高中物理人教版 (新课标)选修32 气体的等容变化和等压变化导学案

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修32 气体的等容变化和等压变化导学案，共11页。学案主要包含了概念规律练，方法技巧练等内容，欢迎下载使用。
第2节　气体的等容变化和等压变化

1．查理定律(等容变化)：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，________与________成正比．表达式p＝________或＝________或＝________，此定律的适用条件为：气体的________不变，气体的________不变，请用p—T图和p—t图表达等容变化：___________.
2．盖—吕萨克定律(等压变化)：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其________与________________成正比．表达式V＝________或＝____________或＝__________，此定律的适用条件为：气体________不变，气体________不变．请用V—T图和V—t图表达等压变化： ____________________________.
3．对于一定质量的气体，在体积不变时，压强增大到原来的两倍，则气体温度的变化情况是(　　)
A．气体的摄氏温度升高到原来的两倍
B．气体的热力学温度升高到原来的两倍
C．气体的摄氏温度降为原来的一半
D．气体的热力学温度降为原来的一半
4．一定质量的气体，压强保持不变，下列过程可以实现的是(　　)
A．温度升高，体积增大 B．温度不变，体积增大
C．温度升高，体积减小 D．温度不变，体积减小
5.

图1
如图1所示，直线a和b分别表示同一气体在不同体积V1和V2下的等容变化图线，试比较V1和V2的关系．
















6.

图2
如图2所示，直线a和b分别表示同一气体在压强p1和p2下做等压变化的图象．试比较p1和p2的大小．














【概念规律练】
知识点一　等容变化规律
1．电灯泡内充有氮、氩混合气体，如果要使电灯泡内的混合气体在500℃时的压强不超过一个大气压，则在20℃的室温下充气，电灯泡内气体的压强至多能充到多少？


















2．一定质量的气体，在体积不变的条件下，温度由0℃升高到10℃时，其压强的增量为Δp1，当它由100℃升高到110℃时，所增压强为Δp2，则Δp1与Δp2之比是(　　)
A．10∶1 B．373∶273
C．1∶1 D．383∶283
知识点二　等压变化规律
3.

图3
如图3所示，一端开口的钢制圆筒，在开口端上面放一活塞．活塞与筒壁间的摩擦及活塞的重力不计，现将其开口端向下，竖直缓慢地放入7℃的水中，在筒底与水面相平时，恰好静止在水中，这时筒内气柱长为14 cm，当水温升高到27℃时，钢筒露出水面的高度为多少？(筒的厚度不计)



















4．一定质量的理想气体，在压强不变的情况下，温度由5℃升高到10℃，体积的增量为ΔV1；温度由10℃升高到15℃，体积的增量为ΔV2，则(　　)
A．ΔV1＝ΔV2 B．ΔV1>ΔV2
C．ΔV1VC6.

图11
如图11所示是一定质量的理想气体的两种升温过程，对两种升温过程的正确解释是(　　)
A．a、b所在的图线都表示等容变化
B．Va∶Vb＝3∶1 C．pa∶pb＝3∶1
D．两种过程中均升高相同温度，气体压强的增量Δpa∶Δpb＝3∶1
7.

图12
如图12所示，某同学用封有气体的玻璃管来测绝对零度，当容器水温是30刻度线时，空气柱长度为30 cm；当水温是90刻度线时，空气柱的长度是36 cm，则该同学测得的绝对零度相当于刻度线(　　)
A．－273 B．－270
C．－268 D．－271
8.

图13
如图13所示，两根粗细相同、两端开口的直玻璃管A和B，竖直插入同一水银槽中，各用一段水银柱封闭着一定质量同温度的空气，空气柱长度H1>H2，水银柱长度h1>h2，今使封闭气柱降低相同的温度(大气压保持不变)，则两管中气柱上方水银柱的移动情况是(　　)
A．均向下移动，A管移动较多
B．均向上移动，A管移动较多
C．A管向上移动，B管向下移动
D．无法判断
9.

图14
如图14所示，A、B两容器容积相等，用粗细均匀的细玻璃管连接，两容器内装有不同气体，细管中央有一段水银柱，在两边气体作用下保持平衡时，A中气体的温度为0℃，B中气体温度为20℃，如果将它们的温度都降低10℃，则水银柱将(　　)
A．向A移动 B．向B移动
C．不动 D．不能确定
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答案









10.

