(选修3-3)8.1《气体的等温变化》课件1.ppt

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1、【例例1 1】求图求图8-1-28-1-2中被封闭气体中被封闭气体A A的压强的压强,图中的玻璃管图中的玻璃管内都灌有水银内都灌有水银.大气压强大气压强p p0 0=76=76 cmHgcmHg.（p p0 0=1.01=1.0110105 5PaPa，g=10 m/sg=10 m/s2 2)【思路点拨思路点拨】求解本题可以按这样的思路进行求解本题可以按这样的思路进行:【规范解答规范解答】(1)p(1)pA A=p=p0 0-p-ph h=76 cmHg-10=76 cmHg-10 cmHgcmHg=66=66 cmHgcmHg(2)p(2)pA A=p=p0 0-p-ph h=76 cmHg

2、-10=76 cmHg-10sin30sin30cmHg=71 cmHg=71 cmHgcmHg(3)p(3)pB B=p=p0 0+p+ph2h2=76 cmHg+10=76 cmHg+10 cmHgcmHg=86=86 cmHgcmHgp pA A=p=pB B-p-ph1h1=86 cmHg-5=86 cmHg-5 cmHgcmHg=81=81 cmHgcmHg【例例2 2】有一段有一段12 cm12 cm长的汞柱长的汞柱,在均匀玻璃管中封住一定在均匀玻璃管中封住一定质量的气体质量的气体,若开口向上将玻璃管放置在倾角为若开口向上将玻璃管放置在倾角为3030的光的光滑斜面上滑斜面上,在下滑

3、过程中被封闭气体的压强为在下滑过程中被封闭气体的压强为(大气压强大气压强p p0 0=76=76 cmHgcmHg）A.76 A.76 cmHgcmHg B.82 B.82 cmHgcmHgC.88 C.88 cmHgcmHg D.70 D.70 cmHgcmHg【标准解答标准解答】选选A.A.水银柱所处的状态不水银柱所处的状态不是平衡状态是平衡状态,因此不能用平衡条件来处因此不能用平衡条件来处理理.水银柱的受力分析如图所示水银柱的受力分析如图所示,因玻璃因玻璃管和水银柱组成系统的加速度管和水银柱组成系统的加速度a=a=gsingsin,所以对水银柱由牛顿第二定律得所以对水银柱由牛顿第二定律得

4、:p:p0 0S+Mgsin-pS=Ma,S+Mgsin-pS=Ma,故故p=pp=p0 0.【例例3 3】如图如图8-1-58-1-5所示，在所示，在A A、B B两个注射器中分别封闭两个注射器中分别封闭1 110105 5 Pa Pa、300 300 mLmL和和1 110105 5 Pa Pa、400 400 mLmL的空气，在相同的空气，在相同的环境温度下，将它们的体积缓慢地压缩一半，其压强的环境温度下，将它们的体积缓慢地压缩一半，其压强分别为多少？分别为多少？【思路点拨思路点拨】解答本题可按以下思路进行解答本题可按以下思路进行:【标准解答标准解答】对对A A系统系统p pA A=1=

5、110105 5 Pa Pa，V VA A=300=300 mLmL；V VA A=150=150 mLmL，根据玻意耳定律：，根据玻意耳定律：p pA AV VA A=p pA AVVA A对对B B系统，系统，p pB B=1=110105 5 Pa Pa，V VB B=400=400 mLmL；V VB B=200=200 mLmL，根据，根据玻意耳定律：玻意耳定律：p pB BV VB B=p pB BVVB B1.1.（20102010嘉定高二检测）描述气体状态的参量是指嘉定高二检测）描述气体状态的参量是指 （）A.A.质量、温度、密度质量、温度、密度 B.B.温度、体积、压强温度、

6、体积、压强C.C.质量、压强、温度质量、压强、温度 D.D.密度、压强、温度密度、压强、温度【解析解析】选选B.B.气体状态参量是指温度、压强和体积，气体状态参量是指温度、压强和体积，B B对对.2.2.（20102010广东高考）如图广东高考）如图8-1-68-1-6所示，某种自动洗衣机进水时，与所示，某种自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知管量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量中的空气压力，从而控制进水量.设温度不变，洗衣缸内水位升高，则细管中被封闭的空设温度不变，洗衣缸内水位升高，则细管中被封闭

