衡的过程中，被封闭气体的体积不变．设达到热平衡时被封闭气体的压强为p ′，由查理定律，有 p ′T ＝p 1
T 2
⑥
联立③⑤⑥式并代入题给数据得 p ′＝1.01×105 Pa ⑦
答案 (1)330 K (2)1.01×105 Pa
例5．一氧气瓶的容积为0.08 m 3，开始时瓶中氧气的压强为20个大气压．某实验室每天消耗1个大气压的氧气0.36 m 3.当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时，需重新充气．若氧气的温度保持不变，求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天．
解析：设氧气开始时的压强为p 1，体积为V 1，压强变为p 2(2个大气压)时，体积为V 2.根据玻意耳定律得
p 1V 1＝p 2V 2①
重新充气前，用去的氧气在p 2压强下的体积为 V 3＝V 2－V 1②
设用去的氧气在p 0(1个大气压)压强下的体积为V 0，则有p 2V 3＝p 0V 0③ 设实验室每天用去的氧气在p 0下的体积为ΔV ，则氧气可用的天数为 N ＝V 0/ΔV ④
联立①②③④式，并代入数据得 N ＝4(天)⑤ 答案：4天
考点三 气体状态变化的图象问题
一定质量的气体不同图象的比较
例6．为了将空气装入气瓶内，现将一定质量的空气等温压缩，空气可视为理想气体．下列图象能
正确表示该过程中空气的压强p 和体积V 关系的是( )
解析：选B.等温变化时，根据pV ＝C ，p 与1V 成正比，所以p －1
V
图象是一条通过原点的直线，故正
确选项为B. 当堂达标
1．如图所示，一个横截面积为S 的圆筒形容器竖直放置，金属圆块A 的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为θ，圆块的质量为M ，不计圆块与容器内壁之间的摩擦，若大气压强为p 0，则被圆块封闭在容器中的气体的压强p 为________．
解析：对圆块进行受力分析：重力Mg ，大气压的作用力p 0S ，封闭气体对它的作用力
pS
cos θ
，容器侧壁的作用力F 1和F 2，如图所示．由于不需要求出侧壁的作用力，所以只考虑竖直方向合力为零，就可以求被封闭的气体压强．圆块在竖直方向上受力平衡，故p 0S ＋Mg ＝pS cos θ·cos θ，即p ＝p 0＋Mg
S
.
答案：p 0＋Mg
S
2．某压缩式喷雾器储液桶的容量是5.7×10－3 m 3.往桶内倒入4.2×10－3 m 3的药液后开始打气，打气过程中药液不会向外喷出．如果每次能打进2.5×10－4m 3的空气，要使喷雾器内药液能全部喷完，且整个过程中温度不变，则需要打气的次数是( )
A ．16次
B ．17次
C ．20次
D ．21次
解析：选B.设大气压强为p ，由玻意耳定律，npV 0＋p ΔV ＝pV ，V 0＝2.5×10－4m 3，ΔV ＝5.7×10－3m 3－4.2×10－3 m 3＝1.5×10－3m 3，V ＝5.7×10－3m 3，解得n ＝16.8次≈17次，选项B 正确．
3．(多选)一定质量理想气体的状态经历了如图所示的ab 、bc 、cd 、da 四个过程，其中bc 的延长线通过原点，cd 垂直于ab 且与水平轴平行，da 与bc 平行，则气体体积在( )
A ．ab 过程中不断增大
B ．bc 过程中保持不变
C ．cd 过程中不断增大
D ．da 过程中保持不变
解析：选AB.首先，因为bc 的延长线通过原点，所以bc 是等容线，即气体体积在bc 过程中保持不变，B 正确；ab 是等温线，压强减小则体积增大，A 正确；cd 是等压线，温度降低则体积减小，C 错误；连接aO 交cd 于e ，如图所示，则ae 是等容线，即V a ＝V e ，因为V d ＜V e ，所以V d ＜V a ，da 过程中体积不是保持不变，D 错误．
4．已知湖水深度为20 m ，湖底水温为4 ℃，水面温度为17 ℃，大气压强为1.0×105 Pa.当一气泡从湖底缓慢升到水面时，其体积约为原来的(取g ＝10 m/s 2，ρ水＝1.0×103 kg/m 3)( ) A ．2.8倍 B ．8.5倍 C ．3.1倍 D ．2.1倍 解析：选C.一标准大气压约为10 m 高的水柱产生的压强，所以气泡在湖底的压强p 1约为3.0×105Pa ，由理想气体状态方程得，
p 1V 1T 1＝p 2V 2
T 2
，而T 1＝(4＋273)K ＝277 K ，T 2＝(17＋273)K ＝290 K ，温度基本不变，压强减小为原来的1
3
，体积扩大为原来的3倍左右，C 项正确．
5．如图所示，上端开口的光滑圆柱形汽缸竖直放置，横截面积为40 cm 2的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体A 封闭在汽缸内．在汽缸内距缸底60 cm 处设有a 、b 两限制装置，使活塞只能向上滑动．开始时活塞搁在a 、b 上，缸内气体的压强为p 0(p 0＝1.0×105 Pa 为大气压强)，温度为300 K ．现缓慢加热汽缸内气体，当温度为330 K 时，活塞恰好离开a 、b ；当温度为360 K 时，活塞上移了4 cm.g 取10 m/s 2.求活塞的质量和物体A 的体积．
解析：设物体A 的体积为ΔV ，T 1＝300 K ，p 1＝1.0×105
Pa ，V 1＝60×40 cm 3－ΔV ，T 2＝330 K ，p 2
＝?
????1.0×105＋mg 40×10－4Pa ，V 2＝V 1，T 3＝360 K ，p 3＝p 2，V 3＝64×40 cm 3
－ΔV . 由状态1到状态2为等容过程，则p 1T 1＝p 2T 2
， 代入数据得m ＝4 kg.
由状态2到状态3为等压过程，则V 2T 2＝V 3
T 3
，
代入数据得ΔV ＝640 cm 3.
