人教版高中物理课件-气体的等容变化和等压变化

h
21．（10分）如圖，水準放置的汽缸內壁光滑，一個
不導熱的活塞將汽缸內的氣體分為A、B兩部分，兩部
分氣體可以分別通過放在其中的電熱絲加熱。開始時，
A氣體的體積是B的一半，A氣體的溫度是17ºC，B氣
體的溫度是27ºC，活塞靜止。現緩慢加熱汽缸內氣體，
使A、B兩部分氣體的溫度都升高10ºC，在此過程中活
3、公式： V2 V1 常量 T2 T1
4、蓋·呂薩克定律的微觀解釋：
一定品質（m）的理想氣體的總分子數（N）是一定 的，要保持壓強（p）不變，當溫度（T）升高時， 全體分子運動的平均速率v會增加，那麼單位體積內 的分子數（n）一定要減小（否則壓強不可能不變）， 因此氣體體積（V）一定增大；反之當溫度降低時， 同理可推出氣體體積一定減小
3、公式：
p2 p1 常量 T2 T1
4、查理定律的微觀解釋：
一定品質（m）的氣體的總分子數（N）是一定的， 體積（V）保持不變時，其單位體積內的分子數（n） 也保持不變，當溫度（T）升高時，其分子運動的平 均速率（v）也增大，則氣體壓強（p）也增大；反之 當溫度（T）降低時，氣體壓強（p）也減小。
9.9 104 ( Pa )
P2 P0 gh
管內外液面的高度差
h
P0 P2
g
1.0 105 9.9 104 1.0 103 10
0.1(m)
L0
由玻意耳定律 P1L1S=P2L2S
空氣柱長度
L2
P2 P1
L1
1.02105 9.9 104
66
68( cm
)
（3）P3=P0=1.0×105Pa L3=68+10=78cm T2=T1
代入可得
p2
T2 T1
p1
8 5
p1
3.2105 Pa
19、（10分）如圖所示，上端開口的光滑圓柱形氣缸
豎直放置，截面積為40cm2的活塞將一定品質的氣體和
一形狀不規則的固體A封閉在氣缸內。在氣缸內距缸底
60cm處設有a、b兩限制裝置，使活塞只能向上滑動。
開始時活塞擱在a、b上，缸內氣體的壓強為p0
AB
活塞的移動方向。
解： 該同學思路不正確。 在體積不變的情況下，一定品質的理想氣體溫度每升
高1ºC，壓強就增加0ºC時壓強的1/273，而現在A、B
的溫度不同而壓強相等，說明0ºC時它們的壓強不相 等，因此升高相同的溫度後，最後的壓強不等。
設想先保持A、B的體積不變, 當溫度分別升高10ºC時,
T1 300K T2 330K
p1 1.0105 Pa V1 60 40 ΔV
p2
( 1.0105
mg 40 10-4
)Pa
V2 V1
T3 360K p3 p2
V3 64 40 ΔV
氣體從狀態1到狀態2為等容過程：
p1 T1
p2 T2
代入數據得
m=4kg
氣體從狀態2到狀態3為等壓過程：
塞向哪個方向移動？
某同學是這樣解答的：先設法保持A、B氣體的體積
不變，由於兩部分氣體原來的壓強相等，溫度每升高
1ºC，壓強就增加原來的1/273，因此溫度都升高10ºC，
兩邊的壓強還相等，故活塞不移動。
你認為該同學的思路是否正確？如果認為正確，請
列出公式加以說明；如果認為不
正確，請指出錯誤之處，並確定
V2 V3 T2 T3
代入數據得 ΔV 640cm3
20、（12分）一根兩端開口、粗細均勻的長直玻璃管
橫截面積為S＝2×10-3m2，豎直插入水面足夠寬廣的
水中。管中有一個品質為m＝0.4kg的密閉活塞，封閉
一段長度為L0＝66cm的氣體，氣體溫度T0=300K，如 圖所示。開始時，活塞處於靜止狀態，不計活塞與管
h
右管內的水銀柱沿管壁上升 （D）若環境溫度升高，右管內 的水銀柱沿管壁上升
解見下頁
解析：
封閉氣體的壓強等於大氣壓與水銀柱產生壓強之差， 故左管內外水銀面高度差也為h，A對；
彎管上下移動，封閉氣體溫度和壓強不變，體積不變， B錯C對；
環境溫度升高，封閉氣體體積增大，
則右管內的水銀柱沿管壁上升，D對。
的壓強將減小到 0 Pa。
p(Pa)
t0 0
t(℃)