7、的空气（气（）A A体积不变，压强变小体积不变，压强变小 B.B.体积变小，压强变大体积变小，压强变大C.C.体积不变，压强变大体积不变，压强变大 D.D.体积变小，压强变小体积变小，压强变小【解析解析】选选B.B.由图可知空气被封闭在细管内，水面升高由图可知空气被封闭在细管内，水面升高时，气体体积一定减小，根据玻意耳定律，气体压强就时，气体体积一定减小，根据玻意耳定律，气体压强就增大，增大，B B选项正确选项正确.3.3.一端封闭的玻璃管倒插入水银槽中，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管竖直放置时，管内水银面比管外高h h，上端空气柱长为上端空气柱长为L L，

8、如图，如图8-1-78-1-7所示，所示，已知大气压强为已知大气压强为H H cmHgcmHg，下列说法正，下列说法正确的是（确的是（）A.A.此时封闭气体的压强是（此时封闭气体的压强是（L+hL+h）cmHgcmHgB.B.此时封闭气体的压强是（此时封闭气体的压强是（H-hH-h）cmHgcmHgC.C.此时封闭气体的压强是此时封闭气体的压强是(H+hH+h)cmHgcmHgD.D.此时封闭气体的压强是此时封闭气体的压强是(H-L)(H-L)cmHgcmHg【解析解析】选选B.B.取等压面法取等压面法,选管外水银面为等压面选管外水银面为等压面,则则p p气气+p+ph h=p=p0 0得得p

9、 p气气=p=p0 0-p-ph h即即p p气气=(H-=(H-h)cmHg,Bh)cmHg,B项正确项正确.4.4.一定质量的气体发生等温变化时一定质量的气体发生等温变化时,若体积增大为原来的若体积增大为原来的2 2倍倍,则压强变为原来的（则压强变为原来的（）倍）倍.A.2 B.1 C.D.A.2 B.1 C.D.【解析解析】选选C.C.由玻意耳定律由玻意耳定律pVpV=常量，得体积增大为原来常量，得体积增大为原来的的2 2倍倍,则压强变为原来的则压强变为原来的 ,故故C C项正确项正确.5.(20105.(2010镇江高二检测镇江高二检测)一定质量的一定质量的气体由状态气体由状态A A变

10、到状态变到状态B B的过程如图的过程如图8-1-88-1-8所示所示,A,B,A,B位于同一双曲线上位于同一双曲线上,则则此变化过程中此变化过程中,温度（温度（）A.A.一直下降一直下降B.B.先上升后下降先上升后下降C.C.先下降后上升先下降后上升D.D.一直上升一直上升【解析解析】选选B.B.由题图可知由题图可知,A,B,A,B两点在同两点在同一等温线上一等温线上.可作直线可作直线AB,AB,其他各点的等其他各点的等温线与过温线与过A,BA,B两点的等温线进行比较两点的等温线进行比较,可可以得出都比以得出都比A,BA,B两点所在等温线温度高两点所在等温线温度高,故气体由状态故气体由状态A

11、A变到状态变到状态B B的过程中温度先上升后下降的过程中温度先上升后下降.6.6.粗细均匀的玻璃管内封闭一段长为粗细均匀的玻璃管内封闭一段长为12 cm12 cm空气柱空气柱.一个一个人手持玻璃管开口向下潜入水中人手持玻璃管开口向下潜入水中,当潜到水下某深度时看当潜到水下某深度时看到水进入玻璃管口到水进入玻璃管口2 cm,2 cm,求人潜入水中的深度求人潜入水中的深度.(.(玻璃管内玻璃管内气体温度视为不变气体温度视为不变,取水面上大气压强为取水面上大气压强为p p0 0=1.0=1.010105 5 Pa,Pa,g=10 m/sg=10 m/s2 2)【解析解析】确定研究对象为被封闭的一部分

12、气体确定研究对象为被封闭的一部分气体,玻璃管下玻璃管下潜的过程中气体的状态变化为等温过程潜的过程中气体的状态变化为等温过程.设潜入水下的深度为设潜入水下的深度为h,h,玻璃管的横截面积为玻璃管的横截面积为S.S.气体的初气体的初末状态参量分别为末状态参量分别为初状态初状态:p:p1 1=p=p0 0,V,V1 1=12S.=12S.末状态末状态:p:p2 2=p=p0 0+gh,V+gh,V2 2=10S.=10S.由玻意耳定律由玻意耳定律p p1 1V V1 1=p=p2 2V V2 2,得得 .解得解得:h=2 m.:h=2 m.答案答案:2 m2 m一、选择题（本大题共一、选择题（本大题