答案：4 kg 640 cm 3
专题三：气体实验定律 理想气体的状态方程 [基础回顾]： 一．气体的状态参量 1.温度：温度在宏观上表示物体的________；在微观上是________的标志． 温度有________和___________两种表示方法，它们之间的关系可以表示为：T = ________．而且ΔT =____（即两种单位制下每一度的间隔是相同的）． 绝对零度为____0 C,即___K ，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：气体的体积宏观上等于___________________________________,微观上则表示_______________________．1摩尔任何气体在标准状况下所占的体积均为_________． 3.压强:气体的压强在宏观上是___________；微观上则是_______________________产生的．压强的大小跟两个因素有关：①气体分子的__________，②分子的_________． 二．气体实验定律 1．玻意耳定律（等温变化） 一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积成______；或者说，它的压强跟体积的________不变．其数学表达式为_______________或_____________． 2．查理定律（等容变化） （1）一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度每升高（或降低）10 C ，增加（或减少）的压强等于它在___________．其数学表达式为_______________或_____________． （2）采用热力学温标时，可表述为：一定质量的气体，在体积不变的情况下，它的压强与热力学温度成______．其数学表达式为____________． （3）推论：一定质量的气体，从初状态（P ，T ）开始，发生一等容变化过程，其压强的变化量△P 与温度变化量△T 的关系为_____________． 3．盖·吕萨克定律（等压变化） （1）一定质量的气体，在压强不变的情况下，温度每升高（或降低）10 C ，增加（或减少）的体积等于它在___________．其数学表达式为_______________或_____________． （2）采用热力学温标时，可表述为：一定质量的气体，在压强不变的情况下，它的体积与热力学温度成______．其数学表达式为____________． （3）推论：一定质量的气体，从初状态（V ，T ）开始，发生一等压变化过程，其体积的变化量△V 与温度变化量△T 的关系为_____________． 三．理想气体状态方程 1．理想气体 能够严格遵守___________的气体叫做理想气体．从微观上看，分子的大小可忽略，除碰撞外分子间无___________，理想气体的内能由气体_____和_____决定，与气体_____无关．在___________、__________时，实际气体可看作理想气体． 2．一定质量的理想气体状态方程： 2 2 2111T V P T V P = 3．密度方程： 2 22111ρρT P T P = [重难点阐释]： 一．气体压强的计算
专题十气体实验定律综合应用 高效演练 1. 如图 1 所示，在长为l ＝57 cm 的一端封闭、另一端开口向上的竖直玻璃管内，用 4 cm 高的水银柱封闭 着51 cm 长的理想气体，管内外气体的温度均为33 ℃. 现将水银徐徐注入管中，直到水银面与管口相平， 此时管中气体的压强为多少？接着缓慢对玻璃管加热升温至多少时，管中刚好只剩下 4 cm高的水银柱？( 大气压强为p0＝76 cmHg) 图1 【答案】85 cmHg 318 K 2．如图 2 所示，一粗细均匀、导热良好、装有适量水银的U形管竖直放置，右端与大气相通，左端封闭气 柱长l 1＝20 cm( 可视为理想气体) ，两管中水银面等高．现将右端与一低压舱( 未画出) 接通，稳定后右管水 银面高出左管水银面h＝10 cm.( 环境温度不变，大气压强p0＝75 cmHg)
图2 (1) 稳定后低压舱内的压强为__________( 用“cmHg”做单位) ． (2) 此过程中左管内的气体对外界________( 填“做正功”“做负功”或“不做功”)，气体将__________( 填“吸热”或“放热”) ． 【答案】(1)50 cmHg (2) 做正功吸热 2 3．如图 3 所示，厚度和质量不计、横截面积为S＝10 cm 的绝热汽缸倒扣在水平桌面上，汽缸内有一绝热的“T”形活塞固定在桌面上，活塞与汽缸封闭一定质量的理想气体，开始时，气体的温度为T0＝300 K，压强为p＝0.5 ×10 5Pa ，活塞与汽缸底的距离为h＝10 cm，活塞可在汽缸内无摩擦滑动且不漏气，大气压 强为p0＝1.0 ×10 5 Pa. 求： 图3 (1) 此时桌面对汽缸的作用力F N； (2) 现通过电热丝给气体缓慢加热到T，此过程中气体吸收热量为Q＝7 J，内能增加了ΔU＝5 J，整个过程活塞都在汽缸内，求T 的值． 【答案】(1)50 N (2)720 K
第2节气体实验定律及应用 知识梳理 一、气体分子运动速率的统计分布气体实验定律理想气体 1．气体分子运动的特点 (1)分子很小，间距很大，除碰撞外不受力． (2)气体分子向各个方向运动的气体分子数目都相等． (3)分子做无规则运动，大量分子的速率按“中间多，两头少”的规律分布．(4)温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，温度升高时，速率小的分子数减少，速率大的分子数增多，分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大． 2．气体的三个状态参量 (1)体积；(2)压强；(3)温度． 3．气体的压强 (1)产生原因：由于气体分子无规则的热运动，大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续而稳定的压力． (2)大小：气体的压强在数值上等于气体作用在单位面积上的压力．公式：p＝. (3)常用单位及换算关系： ①国际单位：帕斯卡，符号：Pa,1Pa＝1N/m2. ②常用单位：标准大气压(atm)；厘米汞柱(cmHg)． ③换算关系：1atm＝76cmHg＝ 1.013×105Pa≈1.0×105Pa. 4．气体实验定律 (1)等温变化——玻意耳定律： ①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． ②公式：p1V1＝p2V2或pV＝C(常量)． (2)等容变化——查理定律： ①内容：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T 成正比．②公式：＝或＝C(常量)． ③推论式：Δp＝·ΔT. (3)等压变化——盖—吕萨克定律： ①内容：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积V与热力学温度T 成正比． ②公式：＝或＝C(常量)． ③推论式：ΔV＝·ΔT. 5．