高中物理教案理想气体的状态方程

高中物理热学 -- 理想气体状态方程 试题及答案

一、单选题

1.一定质量的理想气体，在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为 p1、V 1、T1，在另一平衡状态下的

压强、体积和温度分别为 p2、V 2、T2，下列关系正确的是

1

A．p1 =p2，V1=2V 2，T1= 1 T2 B．p1 =p2，V1= 2

2 V2，T1= 2T 2

C．p1 =2p2，V1=2V 2，T1= 2T2 D．p1 =2p2，V 1=V 2，T1= 2T 2

2．已知理想气体的内能与温度成正比。 如图所示的实线为汽缸内一定 质量

的理想气体由状态 1 到状态 2 的变化曲线， 则在整个过程中汽缸内气体的

内能

A.先增大后减小 B.先减小后增大

C.单调变化 D.保持不变

3.地面附近有一正在上升的空气团，它与外界的热交热忽略不计 .已知大气压强随高度增加而降低，则该

气团在此上升过程中（不计气团内分子间的势能）

A.体积减小，温度降低 B.体积减小，温度不变

C.体积增大，温度降低 D.体积增大，温度不变

4.下列说法正确的是

A. 气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力

B. 气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均冲量

C. 气体分子热运动的平均动能减少，气体的压强一定减小

D. 单位面积的气体分子数增加，气体的压强一定增大

5．气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总和，其大小与气体的状态有关，分子热运动的平均动

能与分子间势能分别取决于气体的

A．温度和体积 B．体积和压强

C．温度和压强 D．压强和温度

6.带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体。气体开始处于状态 a，然后经 过

过程 ab到达状态 b 或进过过程 ac 到状态 c，b、c 状态温度相同，如 V-T 图

所示。 设气体在状态 b 和状态 c 的压强分别为 Pb、和 PC ,在过程 ab 和 ac 中

1 高中物理专题-理想气体状态方程

【母题来源一】2020年普通高等学校招生全国统一考试物理（全国Ⅲ卷）

【母题原题】(2020·全国Ⅲ卷)(多选)如图,一开口向上的导热汽缸内,用活塞封闭了一定质量的理想气体,活塞与汽缸壁间无摩擦。现用外力作用在活塞上,使其缓慢下降。环境温度保持不变,系统始终处于平衡状态。在活塞下降过程中 ( )

A.气体体积逐渐减小,内能增知

B.气体压强逐渐增大,内能不变

C.气体压强逐渐增大,放出热量

D.外界对气体做功,气体内能不变

E.外界对气体做功,气体吸收热量

【母题来源二】2020年全国普通高等学校招生统一考试物理（山东卷）

【母题原题】(2020·山东等级考)一定质量的理想气体从状态a开始,经a→b、b→c、c→a三个过程后回到初始状态a,其p-V图像如图所示。已知三个状态的坐标分别为a(V0, 2p0)、 b(2V0,p0)、c(3V0,2p0),以下判断正确的是 ( )

A.气体在a→b过程中对外界做的功小于在b→c过程中对外界做的功

B.气体在a→b过程中从外界吸收的热量大于在b→c过程中从外界吸收的热量

C.在c→a过程中,外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量

D.气体在c→a过程中内能的减少量大于b→c过程中内能的增加量

【母题来源三】2020年全国普通高等学校招生统一考试物理（全国Ⅰ卷）

【母题原题】(2020·全国Ⅰ卷)甲、乙两个储气罐储存有同种气体(可视为理想气体),甲罐的容积

2 为V,罐中气体的压强为p;乙罐的容积为2V,罐中气体的压强为12p。现通过连接两罐的细管把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去,两罐中气体温度相同且在调配过程中保持不变,调配后两罐中气体的压强相等。求调配后

①两罐中气体的压强;

②甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比。

【母题来源四】2020年普通高等学校招生全国统一考试物理（全国Ⅱ卷）

【母题原题】(2020·全国Ⅱ卷)潜水钟是一种水下救生设备,它是一个底部开口、上部封闭的容器,外形与钟相似。潜水钟在水下时其内部上方空间里存有空气,以满足潜水员水下避险的需要。为计算方便,将潜水钟简化为截面积为S、高度为h、开口向下的圆筒;工作母船将潜水钟由水面上方开口向下吊放至深度为H的水下,如图所示。已知水的密度为ρ,重力加速度大小为g,大气压强为p0,H≫h,忽略温度的变化和水密度随深度的变化。

理想气体状态方程

一、教学目标：

1、知识目标：初步理解“理想气体”的概念

掌握运用玻意尔定律、查理定律和盖吕萨克推导理想气体状态方程的过程，熟记理想气体状态方程的数学表达式，并能正确运用理想气体状态方程分析理想气体初末状态，解答有关的简单问题。