13、共7 7小题，每小题小题，每小题5 5分，共分，共3535分，每分，每小题至少一个选项符合题意）小题至少一个选项符合题意）1.1.如图如图1 1为一定质量的气体的两条等温线为一定质量的气体的两条等温线,则下列关于各则下列关于各状态温度的说法正确的有（状态温度的说法正确的有（）A.tA.tA A=t tB B B.tB.tB B=t tC CC.tC.tC C t tA A D.tD.tD D t tA A【解析解析】选选A,C,D.A,C,D.两条等温线两条等温线,故故t tA A=t tB B,t,tC C=t tD D,故故A A项正确项正确.两条等温线比较两条等温线比较,t tD D t

14、 tA A,t,tC C t tA A,故故B B项错项错,C,D,C,D项正确项正确.2.2.如图如图2 2所示所示,活塞的质量为活塞的质量为m,m,缸缸套的质量为套的质量为M.M.通过弹簧吊在天花通过弹簧吊在天花板上板上,汽缸内封有一定质量的气汽缸内封有一定质量的气体体.缸套和活塞间无摩擦缸套和活塞间无摩擦,活塞面活塞面积为积为S.S.大气压强为大气压强为p p0 0.则封闭气体则封闭气体的压强为（的压强为（）A.pA.p=p=p0 0+mg/S+mg/SB.pB.p=p=p0 0+(M+m)g/S+(M+m)g/SC.pC.p=p=p0 0-Mg/S-Mg/SD.pD.p=mg/S=mg

15、/S【解析解析】选选C.C.对汽缸缸套进行受力分析对汽缸缸套进行受力分析,如图所示如图所示.由平衡条件可得由平衡条件可得:p:p0 0S=S=Mg+pSMg+pS所以所以故故C C项正确项正确.3.3.放飞的氢气球上升到一定高度会胀破放飞的氢气球上升到一定高度会胀破,是因为是因为()()A.A.球内氢气温度升高球内氢气温度升高 B.B.球内氢气压强增大球内氢气压强增大C.C.球外空气压强减小球外空气压强减小 D.D.以上说法均不正确以上说法均不正确【解析解析】选选C.C.气球上升时气球上升时,由于高空处空气稀薄由于高空处空气稀薄,球外气球外气体的压强减小体的压强减小,球内气体要膨胀球内气体要膨

16、胀,到一定程度时到一定程度时,气球就会气球就会胀破胀破.4.4.如图如图3 3所示，两端开口的均匀玻璃管所示，两端开口的均匀玻璃管竖直插入水银槽中，管中有一段水银竖直插入水银槽中，管中有一段水银柱柱h h1 1封闭一定质量的气体，这时管下端封闭一定质量的气体，这时管下端开口处内、外水银面高度差为开口处内、外水银面高度差为h h2 2，若保，若保持环境温度不变，当外界压强增大时，持环境温度不变，当外界压强增大时，下列分析正确的是（下列分析正确的是（）A.hA.h2 2变长变长 B.hB.h2 2变短变短C.hC.h1 1上升上升 D.hD.h1 1下降下降【解析解析】选选D.D.被封闭气体的压强

17、被封闭气体的压强p=pp=p0 0+h+h1 1=p=p0 0+h+h2 2.故故h h1 1=h=h2 2，随着大气压强的增大，被封闭气体压强也增大，由玻意随着大气压强的增大，被封闭气体压强也增大，由玻意耳定律知气体的体积减小，空气柱长度变短，但耳定律知气体的体积减小，空气柱长度变短，但h h1 1、h h2 2长长度不变，度不变，h h1 1液柱下降，液柱下降，D D项正确项正确.5.5.一个开口玻璃瓶内有空气，现将瓶口向下按入水中，一个开口玻璃瓶内有空气，现将瓶口向下按入水中，在水面下在水面下5 m5 m深处恰能保持静止不动，下列说法中正确的深处恰能保持静止不动，下列说法中正确的是（是（

18、）A.A.将瓶稍向下按，放手后又回到原来位置将瓶稍向下按，放手后又回到原来位置B.B.将瓶稍向下按，放手后加速下沉将瓶稍向下按，放手后加速下沉C.C.将瓶稍向上提，放手后又回到原处将瓶稍向上提，放手后又回到原处D.D.将瓶稍向上提，放手后加速上升将瓶稍向上提，放手后加速上升【解析解析】选选B B、D.D.瓶保持静止不动，受力平衡瓶保持静止不动，受力平衡mg=mg=gVgV，由玻意耳定律，将瓶下按后，由玻意耳定律，将瓶下按后，p p增大而增大而V V减小，减小，mgmggVgV，故放手后加速下沉故放手后加速下沉.同样道理，同样道理，D D选项也正确选项也正确.6.6.（20102010江苏高考）