理想气体状态方程 (1)理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体． ①理想气体是一种经科学的抽象而建立的理想化模型，实际上不存在． ②理想气体不考虑分子间相互作用的分子力，不存在分子势能，内能取决于温度，与体积无关． ③实际气体特别是那些不易液化的气体在压强不太大，温度不太低时都可看作理想气体． (2)一定质量的理想气体状态方程： ＝或＝C(常量)． 典例突破 考点一气体压强的产生与计算1．产生的原因：由于大量分子无规则地运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强． 2．决定因素 (1)宏观上：决定于气体的温度和体积． (2)微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度． 3．平衡状态下气体压强的求法 (1)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，消去面积，得到液片两侧压强相等方程．求得气体的压强． (2)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．
第2节 气体实验定律及应用 知识梳理 一、气体分子运动速率的统计分布 气体实验定律 理想气体 1．气体分子运动的特点 (1)分子很小，间距很大，除碰撞外不受力． (2)气体分子向各个方向运动的气体分子数目都相等． (3)分子做无规则运动，大量分子的速率按“中间多，两头少”的规律分布． (4)温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，温度升高时，速率小的分子数减少，速率大的分子数增多，分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大． 2．气体的三个状态参量 (1)体积；(2)压强；(3)温度． 3．气体的压强 (1)产生原因：由于气体分子无规则的热运动，大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续而稳定的压力． (2)大小：气体的压强在数值上等于气体作用在单位面积上的压力．公式：p ＝F S . (3)常用单位及换算关系： ①国际单位：帕斯卡，符号：Pa,1 Pa ＝1 N/m 2. ②常用单位：标准大气压(atm)；厘米汞柱(cmHg)． ③换算关系：1 atm ＝76 cmHg ＝1.013×105 Pa ≈1.0×105 Pa. 4．气体实验定律 (1)等温变化——玻意耳定律： ①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． ②公式：p 1V 1＝p 2V 2或pV ＝C (常量)． (2)查理定律： ①内容：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p 与热力学温度T 成正比． ②公式：p 1p 2＝T 1T 2或p T ＝C (常量)． ③推论式：Δp ＝p 1 T 1 ·ΔT . (3)等压变化——盖—吕萨克定律： ①内容：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积V 与热力学温度T 成正比． ②公式：V 1V 2＝T 1T 2或V T ＝C (常量)． ③推论式：ΔV ＝V 1 T 1 ·ΔT . 5．理想气体状态方程 (1)理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体． ①理想气体是一种经科学的抽象而建立的理想化模型，实际上不存在． ②理想气体不考虑分子间相互作用的分子力，不存在分子势能，内能取决于温度，与体积无关． ③实际气体特别是那些不易液化的气体在压强不太大，温度不太低时都可看作理想气体． (2)一定质量的理想气体状态方程： p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2或pV T ＝C (常量)． 典例突破 考点一 气体压强的产生与计算 1．产生的原因：由于大量分子无规则地运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强． 2．决定因素 (1)宏观上：决定于气体的温度和体积． (2)微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度． 3．平衡状态下气体压强的求法 (1)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，消去面积，得到液片两侧压强相等方程．求得气体的压强． (2)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． (3)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． 4．加速运动系统中封闭气体压强的求法 选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象，进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程求解． 例1．如图中两个汽缸质量均为M ，内部横截面积均为S ，两个活塞的质量均为m ，左边的汽缸静止在水平面上，右边的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下．两个汽缸内分别封闭有一定质量的空气A 、B ，大气压为p 0，求封闭气体A 、B 的压强各多大？ 解析：题图甲中选m 为研究对象． p A S ＝p 0S ＋mg 得p A ＝p 0＋mg S 题图乙中选M 为研究对象得p B ＝p 0－Mg S . 答案：p 0＋mg S p 0－Mg S 例2 ．若已知大气压强为p 0，在下图中各装置均处于静止状态，图中液体密度均为ρ，求被封闭气体的压强． 解析：在甲图中，以高为h 的液柱为研究对象，由二力平衡知p 气S ＝－ρghS ＋p 0S
专题强化十四 应用气体实验定律解决“三类模型问题” 专题解读 1.本专题是气体实验定律在玻璃管液封模型、汽缸活塞类模型、变质量气体模型中的应用，高考在选考模块中通常以计算题的形式命题. 2.学好本专题可以帮助同学们熟练的选取研究对象和状态变化过程，掌握处理三类模型问题的基本思路和方法. 3.本专题用到的相关知识和方法有：受力分析、压强的求解方法、气体实验定律等. 命题点一 “玻璃管液封”模型 1.三大气体实验定律 (1)玻意耳定律(等温变化)：p 1V 1＝p 2V 2或pV ＝C (常数). (2)查理定律(等容变化)：p 1T 1＝p 2T 2或p T ＝C (常数). (3)盖—吕萨克定律(等压变化)：V 1T 1＝V 2T 2或V T ＝C (常数). 2.利用气体实验定律及气态方程解决问题的基本思路 3.玻璃管液封模型 求液柱封闭的气体压强时，一般以液柱为研究对象分析受力、列平衡方程，要注意： (1)液体因重力产生的压强大小为p ＝ρgh (其中h 为至液面的竖直高度)； (2)不要漏掉大气压强，同时又要尽可能平衡掉某些大气的压力； (3)有时可直接应用连通器原理——连通器内静止的液体，同种液体在同一水平面上各处压强相等； (4)当液体为水银时，可灵活应用压强单位“cmHg ”等，使计算过程简捷.
