4.1 第3课时气体实验定律的综合应用学案
（2020年鲁科版高中物理选修3-3）
第第3课时课时气体实验定律的综合应用气体实验定律的综合应用目标定位
1.熟练掌握气体三定律及各种气体图象的应用.
2.会用假设法判断液柱或活塞的移动问题.
3.会解变质量问题.
1.气体实验三定律1玻意耳定律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.公式pVC或
p1V1p2V
2.2查理定律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.公式pTC或p1T1p2T
2.3盖吕萨克定律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.公式VTC或V1T1V2T
2.
2.理想气体状态方程对一定质量的理想气体pVTC或
p1V1T1p2V2T2.
一.气体实验定律与气体图象
1.一定质量的理想气体的各种图象类别图线特点举例pVpVCT 其中C为恒量，即pV乘积越大的等温线温度越高，线离原点越远p1VpCT1V，斜率kCT，即斜率越大，温度越高pTpCVT，斜率kCV，
即斜率越大，体积越小VTVCpT，斜率kCp，即斜率越大，压强越
小
2.气体实验定律与一般状态变化图象基本方法化“一般”为“特殊”，如图1是一定质量的某种理想气体的状态变化过程ABC
A.图1在VT图线上，等压线是一簇延长线过原点的直线，过
A.
B.C三点做三条等压线分别表示三个等压过程pApBpC，即pApBT
A.为确定它们之间的定量关系，可以从pV图上的标度值代替压强和体积的大小，代入理想气体状态方程pAVATApBVBTB，即
21TA34TB，故TB6T
A.
二.液柱或活塞的移动问题此类问题的特点是当气体的状态参量p.V.T都发生变化时，直接判断液柱或活塞的移动方向比较困难，通常先进行气体状态的假设，然后应用查理定律可以简单地
求解.其一般思路为1假设液柱或活塞不发生移动，两部分气体均做等容变化.2对两部分气体分别应用查理定律的分比形式ppTT，求出每部分气体压强的变化量p，并加以比较.
【例2】
如图4所示，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l22l
1.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图4答案水银柱上移解析水银柱原来处于平衡状态，所受合外力为零，即此时两部分气体的压强差pp1p2h.温度升高后，两部分气体的压强都增大，若p1p2，水银柱所受合外力方向向上，应向上移动，若p1p2，所以p1p2，即水银柱上移.借题发挥同一问题可从不同角度考虑，用不同方法求解，培养同学们的发散思维能力.此类问题中，如果是气体温度降低，则T为负值，p亦为负值，表示气体压强减小，那么降温后水银柱应该向压强减小得多的一方移动.针对训练2如图所示，四支两端封闭.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答案CD解析假设升温后，水银柱不动，则压强要增加，由查理定律，压强的增加量ppTT，而各管原压强p相同，所以p1T，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.
三.变质量问题分析变质量问题时，可以通过巧妙选择合适的研究对象，使这类问题转化为定质量的气体问题，用理想气体状态方程求解.
1.打气问题向球.轮胎中充气是典型的气体变质量的问题.只要选择球内原有气体和即将打入的气体作为研究对象，就可以把
充气过程中的气体质量变化的问题转化为定质量气体的状态变化问题.
2.抽气问题从容器内抽气的过程中，容器内的气体质量不断减小，这属于变质量问题.分析时，将每次抽气过程中抽出的气体和剩余气体作为研究对象，质量不变，故抽气过程可看做是等温膨胀过程.
【例3】
一只两用活塞气筒的原理如图5所示打气时如图甲所示，抽气时如图乙所示，其筒内体积为V0，现将它与另一只容积为V的容器相连接，容器内的空气压强为p0，当分别作为打气筒和抽气筒时，活塞工作n次后，在上述两种情况下，容器内的气体压强分别为大气压强为p0图5
A.np0，1np0
B.nV0Vp0，V0nVp0
C.1V0Vnp0，1V0Vnp0
D.1nV0Vp0，VVV0np0答案D解析打气时，活塞每推动一次，把体积为V0，压强为p0的气体推入容器内，若活塞工作n次，就是把压强为p0，体积为nV0的气体压入容器内，容器内原来有压强为p0，体积为V的气体，根据玻意耳定律得p0VnV0pV.所以pVnV0Vp01nV0Vp0.抽气时，活塞每拉动一次，把容器中的气体的体积从V膨胀为VV0，而容器的气体压强就要减小，活塞推动时，将抽气筒中的V0气体排出，而再次拉动活塞时，将容器中剩余的
气体从V又膨胀到VV0，容器内的压强继续减小，根据玻意耳定律得
第一次抽气p0Vp1VV0，p1VVV0p0.活塞工作n次，则有pnVVV0np0，故选项D正确.
【例4】
氧气瓶的容积是40L，其中氧气的压强是130atm，规定瓶内氧气压强降到10atm时就要重新充氧，有一个车间，每天需要用1atm的氧气400L，这瓶氧气能用几天假定温度不变.答案12天解析用如图所示的方框图表示思路.由V1V2p1V1p2V2，
V2p1V1p21304010L520L，由V2V1V3p2V2V1p3V3，V3p2（V2V1）
p3104801L4800L，则V3400L12天.气体状态变化的图象
1.如图6所示，在pT坐标系中的a.b两点，表示一定质量的理想气体的两个状态，设气体在状态a时的体积为Va，密度为a，在状态b时的体积为Vb，密度为b，则图6
A.VaVb，ab
B.VaVb，aVb，ab
D.Vab答案D解析过a.b两点分别做它们的等容线，由于斜率kakb，所以Vab，故D正确.关于液柱移动问题的判定
2.如图7所示，一定质量的空气被水银封闭在静置于竖直平面的U形玻璃管内，右管上端开口且足够长，右管内水银面比左管内水银面高h，能使h变大的原因是图7
A.环境温度升高
B.大气压强升高
C.沿管壁向右管内加水银
D.U形玻璃管自由下落答案ACD解析对左管被封闭气体
pp0ph，由pVTk，可知当温度T升高，大气压p0不变时，h增加，故A正确；大气压升高，h减小，B错误；向右管加水银时，由温度T不变，p0不变，V变小，p增大，即h变大，C正确；U 形管自由下落，水银完全失重，气体体积增加，h变大，D正确.变质量问题
3.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1L.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0.45L.请通过计算判断该包装袋是否漏气.答案见解析解析若不漏气，设加压后的体积为V1，由等温过程得
p0V0p1V1，代入数据得V
10.5L，因为0.45L0.5L，故包装袋漏气.
4.某种喷雾器的贮液筒的总容积为
7.5L，如图8所示，装入6L的药液后再用密封盖将贮液筒密封，与贮液筒相连的活塞式打气筒每次能压入300cm3，1atm的空气，设整个过程温度保持不变，求图81要使贮气筒中空气的压强达到4atm，打气筒应打压几次2在贮气筒中空气的压强达到4atm 时，打开喷嘴使其喷雾，直到内.外气体压强相等，这时筒内还剩多少药液答案115
21.5L解析1设需打n次，贮气筒内压强变为4atm，由玻意耳定律p1V1nVp2V1其中p11atm，p24atm，V
17.5L6L
1.5LV300cm
30.3L.将已知量代入上式得n
15.2设停止喷雾时贮液筒内气体体积为V由玻意耳定律得4atm
1.5L1atmVV6L故还剩药液
7.5L6L
1.5L