19、为了将空气装入气瓶内，现将一定江苏高考）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质量的空气等温压缩，空气可视为理想气体.下列图象能下列图象能正确表示该过程中空气的压强正确表示该过程中空气的压强p p和体积和体积V V关系的是（关系的是（）【解析解析】选选B.B.气体做等温变化气体做等温变化,遵守玻意耳定律遵守玻意耳定律.由由pVpV=C=C，p p与与 成正比，故成正比，故B B正确正确.7.7.如图如图4 4所示所示,一根一端封闭的玻璃管一根一端封闭的玻璃管开口向下插入水银槽中开口向下插入水银槽中,管中封闭一管中封闭一定质量的气体定质量的气体,管内水银面低于管外管

20、内水银面低于管外,在温度不变时在温度不变时,将玻璃管稍向下插入将玻璃管稍向下插入一些一些,下列说法正确的是（下列说法正确的是（）A.A.玻璃管内气体体积减小玻璃管内气体体积减小B.B.玻璃管内气体体积增大玻璃管内气体体积增大C.C.管内外水银面高度差减小管内外水银面高度差减小D.D.管内外水银面高度差增大管内外水银面高度差增大【解析解析】选选A,D.A,D.解法一解法一:极限分析法，设想把管压下很深极限分析法，设想把管压下很深,则易知则易知V V减小减小,p,p增大增大,因为因为p=pp=p0 0+p+ph h,所以所以h h增大增大.即即A A、D D选项选项正确正确.解法二解法二:假设法，

21、将玻璃向下插入过程中假设法，将玻璃向下插入过程中,假设管内气体假设管内气体体积不变体积不变,则则h h增大增大,p=p,p=p0 0+p+ph h也增大也增大,由玻意耳定律判断得由玻意耳定律判断得V V减小减小,故管内气体体积故管内气体体积V V不可能不变而是减小不可能不变而是减小,由由V V减小得减小得p=pp=p0 0+p+ph h增大增大,所以所以h h也增大也增大.即即A,DA,D选项正确选项正确.二、非选择题（本大题共二、非选择题（本大题共2 2小题，共小题，共1515分）分）8.(88.(8分分)图图5 5粗细均匀的粗细均匀的U U形管，右端封形管，右端封闭有一段空气柱，两管内水银

22、面高度闭有一段空气柱，两管内水银面高度差为差为19 cm19 cm，封闭端空气柱长度为，封闭端空气柱长度为40 cm40 cm，如图如图5 5所示所示.问向左管内再注入多少水问向左管内再注入多少水银可使两管水银面等高？已知外界大银可使两管水银面等高？已知外界大气压强气压强p p0 0=76=76 cmHgcmHg,注入水银过程中温度保持不变注入水银过程中温度保持不变.【解析解析】以右管中被封闭气体为研究对象以右管中被封闭气体为研究对象,气体在初状态气体在初状态下其下其p p1 1=p=p0 0-p-ph h=(76-19)=(76-19)cmHgcmHg=57 cmHg,V=57 cmHg,V

23、1 1=L=L1 1S=40S;S=40S;末状态末状态p p2 2=p=p0 0=76 cmHg,V=76 cmHg,V2 2=L=L2 2S.S.则由玻意耳定律得：则由玻意耳定律得：575740 S=40 S=7676L L2 2S S，L L2 2=30 cm.=30 cm.需注入的水银柱长度应为需注入的水银柱长度应为h+2(Lh+2(L1 1-L L2 2)=39 cm.)=39 cm.答案：答案：39 cm39 cm9.(79.(7分分)中国是世界上的人口大国，也是自行车的王国，中国是世界上的人口大国，也是自行车的王国，随着社会的不断进步，虽然汽车已经进入家庭，但自行随着社会的不断进

24、步，虽然汽车已经进入家庭，但自行车以其轻便、经济、维修方便等独有的优势，依然成为车以其轻便、经济、维修方便等独有的优势，依然成为人们目前重要的交通工具之一，现用活塞气筒向一个容人们目前重要的交通工具之一，现用活塞气筒向一个容积为积为V V的自行车轮胎内打气，每次能把体积为的自行车轮胎内打气，每次能把体积为V V0 0，压强为，压强为p p0 0的空气打入自行车轮胎内的空气打入自行车轮胎内.若胎内原有空气的压强为若胎内原有空气的压强为p p，设打入气体的温度不变，则打了设打入气体的温度不变，则打了n n次后自行车轮胎内气体次后自行车轮胎内气体的压强为多大？并解释为何在打气过程中越打越费劲？的压强