类型1 单独气体问题 例1 (2017·全国卷Ⅲ·33(2))一种测量稀薄气体压强的仪器如图1(a)所示，玻璃泡M 的上端和下端分别连通两竖直玻璃细管K 1和K 2.K 1长为l ，顶端封闭，K 2上端与待测气体连通；M 下端经橡皮软管与充有水银的容器R 连通.开始测量时，M 与K 2相通；逐渐提升R ，直到K 2中水银面与K 1顶端等高，此时水银已进入K 1，且K 1中水银面比顶端低h ，如图(b)所示.设测量过程中温度、与K 2相通的待测气体的压强均保持不变.已知K 1和K 2的内径均为d ，M 的容积为V 0，水银的密度为ρ，重力加速度大小为g .求： 图1 (1)待测气体的压强； (2)该仪器能够测量的最大压强. 答案 (1)ρπgh 2d 24V 0＋πd 2?l －h ? (2)πρgl 2d 24V 0 解析 (1)水银面上升至M 的下端使玻璃泡中气体恰好被封住，设此时被封闭的气体的体积为V ，压强等于待测气体的压强p .提升R ，直到K 2中水银面与K 1顶端等高时，K 1中水银面比顶端低h ；设此时封闭气体的压强为p 1，体积为V 1，则 V ＝V 0＋1 4πd 2l ① V 1＝1 4πd 2h ② 由力学平衡条件得 p 1＝p ＋ρgh ③ 整个过程为等温过程，由玻意耳定律得 pV ＝p 1V 1 ④ 联立①②③④式得 p ＝ρπgh 2d 2 4V 0＋πd 2?l －h ? ⑤ (2)由题意知 h ≤l ⑥ 联立⑤⑥式有 p ≤πρgl 2d 24V 0 ⑦ 该仪器能够测量的最大压强为
气体实验定律 ★1.关于温度,下列说法中正确的是( ).【1】 (A)气体的温度升高1℃,也可以说温度升高1K;温度下降5K,也就是温度下降5℃ (B)温度由摄氏温度t升至2t,对应的热力学温度由T升至2T (C)绝对零度就是当一定质量的气体体积为零时,用实验方法测出的温度 (D)随着人类制冷技术的不断提高,总有一天绝对零度会达到 ★2.一定质量的气体在等温变化过程中,下列物理量中将发生变化的是( ).【1】 (A)分子的平均动能(B)单位体积内的分子数 (C)气体的压强(D)分子总数 ★★3.一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( ).【2】 (A)1/27 (B)1/273 (C)1/300 (D)1/573 ★★4.下列关于盖·吕萨克定律的说法中正确的是( ).【2】 (A)对于一定质量的理想气体,在保持压强不变的情况下,温度每升高1℃时,其体积的增量是温度升高前体积的1/273 (B)对于一定质量的理想气体.在保持压强不变的情况下,温度每升高1℃时,其体积的增量是它在0℃时体积的1/273 (C)对于一定质量的气体,在保持压强不变的情况下,其体积与温度成止比 (D)对于一定质量的气体,在保持压强不变的情况下,其体积与热力学温度成正比 ★★5.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)【2.5】 (A)增大(B)减少(C)保持不变(D)无法确定 ★★6.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( ).【3】 (A)增大(B)减小 (C)不变(D)两侧空气柱的长度未知,不能确定 ★★7.在冬季,剩有半瓶热水的暖水瓶经过一个夜晚,第二天拔瓶口的软木 塞时觉得很紧,不易拔出来,主要原因是( ).(2001年上海理科综合试题)【2】 (A)软木塞受潮膨胀(B)瓶口因温度降低而收缩变小 (C)白天气温升高,大气压强变大(D)瓶内气体因温度降低而压强减小 ★★8.人们常常用充气泵为金鱼缸内的水补充氧气,右图所示为充气 泵气室的工作原理图.没大气压强为p0,气室中的气体压强为p,气通 过阀门S1、S2与空气导管相连接,下列选项中正确的是( ). (A)当橡皮碗被拉伸时,p＞p0,S1关闭S2开通
气体的等温变化、玻意耳定律典型例题 【例1】一个气泡从水底升到水面时，它的体积增大为原来的3倍，设水的密度为ρ=1×103kg／m3，大气压强p0=×105Pa，水底与水面的温度差不计，求水的深度。取g=10m／s2。 【分析】气泡在水底时，泡内气体的压强等于水面上大气压与水的静压强之和。气泡升到水面上时，泡内气体的压强减小为与大气压相等，因此其体积增大。由于水底与水面温度相同，泡内气体经历的是一个等温变化过程，故可用玻意耳定律计算。 【解答】设气泡在水底时的体积为V1、压强为：
p1=p0+ρgh 气泡升到水面时的体积为V2，则V2=3V1，压强为p2=p0。 由玻意耳定律 p1V1=p2V2，即 （p0+ρgh）V1=p0·3V1 得水深 【例2】如图1所示，圆柱形气缸活塞的横截面积为S，下表面与水平面的夹角为α，重量为G。当大气压为p0，为了使活塞下方密闭气体的体积减速为原来的1/2，必须在活塞上放置重量为多少的一个重物（气缸壁与活塞间的摩擦不计） 【误解】活塞下方气体原来的压强 设所加重物重为G′，则活塞下方气体的压强变为
∵气体体积减为原的1/2，则p2=2p1 【正确解答】据图2，设活塞下方气体原来的压强为p1，由活塞的平衡条件得 同理，加上重物G′后，活塞下方的气体压强变为 气体作等温变化，根据玻意耳定律：
得 p2=2p1 ∴ G′=p0S+G 【错因分析与解题指导】【误解】从压强角度解题本来也是可以的，但 免发生以上关于压强计算的错误，相似类型的题目从力的平衡入手解题比较好。在分析受力时必须注意由气体压强产生的气体压力应该垂直于接触面，气体压强乘上接触面积即为气体压力，情况就如【正确解答】所示。 【例3】一根两端开口、粗细均匀的细玻璃管，长L=30cm，竖直插入水银槽中深h0=10cm处，用手指按住上端，轻轻提出水银槽，并缓缓倒转，则此时管内封闭空气柱多长已知大气压P0=75cmHg。 【分析】插入水银槽中按住上端后，管内封闭了一定质量气体，空气柱长L1=L-h0=20cm，压强p1=p0=75cmHg。轻轻提出水银槽直立在空气中时，有一部分水银会流出，被封闭的空气柱长度和压强都会发生变化。设管中水银柱长h，被封闭气体柱长为L2=L-h。倒转后，水
习题课气体实验定律和理想气体状态方程 的应用