15．一定品質的理想氣體在等容變化過程中測
得，氣體在0℃時的壓強為P0， 10℃時的壓強為 P10，則氣體在21℃時的壓強在下述各運算式中正 確的是 ( A D )
A．
P11
P10
P0 273
B．
P11
P0
10P0 273
C．
P11
P10
P 10 273
D．
P11
284 283 P10
5、如圖所示，A端封閉有氣體的U形玻璃管倒插入
水銀槽中，當溫度為T1時，管中水銀面處在M處，
溫度為T2時，管中水銀面處在N處，且M、N位於
同一高度，若大氣壓強不變，則：（ A D ）
A . 兩次管中氣體壓強相等
B . T1時管中氣體壓強小於T2時管中氣體壓強
C . T1<T2
撞以外的作用力可忽略不計，則活塞在B位置時與
活塞在A位置時相比較 （ D ）
A
A．氣體的溫度可能相同
B
B．氣體的內能可能相同 C．單位體積內的氣體分子數不變 圖（甲）圖（乙）
D．單位時間內氣體分子撞擊單位面積氣缸壁的次
數一定增多
13．如圖所示, 兩端開口的彎管, 左管插入水銀槽中, 右管有一段高為h的水銀柱，中間封有一段空氣，則 （ ACD ） （A）彎管左管內外水銀面的高度差為h （B）若把彎管向上移動少許, 則管內氣體體積增大 （C）若把彎管向下移動少許，
據
V1 T1
V2 T2
可得h =7.4 cm
則重物上升高度Δh=10－7.4=2.6 cm
10．如圖所示，一豎直放置的氣缸由兩個截面積不同
的圓柱構成，各有一個活塞且用細杆相連，上、下分
別封有兩部分氣體A和B，兩活塞之間是真空，原來活
塞恰好靜止，兩部分氣體的溫度相同，現在將兩部分
氣體同時緩慢升高相同溫度，則（ B C ）
三、氣態方程
一定品質的理想氣體的壓強、體積的乘積與熱力學溫 度的比值是一個常數。
p2V2 p1V1 nR
T2
T1
n為氣體的摩爾數，R為普適氣體恒量
1A．由查理定律可知，一定品質的理想氣體在體
積不變時，它的壓強隨溫度變化關係如圖中實線
表示。把這個結論進行合理外推，便可得出圖中
t0＝ －273 ℃；如果溫度能降低到t0，那麼氣體
一、氣體的等容變化：
1、等容變化：當體積（V）保持不變時, 壓強（p） 和溫度（T）之間的關係。
2、查理定律： 一定品質的氣體，在體積不變的情況下，溫度每升高
（或降低） 1℃，增加（或減少）的壓強等於它0℃時
壓強的1/273．
或一定品質的某種氣體,在體積保持不變的情況下, 壓
強p與熱力學溫度T成正比.
解： (1)由受力平衡可知：
p2
p0
G S
1.0105
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
5000 500 104
2.0105 Pa
(2)缸內氣體先做等壓變化，活塞將運動到卡環處就
不再運動，設此時溫度為T1 ， 有
所以
5 T1 4 T0
T0 T1
4 5 V0
V0
1 5 V0
30°
接下來繼續升溫，氣缸內氣體將做等體積變化，設
所求壓強為p2，故有 T1 T2 p1 p2
（3）再將活塞固定住，改變管內氣體的溫度，使管
內外水面相平，此時氣體的溫度是多少？
解： （1）當活塞靜止時，
P1
P0
mg S
1.0 105
0.4 10 2 103
1.02 105 ( Pa )
（2）當F=6.0N時，有：
P2
P0
mg F S
1.0105
0.410 6.0 2 103
A．氣體從外界吸熱
B．單位體積的氣體分子數變大
C．氣體分子平均速率變大
D．單位時間單位面積器壁上受到氣體分子撞擊的次 數減少
12.（2）在圖所示的氣缸中封閉著溫度為100℃的空 氣, 一重物用繩索經滑輪與缸中活塞相連接, 重物和 活塞均處於平衡狀態, 這時活塞離缸底的高度為10 cm,如果缸內空氣變為0℃, 問:
①重物是上升還是下降？
②這時重物將從原處移動多少釐米?
(設活塞與氣缸壁間無摩擦)
解: ①缸內氣體溫度降低, 壓強減小, 故活塞下移, 重物上升.
