2021-教科版物理选修3-3讲义：第2章+3.气体实验定律及答案

1、2021-2021年教科版物理选修3-3讲义：第2章+3.气体试验定律及答案3.气体试验定律学习目标知识脉络|精精.|品品.|可可.|编编.|辑辑.|学学.|习习.|资资.|料料.*|*|*|*|欢欢.|迎迎.|下下.|载载.1.知道气体的三个状态参量.2.把握掌握变量法探究气体试验定律重点3.把握三个气体试验定律重点4.会用气体试验定律运算有关问题重点、难点学问点一|气体的状态参量先填空1讨论气体的性质，用压强、体积、温度等物理量描述气体的状态描述气体状态的这几个物理量叫做气体的状态参量2气体的体积是指气体占有空间的大小，就是贮放气体的容器的容积在国际单位制中，体积的单位是立方米，符号是m3

2、.常用单位间的换算关系：1L103m3，1mL106m3.3温度是气体分子平均动能的标志，热力学温度，亦称肯定温度，用符号T表示，单位是开尔文，符号是K.两种温度间的关系是Tt273.4气体的压强是大量气体分子对器壁撞击的宏观表现，用符号p表示在国际单位制中，单位是帕斯卡，符号是Pa.再判定1气体体积就是全部气体分子体积的总和×2温度越高，全部的分子运动越快×3一个物体的温度由10上升到20，与它从288K上升到298K所上升的温度是相同的后摸索摄氏温度的1与热力学温度的1K大小相同吗？-1-/11第第11页页，共共1111页页2021-2021年教科版物理选修3-3讲义：

3、第2章+3.气体试验定律及答案【提示】热力学温度与摄氏温度零点挑选不同，但它们的分度方法，即每一度的大小是相同的1温度的含义：温度表示物体的冷热程度，这样的定义带有主观性，由于冷热是由人体的感觉器官比较得到的，往往是不精确的|精精.|品品.|可可.|编编.|辑辑.|学学.|习习.|资资.|料料.*|*|*|*|欢欢.|迎迎.|下下.|载载.2温标1常见的温标有摄氏温标、华氏温标、热力学温标2比较摄氏温标和热力学温标摄氏温标热力学温标提出者摄尔修斯和施勒默尔英国物理学家开尔文一个标准大气压下冰水混合零度的规定物的温度273.15温度名称摄氏温度热力学温度温度符号tT单位名称摄氏度开尔文单位符号K

4、关系Tt273.15，粗略表示：Tt2731关于热力学温度以下说法中正确选项A33240KB温度变化1，也就是温度变化1KC摄氏温度与热力学温度都可能取负值D温度由t升至2t，对应的热力学温度上升了273KtE136比136K温度高【解析】T273t，由此可知：33240K，A正确，同时B正确；D中初态热力学温度为273t，末态为2732t温度变化tK，故D错；对于摄氏温度可取负值的范畴为0到273，因肯定零度达不到，故热力学温度不行能取-2-/11第第22页页，共共1111页页2021-2021年教科版物理选修3-3讲义：第2章+3.气体试验定律及答案负值，故C错；依据Tt273，可知136

5、137K，E正确|精精.|品品.|可可.|编编.|辑辑.|学学.|习习.|资资.|料料.*|*|*|*|欢欢.|迎迎.|下下.|载载.【答案】ABE2以下关于热力学温度的说法中，正确选项A热力学温度的零值等于273.15B热力学温度变化1K和摄氏温度变化1，变化量的大小是相等的C肯定零度是低温的极限，永久达不到D1就是1KE上升1就是上升274.15K【解析】依据热力学温标零值的规定可知A正确；热力学温度变化1K和摄氏温度变化1的变化量大小是相等的，但1不是1K，B正确，D、E错误；肯定零度是低温的极限，只能无限接近而永久不行能达到，C正确【答案】ABC3假如物体的温度从27上升到127，用热

6、力学温度表示，以下说法不正确选项A物体的温度上升了400KB物体的温度上升了100KC物体的温度上升到400KD物体的温度上升到373KE物体的温度上升到273K【解析】由Tt273知27时对应的热力学温度为300K，127时对应的热力学温度为400K，所以上升了100K，B和C正确，A、D、E错误【答案】ADE1热力学温度与摄氏温度的关系是Tt273.15，因此对于同一温度来说，用不同的温标表示，数值不同，这是由于零值选取不同2在热力学温标与摄氏温标中，热力学温度上升或降低1K，就摄氏温度也上升或降低1.-3-/11第第33页页，共共1111页页2021-2021年教科版物理选修3-3讲义：