25、为多大？并解释为何在打气过程中越打越费劲？【解析解析】取胎内原有气体和取胎内原有气体和n n次打入的气体为研究对象次打入的气体为研究对象由玻意耳定律知由玻意耳定律知pV+nppV+np0 0V V0 0=p pn nV V所以所以p p0 0、V V0 0、V V、p p各量不变，各量不变，n n越多，越多，p pn n越大，即打入气的次越大，即打入气的次数越多，需要克服胎内气体对气筒（活塞）的压力越大，数越多，需要克服胎内气体对气筒（活塞）的压力越大，感觉越费劲感觉越费劲.答案：答案：打入气的次数越多，轮胎内气体压强打入气的次数越多，轮胎内气体压强越大，再次将气体打入时，需用力越大即越费劲越

26、大，再次将气体打入时，需用力越大即越费劲.1.1.一定质量的气体在等温变化的过程中，它的下列哪些一定质量的气体在等温变化的过程中，它的下列哪些物理量不发生变化的是（物理量不发生变化的是（）A.A.气体的平均速率气体的平均速率 B.B.单位体积内的分子数单位体积内的分子数C.C.气体的压强气体的压强 D.D.气体的体积气体的体积【解析解析】选选A.A.由玻意耳定律由玻意耳定律pVpV=C=C可知，气体的体积和压可知，气体的体积和压强都发生变化，单位体积内的分子数变化，故强都发生变化，单位体积内的分子数变化，故B B、C C、D D均均发生变化；由于温度不变，气体运动的平均速率不变，发生变化；由于

27、温度不变，气体运动的平均速率不变，故选故选A.A.2.2.如图，如图，p p表示压强，表示压强，V V表示体积，表示体积，T T为热力学温度，则各为热力学温度，则各图中正确描述一定质量的气体发生等温变化的是（图中正确描述一定质量的气体发生等温变化的是（）【解析解析】选选A A、B B、C.AC.A图表示温度图表示温度T T始终不变，始终不变，B B、C C图表图表示示 为定值，即温度不变为定值，即温度不变,A,A、B B、C C对，对，D D中中pVpV，此，此时温度必然变化，故时温度必然变化，故D D错错.3.3.如图所示如图所示,为一定质量的气体在不为一定质量的气体在不同温度下的两条同温度

28、下的两条 图线图线.由图可由图可知（知（）A.A.一定质量的气体在发生等温变化时一定质量的气体在发生等温变化时其压强与体积成正比其压强与体积成正比B.B.一定质量的气体在发生等温变化时其一定质量的气体在发生等温变化时其 图线的延长图线的延长线是经过坐标原点的线是经过坐标原点的C.TC.T1 1TT2 2D.TD.T1 1TT2 2【解析解析】选选B,D.B,D.这是一定质量的气体在发生等温变化时这是一定质量的气体在发生等温变化时的的 图线图线,由图线知由图线知p ,p ,所以所以p p与与V V应成反比应成反比,A,A错错.由图可以看出由图可以看出,图线的延长线是过坐标原点的图线的延长线是过坐

29、标原点的,故故B B对对.根据根据 图线斜率的物理意义可知图线斜率的物理意义可知C C错错,D,D对对.4.4.如图所示如图所示,在温度不变的情况下在温度不变的情况下,把一根长为把一根长为100 cm,100 cm,上端封闭的玻上端封闭的玻璃管竖直插入水银槽中璃管竖直插入水银槽中,插入后管插入后管口到槽内水银面的距离是管长的一口到槽内水银面的距离是管长的一半半,若大气压为若大气压为75 75 cmHgcmHg,求水银进入管内的长度求水银进入管内的长度.【解析解析】研究玻璃管内被封闭的空气柱研究玻璃管内被封闭的空气柱.初态初态:玻璃管未插入水银槽之前玻璃管未插入水银槽之前,p p1 1=p=p0

30、 0=75 cmHg;V=75 cmHg;V1 1=LS=100S=LS=100S末态末态:玻璃管插入水银槽后玻璃管插入水银槽后,设管内外水银面高度差为设管内外水银面高度差为h,h,则则p p2 2=p=p0 0+h=75+h+h=75+h根据玻意耳定律根据玻意耳定律p p1 1V V1 1=p=p2 2V V2 2得得7575100S=(75+h)(50+h)S100S=(75+h)(50+h)S即即h h2 2+125h-3 750=0,+125h-3 750=0,解得解得h=25 cm h=25 cm 或或h=-150 cm(h=-150 cm(舍去舍去)所以所以,水银进入管内的长度为水银进入管内的长度为答案：答案：25 cm25 cm