相关联的两部分气体的分析方法[要点归纳] 这类问题涉及两部分气体，它们之间虽然没有气体交换，但其压强或体积这些量间有一定的关系，分析清楚这些关系是解决问题的关键，解决这类问题的一般方法： (1)分别选取每部分气体为研究对象，确定初、末状态参量，根据状态方程列式求解。 (2)认真分析两部分气体的压强、体积之间的关系，并列出方程。 (3)多个方程联立求解。 [精典示例] [例1]用销钉固定的活塞把容器分成A、B两部分，其容积之比V A∶V B＝2∶1，如图1所示，起初A中有温度为127 ℃、压强为1.8×105 Pa的空气，B中有温度为27 ℃、压强为1.2×105 Pa的空气，拔去销钉，使活塞可以无摩擦地移动且不漏气，由于容器壁缓慢导热，最后两部分空气都变成室温27 ℃，活塞也停住，求最后A、B中气体的压强。
图1 [解析] 对A 空气，初状态：p A ＝1.8×105 Pa ，V A ＝？，T A ＝400 K 。 末状态：p A ′＝？，V A ′＝？，T A ′＝300 K ， 由理想气体状态方程p A V A T A ＝p A ′V A ′T A ′得： 1.8×105V A 400 ＝p A ′V A ′300 对B 空气，初状态：p B ＝1.2×105 Pa ，V B ＝？T B ＝300 K 。 末状态：p B ′＝？，V B ′＝？，T B ′＝300 K 。 由理想气体状态方程p B V B T B ＝p B ′V B ′T B ′得： 1.2×105V B 300 ＝p B ′V B ′300 又V A ＋V B ＝V A ′＋V B ′， V A ∶V B ＝2∶1，p A ′＝p B ′， 联立以上各式得p A ′＝p B ′＝1.3×105 Pa 。 [答案] 都为1.3×105 Pa
气体实验定律 专题一：密闭气体压强的计算 一、平衡态下液体封闭气体压强的计算 1. 理论依据 ① 液体压强的计算公式 gh p ρ=。 ② 液面与外界大气相接触。则液面下h 处的压强为 gh + p = p 0ρ 帕斯卡定律：加在密闭静止液体（或气体）上的压强能够大小不变地由液体（或气体）向各个方向传递（注意：适用于密闭静止的液体或气体） ③ 连通器原理：在连通器中，同一种液体（中间液体不间断）的同一水平面上的压强 是相等的。 2、计算的方法步骤（液体密封气体） ① 选取假想的一个液体薄片（其自重不计）为研究对象 ② 分析液体两侧受力情况，建立力的平衡方程，消去横截面积，得到液片两面侧的压 强平衡方程 ③ 解方程，求得气体压强 例1：试计算下述几种情况下各封闭气体的压强，已知大气压P 0，水银的密度为ρ，管中 水银柱的长度均为h 。均处于静止状态 练1：计算下图中各种情况下，被封闭气体的压强。（标准大气压强0p =76cmHg ，图中液体为水银 θ θ
练2、如图二所示，在一端封闭的U 形管内，三段水银柱将空气柱A 、B 、C 封在管中，在竖直放置时，AB 两气柱的下表面在同一水平面上，另两端的水银柱长度分别是h 1和h 2，外界大气的压强为0p ，则A 、B 、C 三段气体的压强分别是多少？ 练3、 如图三所示，粗细均匀的竖直倒置的U 型管右端封闭，左端开口插入水银槽中，封闭着两段空气柱1和2。已知12cm Hg =h 1，15cm Hg =h 2，外界大气压强76cm Hg =p 0，求空气柱1和2的压强。 二、平衡态下活塞、气缸密闭气体压强的计算 1. 解题的基本思路 （1）对活塞（或气缸）进行受力分析，画出受力示意图； （2）列出活塞（或气缸）的平衡方程，求出未知量。 注意：不要忘记气缸底部和活塞外面的大气压。 例2 如下图所示，一个横截面积为S 的圆筒形容器竖直放置，金属圆板A 的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为θ，圆板的质量为M 。不计圆板与容器内壁之间的摩擦。若大气压强为P 0，则被圆板封闭在容器中的气体压强P 等于（ ） A B. C. D. P Mg S 0+ cos θP Mg S 0cos cos θθ + P Mg S 02+ cos θ P Mg S 0+
31 气体实验定律 1．【2018全国I 卷】如图，容积为V 的汽缸由导热材料制成，面积为S 的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分，汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连，细管上有一阀门K 。开始时，K 关闭，汽缸内上下两部分气体的压强均为p 0。 现将K 打开，容器内的液体缓慢地流入汽缸，当流入的液体体积为8 V 时，将K 关闭，活塞平衡时其下方气体的体积减小了 6 V ，不计活塞的质量和体积，外界温度保持不变，重力加速度大小为g 。求流入汽缸内液体的质量。 2．【湖北、山东部分重点中学2019届高三第一次联考】如图为“研究一定质量气体在体积不变的条件下，压强变化与温度变化的关系”的实验装置示意图。粗细均匀的弯曲玻璃管A 臂插入烧瓶中，B 臂与玻璃管C 下部用橡胶管连接，C 管开口向上，一定质量的理想气体被水银封闭于烧瓶内。开始时，烧瓶中气体温度为300 K ， B 、 C 内的水银面等高。已知大气压强p 0＝75 cmHg 且保持不变，现对烧瓶中气体缓慢加热使其温度变为360 K 。 (1)为保证气体体积不变，C 管应该向哪移动？移动距离是多少？ (2)为保证气体压强不变，C 管应该向哪移动？说明理由。 一、解答题
3．【兰州一中2019届期中】如图所示，一个质量为m的T形活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞的体积可忽略不计，距汽缸底部h0处连接一U形细管(管内气体体积可忽略)，初始时，封闭气体温度为T0，活塞水平部分距离汽缸底部1.4h0。现缓慢降低气体的温度，直到U形管中两边水银面恰好相平，此时T形活塞的竖直部分与汽缸底部接触。已知大气压强为p0，汽缸横截面积为S，活塞竖直部分高为1.2h0，重力加速度为g。求： (1)汽缸底部对T形活塞的支持力大小； (2)两水银面相平时气体的温度。 4．【济宁2019届调研】如图所示，一个高为H＝60 cm，横截面积S＝10 cm2的圆柱形竖直放置的导热汽缸，开始活塞在汽缸最上方，将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，现在活塞上轻放一个质量为5 kg的重物，待整个系统稳定后，测得活塞与汽缸底部距离变为h。已知外界大气压强始终为p0＝1×105 Pa，不计活塞质量及其与汽缸之间的摩擦，取g＝10 m/s2。求： (1)在此过程中被封闭气体与外界交换的热量； (2)若开始环境温度为27 ℃，现将汽缸开口朝上整体竖直放在87 ℃的热水系统中，则 稳定后活塞与汽缸底部距离变为多少？