7、第2章+3.气体试验定律及答案学问点二|玻意耳定律先填空1等温变化：肯定质量的气体，假如在状态变化时其温度保持不变，这种变化称为等温变化|精精.|品品.|可可.|编编.|辑辑.|学学.|习习.|资资.|料料.*|*|*|*|欢欢.|迎迎.|下下.|载载.2玻意耳定律1内容：肯定质量的某种气体，在温度保持不变的情形下，压强p和体积V成反比2公式：pV常量或p1V1p2V2.3适用条件气体质量不变、温度不变气体压强不太大、温度不太低再判断1在探究气体压强、体积、温度三个状态参量之间关系时采纳掌握变量法2玻意耳定律的成立条件是肯定质量的气体，温度保持不变3玻意耳定律的公式是p1V1p2V2.后摸索在

8、探究气体等温变化规律的试验时，在转变封闭气体的体积时，为什么要缓慢进行？【提示】该试验的条件是气体的质量肯定，温度不变，体积变化时封闭气体自身的温度会发生变化，为保证温度不变，应给封闭气体以足够的时间进行热交换，以保证气体的温度不变1玻意耳定律p1V1p2V2是试验定律，只有在气体质量肯定、温度不变的条件下才成立2玻意耳定律的数学表达式pVC中的常量C不是一个普适恒量，它与气体的种类、质量、温度有关，对肯定质量的气体，温度越高，该恒量C越大-4-/11第第44页页，共共1111页页2021-2021年教科版物理选修3-3讲义：第2章+3.气体试验定律及答案|精精.|品品.|可可.|编编.|辑辑

9、.|学学.|习习.|资资.|料料.*|*|*|*|欢欢.|迎迎.|下下.|载载.3应用玻意耳定律的思路和方法1确定讨论对象，并判定是否满意玻意耳定律成立的条件2确定始末状态及状态参量p1、V1、p2、V23依据玻意耳定律列方程p1V1p2V2，代入数值求解留意各状态参量要统一单位4留意分析题目中的隐含条件，必要时仍应由力学或几何学问列出帮助方程5有时要检验结果是否符合实际，对不符合实际的结果要删去4肯定质量的气体，在做等温变化的过程中，以下物理量发生变化的有A气体的体积B单位体积内的分子数C气体的压强D分子总数E气体分子的平均动能【解析】等温过程中，p、V发生相应变化，单位体积内的分子数也随之

10、发生相应变化温度不变，分子的平均动能不变，应选A、B、C.【答案】ABC5.如下列图，一汽缸水平固定在静止的小车上，一质量为m、面积为S的活塞将肯定量的气体封闭在汽缸内，平稳时活塞与汽缸底相距L.现让小车以一较小的水平恒定加速度向右运动，稳固时发觉活塞相对于汽缸移动了距离d.已知大气压强为p0，不计汽缸和活塞间的摩擦，且小车运动时，大气对活塞的压强仍可视为p0，整个过程中温度保持不变，求小车加速度的大小【解析】选汽缸内被封闭的气体为讨论对象小车静止时为状态1，系统处于平稳状态，气体的压强p1p0气体的体积V1SL-5-/11第第55页页，共共1111页页2021-2021年教科版物理选修3-3

11、讲义：第2章+3.气体试验定律及答案设小车加速度为a时为状态2，由牛顿其次定律得p2Sp0Smama气体的压强p2p0S气体的体积V2SLd|精精.由玻意耳定律得p1V1p2V2p0Sd|品品.|可可.|编编.|辑辑.|学学.|习习.|资资.联立各式得a.mLd|料料.*|*|*|*|欢欢.|迎迎.|下下.|载载.【答案】p0SdmLd解题时的留意事项1压强的确定方面：应用玻意耳定律解题时，确定气体的压强是解题的关键，无论是液柱、活塞、汽缸，仍是封闭在液面下的气柱，都不要遗忘大气压强产生的影响2统一单位方面：列方程时，由于等式两边是对应的，因此各物理量的单位可以不是国际单位，但等式两边必需统一

12、例如，体积可以都用升，压强可以都用大气压学问点三|查理定律先填空1等容变化肯定质量的气体，在体积不变时，压强和温度的关系2查理定律1内容：肯定质量的某种气体，在体积不变的情形下，压强p与热力学温度T成正比-6-/11第第66页页，共共1111页页2021-2021年教科版物理选修3-3讲义：第2章+3.气体试验定律及答案1p2公式：T常量或3适用条件p1p2TT2p1T1pT或.22气体的质量肯定，气体的体积不变|精精.|品品.|可可.|编编.气体压强不太大、温度不太低再判定1在质量和体积不变的情形下，气体的压强与摄氏温度成正比×2在体积不变的条件下，压强与热力学温度成正比×

13、;1|辑辑.|学学.|习习.|资资.|料料.*|*3气体在做等容变化时，温度上升1，增大的压强是原先压强的后摸索273.15.×|*|*|欢欢.|迎迎.|下下.|载载.某登山运动员在一次攀登珠穆朗玛峰的过程中，在接近山顶时他暴露在手腕上的防水手表的表盘玻璃突然爆裂了，而手表没有受到任何撞击，你知道其中的缘由吗？【提示】手表表壳可以看成一个密闭容器，出厂时封闭着肯定质量的气体，登山过程中气体发生等容变化，由于高山山顶邻近的温度低许多，压强比山脚处小许多，内外压力差超过表盘玻璃的承担限度，便会发生爆裂1查理定律的适用条件：压强不太大，温度不太低的情形当温度较低，压强较大时，气体会液化，定