2、方法和过程：通过推导理想气体状态方程及对气体初末状态的判断，培养学生严密的逻辑思维能力。

3、情感、态度和价值观：通过采用不同方法推导出理想气体状态方程，使同学们养成全面

思考问题的习惯。而对气体初末状态变化的分析，则教会学生看到问题要抓

住问题的本质。

二、教学重点、难点分析：

1、如何理解理想气体状态方程是本节课的重点，也是中学阶段解答气体问题所遵循的最重要的规律之一。

2、本节课的难点在于如何分析气体变化问题的初末状态参量。尤其是末状态，各部分都发生变化的情况，更要选取合适的参考对象，找到压强变化与气体体积变化的关系。

三、主要教学过程：

（一）、课堂引入

由生活中螃蟹在水中吐出的气泡上升过程中的变化问题引发思考，将该气泡作为理想气体，气泡上升到水面时体积是水底初始时的多少倍并给出具体数值，分别计算两种不同情况下，即湖底和湖面温度相同和不同时分别是多少

学生计算温度相同时可以直接运用前面学习的等温变化规律（玻意尔定律）直接解得，但对于温度不同时，气泡三个状态参量都变化的情况却不能运用所学的三大定律解决。由此引入研究，气体在三个状态都变化时的规律的探究。

（二）、教学过程的设计

1、进行“理想气体”概念的教学

设问：（1）玻意耳定律和查理定律是如何得出的即它们是物理理论推导出来的还是由实验总结归纳得出的答案是：由实验总结归纳得出的。

（2）这两个定律是在什么条件下通过实验得到的老师引导学生知道是在温度不太低（与常温比较）和压强不太大（与大气压强相比）的条件得出的。

老师讲解：在初中我们就学过使常温常压下呈气态的物质（如氧气、氢气等）液化的方法是降低温度和增大压强。这就是说，当温度足够低或压强足够大时，任何气体都被液化了，当然也不遵循反映气体状态变化的玻意耳定律和查理定律了。而且实验事实也证明：在较低温度或较大压强下，气体即使未被液化，它们的实验数据也与玻意尔定律或查理定律计算出的数据有较大的误差。

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理想气体状态方程

一、教学目标：

1、知识目标：初步理解“理想气体”的概念

掌握运用玻意尔定律、查理定律和盖•吕萨克推导理想气体状态方程的过程，熟记理想气体状态方程的数学表达式，并能正确运用理想气体状态方程分析理想气体初末状态，解答有关的简单问题。

2、方法和过程：通过推导理想气体状态方程及对气体初末状态的判断，培养学生严密的逻辑思维能力。

3、情感、态度和价值观：通过采用不同方法推导出理想气体状态方程，使同学们养成全面

思考问题的习惯。而对气体初末状态变化的分析，则教会学生看到问题要抓

住问题的本质。

二、教学重点、难点分析：

1、如何理解理想气体状态方程是本节课的重点，也是中学阶段解答气体问题所遵循的最重要的规律之一。

2、本节课的难点在于如何分析气体变化问题的初末状态参量。尤其是末状态，各部分都发生变化的情况，更要选取合适的参考对象，找到压强变化与气体体积变化的关系。

三、主要教学过程：

（一）、课堂引入

由生活中螃蟹在水中吐出的气泡上升过程中的变化问题引发思考，将该气泡作为理想气体，气泡上升到水面时体积是水底初始时的多少倍？并给出具体数值，分别计算两种不同情况下，即湖底和湖面温度相同和不同时分别是多少？

学生计算温度相同时可以直接运用前面学习的等温变化规律（玻意尔定律）直接解得，但对于温度不同时，气泡三个状态参量都变化的情况却不能运用所学的三大定律解决。由此引入研究，气体在三个状态都变化时的规律的探究。

（二）、教学过程的设计

1、进行“理想气体”概念的教学

设问：（1）玻意耳定律和查理定律是如何得出的？即它们是物理理论推导出来的还是由实验总结归纳得出的？答案是：由实验总结归纳得出的。

（2）这两个定律是在什么条件下通过实验得到的？老师引导学生知道是在温度不太低（与常温比较）和压强不太大（与大气压强相比）的条件得出的。

老师讲解：在初中我们就学过使常温常压下呈气态的物质（如氧气、氢气等）液化的方法是降低温度和增大压强。这就是说，当温度足够低或压强足够大时，任何气体都被液化了，当然也不遵循反映气体状态变化的玻意耳定律和查理定律了。而且实验事实也证明：在较低温度或较大压强下，气体即使未被液化，它们的实验数据也与玻意尔定律或查理定律计算出的数据有较大的误差。