气体实验定律-理想气体的状态方程
[课堂练习] 1．一定质量的理想气体处于某一初始状态，现要使它的温度经过状态变化后，回到初始状态的温度，用下列哪个过程可以实现( ) A ．先保持压强不变而使体积膨胀，接着保持体积不变而减小压强 B ．先保持压强不变而使体积减小，接着保持体积不变而减小压强 C ．先保持体积不变而增大压强，接着保持压强不变而使体积膨胀 D ． 先保持体积不变而减少压强，接着保持压强不变而使体积减小 2．如图为 0.2mol 某 种气体的压强与 温度关系．图中 p 0为标准大气压．气体在B 状态时的体积是_____L ．
3．竖直平面内有右图所示的均匀玻 璃管，内用两段水银柱封闭两段空气 柱a、b，各段水银柱高度如图所示．大 气压为p0，求空气柱a、b的压强各多大？ 4．一根两端封闭，粗细均匀的玻璃管，内有一小段水银柱把管内空气柱分成a、b两 部分，倾斜放置时，上、下两段空气 柱长度之比L a/L b=2．当两部分气体的 温度同时升高时，水银柱将如何移 动？ 5.如图所示，内径均匀的U型玻璃管竖直放置，截面积为5cm2，管右侧上端封闭，左侧上端开口，内有用细线栓住的活塞．两管中分别封入L=11cm 的空气柱A和B，活塞上、下气体压强相等为76cm 水银柱产生的压强，这时两管内的水银面的高度
差h=6cm，现将活塞用细线缓慢地向上拉，使两管内水银面相平．求： （1）活塞向上移动的距离是多少？ （2）需用多大拉力才能使活塞静止在这个位置上？ 6、一定质量的理想气体，在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p1、V1、T1，在另一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p2、V2、T2，下列关系正确的是（） A．p1 =p2，V1=2V2，T1= 21T2 B．p1 =p2，V1=21V2，T1= 2T2 C．p1=2p2，V1=2V2，T1= 2T2 D．p1 =2p2，V1=V2，T1= 2T2 7、A、B两装置，均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银 槽组成，除玻璃泡在管上的位置
高中物理选修3-3导学案：8-5气体实验定律习题课
习题课：理想气体状态方程与气体实验定律的应用 1.理想气体状态方程与气体实验定律的关系: p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2? ???? T 不变：p 1V 1＝p 2V 2（玻意耳定律） V 不变：p 1T 1＝p 2 T 2（查理定律） P 不变：V 1T 1＝V 2 T 2 （盖—吕萨克定律） 题型1： 玻璃管 2.几个重要的推论: ? ??? ?(1)查理定律推论：Δp ＝p 1T 1 ΔT (2)盖—吕萨克定律推论：ΔV ＝V 1T 1 ΔT (3)理想气体状态方程推论:p 0V 0T 0＝p 1V 1T 1+ 1.一U 形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞．初始时，管 内汞柱及空气柱长度如图所示．用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时为止．求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离．已知玻璃管的横截面积处处相同；在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏；大气压强p 0＝75.0 cmHg.环境温度不变． 2.如图所示，一粗细均匀的U 形管竖直放置，A 侧上端封闭，B 侧上端与大气相通，下端开口处开关K 关闭；A 侧空气柱的长度l ＝10.0 cm ，B 侧水银面比A 侧的高h ＝ 3.0 cm 。现将开关K 打开，从U 形管中放出部分水银，当两侧水银面的高度差为h 1＝10.0 cm 时将开关K 关闭。已知大气压强p 0＝75.0 cmHg 。 (1)求放出部分水银后A 侧空气柱的长度； (2)此后再向B 侧注入水银，使A 、B 两侧的水银面达到同一高度，求注入的水银在管内的长度。
【专题12】应用气体实验定律解决“三类模型问题” （解析版） 考点分类：考点分类见下表 考点内容 常见题型及要求 考点一 “玻璃管液封”模型 计算题 考点二 “汽缸活塞类”模型 计算题 考点三 “变质量气体”模型 计算题 考点一: “玻璃管液封”模型 1.三大气体实验定律 (1)玻意耳定律(等温变化)：p 1V 1＝p 2V 2或pV ＝C (常数). (2)查理定律(等容变化)：p 1T 1＝p 2T 2或p T ＝C (常数). (3)盖—吕萨克定律(等压变化)：V 1T 1＝V 2T 2或V T ＝C (常数). 2.利用气体实验定律及气态方程解决问题的基本思路
3.玻璃管液封模型 求液柱封闭的气体压强时，一般以液柱为研究对象分析受力、列平衡方程，要注意： (1)液体因重力产生的压强大小为p＝ρgh(其中h为至液面的竖直高度)； (2)不要漏掉大气压强，同时又要尽可能平衡掉某些大气的压力； (3)有时可直接应用连通器原理——连通器内静止的液体，同种液体在同一水平面上各处压强相等； (4)当液体为水银时，可灵活应用压强单位“cmHg”等，使计算过程简捷. 考点二“汽缸活塞类”模型 汽缸活塞类问题是热学部分典型的物理综合题，它需要考虑气体、汽缸或活塞等多个研究对象，涉及热学、力学等物理知识，需要灵活、综合地应用知识来解决问题. 1.一般思路 (1)确定研究对象，一般地说，研究对象分两类：一类是热学研究对象(一定质量的理想气体)；另一类是力学研究对象(汽缸、活塞或某系统). (2)分析物理过程，对热学研究对象分析清楚初、末状态及状态变化过程，依据气体实验定律列出方程；对力学研究对象要正确地进行受力分析，依据力学规律列出方程. (3)挖掘题目的隐含条件，如几何关系等，列出辅助方程. (4)多个方程联立求解.对求解的结果注意检验它们的合理性. 2.常见类型 (1)气体系统处于平衡状态，需综合应用气体实验定律和物体的平衡条件解题. (2)气体系统处于力学非平衡状态，需要综合应用气体实验定律和牛顿运动定律解题. (3)两个或多个汽缸封闭着几部分气体，并且汽缸之间相互关联的问题，解答时应分别研究各部分气体，找出它们各自遵循的规律，并写出相应的方程，还要写出各部分气体之间压强或体积的关系式，最后联立求解. 说明当选择力学研究对象进行分析时，研究对象的选取并不唯一，可以灵活地选整体或部分为研究对象进行受力分析，列出平衡方程或动力学方程. 考点三：“变质量气体”模型 分析变质量气体问题时，要通过巧妙地选择研究对象，使变质量气体问题转化为定质量气体问题，用气体实验定律求解. (1)打气问题：选择原有气体和即将充入的气体作为研究对象，就可把充气过程中气体质量变化问题转化为