②分析可知缸內氣體作等壓變化. 設活塞截面積為S cm2, 氣體初態體積V1=10S cm3, 溫度T1=373 K,
末態溫度T2=273 K， 體積設為V2=hScm3 (h為活塞到缸底的距離)
（A）兩活塞將靜止不動
（B）兩活塞將一起向上移動
A
（C）A氣體的壓強改變量比B氣體
的壓強改變量大
C
（D）無法比較兩部分氣體的壓強
B
改變量的大小
14. 如圖所示，內壁光滑的絕熱氣缸豎直立於地面
上，絕熱活塞將一定品質的氣體封閉在氣缸中，活
塞靜止時處於A位置。現將一重物輕輕地放在活塞
上，活塞最終靜止在B位置。若除分子之間相互碰
D . T1>T2
MN A
12．對於一定品質的理想氣體，可能發生的過程是 (C )
A．壓強和溫度不變，體積變大 B．溫度不變，壓強減少，體積減少 C．體積不變，溫度升高，壓強增大， D．壓強增大，體積增大，溫度降低
17．如圖所示，導熱性能良好的氣缸開口向下，缸內 用一活塞封閉一定品質的氣體，活塞在氣缸內可以自 由滑動且不漏氣，其下方用細繩吊著一重物，系統處 於平衡狀態。現將細繩剪斷，從剪斷細繩到系統達到 新的平衡狀態的過程可視為一緩慢過程，在這一過程 中氣缸內 ( B )
圖象及適用條件是重點。 2．氣體壓強和攝氏溫度不成正比，
壓強增量和攝氏溫度成正比；氣體 原來的壓強、氣體在零攝氏度的壓 強，這些內容易混淆。 教具 1．引入新課的演示實驗
2．演示一定品質的氣體保持體積
在物理學中，當需要研究三個物理量之間的關係時， 往往採用“控制變數法”——保持一個量不變，研 究其他兩個量之間的關係，然後綜合起來得出所要 研究的幾個量之間的關係。
第八章《氣體》
8.2《氣體的等容變化 和等壓變化》
教學目標
1．知識要求： （1）知道什麼是氣體的等容變化
過程； （2）掌握查理定律的內容、數學
運算式；理解p-t圖象的物理意義； （3）知道查理定律的適用條件； （4）會用分子動理論解釋查理定
律。 2．能力要求： 通過演示實驗，培養學生的觀
重點、難點分析 1．查理定律的內容、數學運算式、
對A有
pA pA TA TA
pA
TA TA
pA
300 290
pA
同理，對B有
pB
TB TB
pB
310 300
pB
由於pA＝pB， 300 310
290 300
所以pA'＞pB' 故活塞向右移動。
20、如圖所示，氣缸內封閉有一定品質的理想氣體，
當時溫度為0℃，大氣壓為1atm(設其值為105Pa)、氣
由氣態方程
P2 L2 P3 L3
T2
T3
氣體溫度變為
T3
P3 L3 P2 L2
T1
1.0105 78 9.9104 68 300
347.6( K
)
題目
12-2.（本題供使用選修3－3教材的考生作答）如圖所 示的圓柱形容器內用活塞密封一定品質的氣體，已知 容器橫截面積為S，活塞重為G，大氣壓強為P0 .若活 塞固定，密封氣體溫度升高1℃,需吸收的熱量為Q1 ； 若活塞不固定，且可無摩擦滑動，仍使密封氣體溫度 升高1℃，需吸收的熱量為Q2 。 （1）Q1和Q2哪個大些？氣體在定容下的比熱容與在 定壓下的比熱容為什麼會不同？
缸橫截面積為500cm2，活塞重為5000N。則：
（1）氣缸內氣體壓強為多少？
4
（汽缸2）上如部果體開積始為時內15 V部0 ，被並封且閉汽氣缸體口的有總個體卡積環為可5以V0卡, 住
活塞，使之只能在汽缸內運動，
1
所有摩擦不計。現在使氣缸內的
5 V0
氣體加熱至273℃，求氣缸內氣
30°
體壓強又為多少？
壁間的摩擦。外界大氣壓強P0＝1.0×105Pa， 水的密度ρ＝1.0×103kg/m3。試問：
（1）開始時封閉氣體的壓強多大？
（2）現保持管內封閉氣體溫度不變，用 豎直向上的力F緩慢地拉動活塞。當活塞
L0
上升到某一位置時停止移動,此時F＝6.0N，
則這時管內外水面高度差為多少？ 管內
氣柱長度多大？
二、氣體的等壓變化：
1、等壓變化：當壓強（ p ）保持不變時, 體積（ V ） 和溫度（ T ）之間的關係. 2、蓋·呂薩克定律： 一定品質的氣體，在壓強不變的情況下，溫度每升 高（或降低） 1℃，增加（或減少）的體積等於它 0℃時體積的1/273．
或一定品質的某種氣體,在壓強p保持不變的情況下, 體積V與熱力學溫度T成正比.
（p0=1.0×105 Pa為大氣壓強），溫度為300K。現緩慢
加熱汽缸內氣體，當溫度為330K，活塞恰好離開a、b;
當溫度為360K時, 活塞上升了4cm。求:
(1)活塞的品質 (2)物體A的體積
a
b
更多課件: 全套09屆課件集(143個課件) 聯繫龐老師
解：設物體A的體積為ΔV，氣體的狀態參量為：