14、律不再适用2公式变式1p1p1pp1pTp由T1T1T得TT或pT1p1，Tp1T1.6肯定质量的气体在体积不变时，以下有关气体的状态变化的说法正确选项A温度每上升1，压强的增量是原先压强的1273B10温度每上升，压强的增量是时压强的1273C气体的压强和热力学温度成正比-7-/11第第77页页，共共1111页页2021-2021年教科版物理选修3-3讲义：第2章+3.气体试验定律及答案D气体的压强和摄氏温度成正比E压强的变化量与热力学温度的变化量成正比【解析】依据查理定律：pCT，知C正确；将T273tK代入得：pC273t，上升1时的压强为p1C274t，所以pCpp0，B273t273

15、pp|精精.|品品.|可可.|编编.|辑辑.|学学.|习习.|资资.|料料.*|*|*|*|欢欢.|迎迎.|下下.|载载.正确；由TT可知E正确【答案】BCE7用易拉罐盛装碳酸饮料特别卫生和便利，但假如猛烈碰撞或严峻受热会导致爆炸我们通常用的可乐易拉罐容积V335mL.假设在室温17下罐内装有0.9V的饮料，剩余空间布满CO2气体，气体压强为1atm.如易拉罐能承担的最大压强为1.2atm，就储存温度不能超过多少？【解析】此题为肯定质量的气体发生等容变化，取CO2气体为讨论对象初态：p11atm，T127317K290K，末态：p21.2atm，T2待求p1p由查理定律2T1T2得TT1p22

16、p1290×1.21K348K.t34827375.【答案】75利用查理定律解题的一般步骤1明确讨论对象，并判定是否满意其适用条件2确定始末状态参量p1、T1，p2、T23依据查理定律列方程求解留意p1和p2、T1和T2统一单位学问点四|盖吕萨克定律先填空-8-/11第第88页页，共共1111页页2021-2021年教科版物理选修3-3讲义：第2章+3.气体试验定律及答案1等压变化肯定质量的气体，在压强不变的情形下，体积和温度的关系2盖吕萨克定律1内容：肯定质量的某种气体，在压强不变的情形下，其体积V与热力学温度T成正比T2VV1V2V1T1|精精.|品品.|可可.|编编.|辑辑.|

17、学学.|习习.|资资.|料料.*|*|*|*|欢欢.|迎迎.|下下.|载载.2公式：T常量或T1T2或V2.3适用条件气体质量肯定，气体压强不变气体压强不太大、温度不太低再判定1肯定质量的气体，如压强保持不变，就体积与热力学温度成正比2肯定质量的气体，如压强和体积保持不变，温度可能会发生变化×3肯定质量的气体，如体积变大，就温度肯定上升×后摸索肯定质量的某种气体，温度降得足够低时其状态是否发生变化？等压变化是否仍遵守盖吕萨克定律？【提示】当温度降得比较低时，气体就会变成液体，甚至变成固体，此时将不再遵守盖吕萨克定律1盖吕萨克定律的适用范畴：压强不太大，温度不太低缘由同查理定

18、律2公式变式由V1V1VV1V1TT1TT得T1T，V所以VT1V1，TV1T1.8对于肯定质量的气体，在压强不变时，体积增大到原先的两倍，就正确说法是A气体的摄氏温度上升到原先的两倍-9-/11第第99页页，共共1111页页2021-2021年教科版物理选修3-3讲义：第2章+3.气体试验定律及答案B气体的热力学温度上升到原先的两倍C温度每上升1K体积增加是原先的D体积的变化量与温度的变化量成正比E气体的体积与热力学温度成正比1273【解析】由盖吕萨克定律可知A错误、B正确；温度每上升1即1K，|精精.|品品.|可可.|编编.|辑辑.|学学.|习习.|资资.|料料.*|*体积增加是0体积的答

19、案B、D、E.【答案】BDE1C，错误；由盖吕萨克定律的变形式273VVTT可知D正确；|*|*|欢欢.|迎迎.|下下.|载载.9如下列图，一圆柱形容器竖直放置，通过活塞封闭着摄氏温度为t的抱负气体活塞的质量为m，横截面积为S，与容器底部相距h.现通过电热丝给气体加热一段时间，结果活塞缓慢上升了h，已知大气压强为p0，重力加速度为g，不计器壁向外散失的热量及活塞与器壁间的摩擦，求：1气体的压强；2这段时间内气体的温度上升了多少？【解析】1以活塞为讨论对象，受力分析得：pSp0Smgmg解得气体的压强为pp0S.2以被封闭气体为讨论对象，气体经受等压变化，初状态：V1hST1273t末状态：V2