气体实验定律(3)·典型例题解析 【例1】电灯泡内充有氦氩混合气体，如果要使电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：由于电灯泡容积不变，故气体为等容变化，设t 1＝500℃时 压强为，＝℃时的压强为．则由 ＝得：＝，p t 20p 122p p T T p p 212121293773 p 2＝0.35 p 1＝0.35个大气压． 点拨：要分析出在温度变化时，灯泡的容积没有变化，气体的状态变化遵循查理定律．还要注意摄氏温度与热力学温度的关系． 【例2】如图13－44所示，四个两端封闭粗细均匀的玻璃管，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：假设温度升高，水银柱不动，两边气体均作等容变化，根据 查理定律得压强增大量为Δ＝Δ，而左、右两边初态压强相同，p p T T p 两边温度升高量Δ也相同，所以Δ跟成正比，即左、右两边气体T p 1T 初态温度高的，气体压强的增量小，水银柱应向气体压强增量小的方向移动，亦即应向初态气体温度高的一方移动，故D 正确． 点拨：在三个状态参量都变化的情况下，讨论有关问题比较复杂，常用假设法，先假设某一量不变，讨论其他两个量变化的关系，这样可使问题变得简单． 【例3】有一开口的玻璃瓶，容积是2000cm 3，瓶内空气的温度从0℃升
高到100℃的过程中，会有多少空气跑掉(玻璃的膨胀可忽略不计)？，如果在0℃时空气的密度是1.293×10-3g/cm3，那么跑掉的这部分空气的质量是多少？ 点拨：瓶中空气作的是等压变化，如果把所研究的对象确定为0℃时，玻璃瓶内的空气，当温度升高到100℃时，它的体积是多少，那么本题就是研究一定质量的气体的问题了． 参考答案：0.73×103cm30.69g 【例4】容积为2L的烧瓶，在压强为1.0×105Pa时，用塞子塞住，此时 温度为27℃，当把它加热到127℃时，塞子被顶开了，稍过一会儿，重新把塞子塞好，停止加热并使它逐渐降温到27℃，求：(1)塞子被顶开前的最大压强； (2)27℃时剩余空气的压强． 点拨：塞子被顶开前，瓶内气体的状态变化为等容变化，塞子被顶开后，瓶内有部分气体逸出，此后应选剩余气体为研究对象，再利用查理定律求解． 参考答案：(1)1．33×105Pa (2)0.75×105Pa 跟踪反馈 1．一定质量的理想气体在0℃时压强p0＝780mmHg，求这种气体在t＝273℃时的压强(气体的体积不变) 2．如图13－45两端封闭粗细均匀竖直放置的玻璃管内，有一长为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，管内水银柱将如何移动？ 3．有一个玻璃瓶，内盛空气，当温度由0℃升高到100℃时，因瓶口开着
气体实验定律 教学目标 1．使学生明确理想气体的状态应由三个参量来决定，其中一个发生变化，至少还 要有一个随之变化，所以控制变量的方法是物理学研究问题的重要方法之一．2．要求学生通过讨论、分析，总结出决定气体压强的因素，重点掌握压强的计算 方法，使学生能够灵活运用力学知识来解决热学问题，使学生的知识得到迁移，为更好的解决力热综合题打下良好的基础． 3．了解气体实验定律的实验条件、过程，学会研究物理问题的重要方法——控制变量（单因素）法，明确气体实验定律表达式中各个字母的含义，引导学生抓住三个实验定律的共性，使复习能够事半功倍． 教学重点、难点分析 1．一定质量的某种理想气体的状态参量p、V、T确定后，气体的状态便确定了，在这里主要是气体压强的分析和计算是重点问题，在气体实验定律及运用气态方程的解题过程中，多数的难点问题也是压强的确定．所以要求学生结合本专题的例题和同步练习，分析总结出一般性的解题方法和思路，使学生明确：压强的分析和计算，其实质仍是力学问题，还是需要运用隔离法，进行受力分析，利用力学规律（如平衡）列方程求解． 2．三个气体实验定律从实验思想、内容到解题的方法、步骤上均有很多相似之处，复习时不要全面铺开，没有重点．应以玻-马定律为重点内容，通过典型例题的分析，使学生学会抓共性，掌握一般的解题思路及方法，提高他们的科学素养．教学过程设计 教师活动 一、气体的状态参量 一定质量m的某种（摩尔质量M一定）理想气体可以用力学参量压强（p）、几何参量体积（V）和热学参量温度（T）来描述它所处的状态，当p、V、T一定时，气体的状态是确定的，当气体状态发生变化时，至少有两个参量要发生变化． 1．压强（p） 我们学过计算固体压强的公式p=F/S，计算液体由于自重产生的压强用p=ρgh，那么（1）对密闭在容器中的一定质量的气体的压强能否用上述公式计算呢？（2）密闭气体的压强是如何产生的呢？和什么因素有关？（3）密闭气体的压强如何计算呢？通过下面的几个例题来分析总结规律．
高中物理-气体实验定律(Ⅱ)练习 [A级抓基础] 1．一定质量的理想气体经历等温压缩过程时,气体的压强增大,从分子微观角度来分析,这是因为( ) A．气体分子的平均动能增大 B．单位时间内器壁单位面积上分子碰撞的次数增多 C．气体分子数增加 D．气体分子对器壁的碰撞力变大 解析：温度不发生变化,分子的平均动能不变,分子对器壁的碰撞力不变,故A、D错；质量不变,分子总数不变,C项错误；体积减小,气体分子密集程度增大,单位时间内器壁单位面积上分子碰撞次数增多,故B正确． 答案：B 2．(多选)一定质量的理想气体在等压变化中体积增大了1 2 ,若气体原来温度 是27 ℃,则温度的变化是( ) A．升高到 450 K B．升高了 150 ℃C．升高到 40.5 ℃D．升高了450 ℃ 解析：由V 1 V 2 ＝ T 1 T 2 得 V 1 V 1 ＋ 1 2 V 1 ＝ 273＋27 T 2 ,则T2＝450 K Δt＝450－300＝ 150(℃)． 答案：AB 3．一定质量的理想气体被一绝热气缸的活塞封在气缸内,气体的压强为p0,如果外界突然用力压活塞,使气体的体积缩小为原来的一半,则此时压强的大小为( ) A．p＜2p0B．p＝2p0 C．p＞2p0D．各种可能均有,无法判断 解析：外界突然用力压活塞,使气体的体积瞬间减小,表明该过程中气体和外界没有热变换,所以气体的内能将会变大,相应气体的温度会升高,若温度不变时,p＝2p0,因为温度变高,压强增大,则p＞2p0,故选项C正确． 答案：C
4．如图所示是一定质量的气体从状态A经B到状态C的V-T图象,由图象可知( ) A．p A>p B B．p C
T A,故p B>p A,A、C错误,D 正确；由B→C为等压过程p B＝p C,故B错误． 答案：D 5．如图所示的四个图象中,有一个是表示一定质量的某种理想气体从状态a 等压膨胀到状态b的过程,这个图象是( ) 解析：A项中由状态a到状态b为等容变化,A错；B项中由状态a到状态b 为等压压缩,B错；C项中由状态a到状态b为等压膨胀,C对；D项中由状态a 到状态b,压强增大,体积增大,D错． 答案：C 6．一水银气压计中混进了空气,因而在27 ℃,外界大气压为758 mmHg时,这个水银气压计的读数为738 mmHg,此时管中水银面距管顶80 mm,当温度降至－3℃时,这个气压计的读数为743 mmHg.求此时的实际大气压值． 解析：初状态：p1＝(758－738)mmHg＝20 mmHg, V ＝80S mm3(S是管的横截面积), 1
第三单元 气体实验定律 (时间：90分钟，满分：100分) 一、选择题(本题共11小题，每小题5分，共55分．在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项符合题目要求．全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分．) 1．各种卡通形状的氢气球，受到孩子们的喜欢，特别是年幼的小孩，小孩一不小心松手，氢气球就会飞向天空，上升到一定高度会胀破，是因为( ) A ．球内氢气温度升高 B ．球内氢气压强增大 C ．球外空气压强减小 D ．以上说法均不正确 2.一端封闭的玻璃管倒插入水银槽中，管竖直放置时，管内水银面比管 外高h ，上端空气柱长为l ，如图所示，已知大气压强为ρgH ，下列说法正确的是( ) A ．此时封闭气体的压强是ρg (l ＋h ) B ．此时封闭气体的压强是ρg (H －h ) C ．此时封闭气体的压强是ρg (H ＋h ) D ．此时封闭气体的压强是ρg (H －l ) 3．如图所示为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线，则下列说法中正确的是( ) A ．从等温线可以看出，一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成反比 B ．一定质量的气体，在不同温度下的等温线是不同的 C ．由图可知T 1>T 2 D ．由图可知T 1 气体性质1 .如图所示，在一个密封的长为120cm 气缸中有一活塞(活塞厚度不计)将气缸分成两部分，左面封闭空气，右边为真空，且以弹簧连接活塞，当左边气柱长30cm时，其温度为27℃，如温度升高到159℃时，空气柱长36cm，弹簧的原长是 cm. 答案、120 2. 如图（甲）所示，一端封闭、一端开口、内径均匀的直玻璃管内，注入一段60毫米的水银柱。将管水平放置时，封闭端空气柱长140毫米，开口端空气柱长140毫米。若先将管缓慢倒置、竖直插入水银糟内，如图（乙）。管中封闭端空气柱长133毫米，设大气压为76毫米高水银柱，空气温度不变，求槽中水银进入管中的长度和管露出槽中水银面的高度。 答案、34mm;206mm 3. 用销钉固定的活塞把水平放置的容 器分隔成A、B两部分，其体积之比V A： V B=2：1，如图所示，起初A中有温度 为127℃压强为1.8×105Pa的空气，B 中有温度27℃、压强为1.2×105Pa的 空气，拔出销钉，使活塞可以无摩擦地 移动（不漏气），由于容器壁缓慢导热， 最后气体都变到室温27℃，活塞也停 住，求最后A中气体的压强 答案、p A=2.3×105Pa 4.如图，两容器A、B的容积相等，用 带有阀门的细管连接，当容器间的压强 差超过1.2大气压时，阀门自动打开， 否则阀门是关闭的.最初两容器的温度 为27℃，A容器内气体压强为1.0大气 压，B容器为真空.求： (1)A内气体开始流入B内时的环境温 度. (2)若B容器温度仍保持为27℃，欲使 A、B内气体质量相等，A容器的温度应 升到多高？ 答案、87℃ 747℃ 5、如图，在内径均匀、竖直放置的U 形管两侧灌有水银，底部有一空气柱， 尺寸：h＝24cm，l1＝5cm，l2＝10cm，l ＝20cm.此时大气压P0为1.0×105Pa， 当温度由0℃上升到273℃时，空气柱 长度增加多少?(设水银不会从管中溢 出) 答案、18.1cm 6、如图所示, 粗细均匀的U型管倒置 于水银槽中, A端封闭一段长为10cm 的空气柱, B端也有一段长20cm的空 气柱, 其余各段水银柱的长度见图中 标示. A端下段水银柱的下表面与B端 下段水银柱的上表面处于同一水平面 上, 大气压强为75cmHg产生的压强, 初始气温为27℃, 后来仅A端气体加 热, 要使两端上部水银面相平, 求A 端封闭的气体温度应升为多少 ? 答案、470K (197℃). 7、如图所示, 在A、B两个容器之间有 一个内径很细带有阀门K的不导热的 管道相连通. 阀门K原来是关闭的. 容器A置于27℃的恒温装置中, 容器B 置于7℃的恒温装置中. 已知A的容积 为10L, 其中盛有52.03g的氧气. 已 知B的容积为70L, 其中盛有97.56g 的氧气. 当打开阀门K后, 氧气是否 产生质量迁移? 若有迁移, 向何方迁 移? 迁移的质量是多少? (连通管道的 体积不计) 答案316、由A向B有氧气迁移, 迁移 质量为34.43g. 8、如图所示, 一密闭的截面积为S的 圆筒形汽缸, 高为H, 中间有一薄活 塞 , 用一倔强系数为k的轻弹簧吊着,气体实验定律典型例题含简易答案
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