图15
如图15所示，圆柱形汽缸倒置在水平粗糙的地面上，汽缸内被活塞封闭着一定质量的空气．汽缸质量为M＝10 kg，缸壁厚度不计，活塞质量m＝5.0 kg，其圆面积S＝50 cm2，与缸壁摩擦不计．在缸内气体温度为27℃时，活塞刚好与地面接触并对地面恰好无压力．现设法使缸内气体温度升高，问当缸内气体温度升高到多少摄氏度时，汽缸对地面恰好无压力？(大气压强p0＝105 Pa，g取10 m/s2)


















11．一定质量的空气，27℃时的体积为1.0×10－2 m3，在压强不变的情况下，温度升高100℃时体积是多大？



















12.

图16
如图16所示为0.3 mol的某种气体的压强和温度关系的p－t图线．p0表示1个标准大气压，则在状态B时气体的体积为多少？























13.

图17
如图17所示，一定质量的某种气体从状态A经B、C、D再回到A，问AB、BC、CD、DA各是什么过程？已知气体在状态A时体积为1 L，求其在状态B、C、D时的体积各为多少，并把此图改画为p－V图．




第2节　气体的等容变化和等压变化
课前预习练
1．压强p　热力学温度T　CT　　　质量　体积　.
2．体积V　热力学温度T　CT　　　质量　压强　

3．B　[一定质量的气体体积不变时，压强与热力学温度成正比，即＝，得T2＝＝2T1，B正确．]
4．A　[一定质量的气体，压强保持不变时，其热力学温度和体积成正比，则温度升高，体积增大；温度降低，体积减小；温度不变，体积也不发生变化，故A正确．]
5．V2T2.根据查理定律
＝可得
p1>p2.
所以直线斜率越大，表示变化过程的压强越小．
课堂探究练
1．0.38 atm
解析　忽略灯泡容积的变化，气体为等容变化，找出气体的初、末状态，运用查理定律即可求解．
灯泡内气体初、末状态的参量分别为
气体在500 ℃，p1＝1 atm，T1＝(273＋500)K＝773 K.
气体在20℃时，热力学温度为T2＝(273＋20)K＝293 K.
由查理定律＝得p2＝p1＝×1 atm≈0.38 atm
方法总结　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，即＝C(常数)或＝.
2．C　[由查理定律得Δp＝ΔT.一定质量的气体在体积不变的条件下＝恒量，温度由0℃升高到10℃和由100℃升高到110℃，ΔT＝10 K相同，故压强的增量Δp1＝Δp2，C项正确．]
方法总结　查理定律的重要推论：一定质量的气体，从初状态(p、T)开始，发生一个等容变化过程，其压强的变化量Δp与温度的变化量ΔT间的关系为：＝或＝.
3．1 cm
解析　当水温升高时，筒内的气体发生的一个等压变化过程．设筒底露出水面的高度为h.当t1＝7℃即T1＝280 K时，V1＝14 cm长气柱；当T2＝300 K时，V2＝(14 cm＋h)长气柱．由等压过程的关系有＝，即＝，解得h＝1 cm，也就是钢筒露出水面的高度为1 cm.
方法总结　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，即＝C(常数)或＝.
4．A　[由盖—吕萨克定律＝可得＝，即ΔV＝·V1，所以ΔV1＝×V1，ΔV2＝×V2(V1、V2分别是气体在5℃和10℃时的体积)，而＝，所以ΔV1＝ΔV2，A正确．]
方法总结　盖—吕萨克定律的重要推论：一定质量的气体从初状态(V、T)开始发生等压变化，其体积的改变量ΔV与温度的变化量ΔT之间的关系是：＝或＝
5．AB　[p—T图的等容线是延长线过原点的直线，且体积越大，直线的斜率越小．由此可见，a状态对应体积最小，c状态对应体积最大，所以选项A、B是正确的．]
方法总结　一定质量的气体，等容过程中p—T图线是过原点的倾斜直线，其斜率越大，体积越小．
6．AD　[气体在AC变化过程中是等温变化，由pV＝C可知，体积减小，压强增大，故A正确；在CB变化过程中，气体的体积不发生变化，即为等容变化，由p/T＝C可知，温度升高，压强增大，故B错误；综上所述，在ACB过程中气体的压强始终增大，所以气体在状态B时的压强最大，故C错误，D正确．]
方法总结　在V－T图象中，比较两个状态的压强大小，还可以用这两个状态到原点连线的斜率大小来判断，斜率越大，压强越小；斜率越小，压强越大．
7．C　[设降温后水银柱不动，则两段空气柱均为等容变化，初始状态左右压强相等，即p左＝p右＝p
对左端＝，则Δp左＝p左＝p
同理右端Δp右＝p
所以Δp右>Δp左即右侧压强降低得比左侧多，故液柱向右移动，选项C正确．]
8．水银柱将向上移动
解析　假设上、下两部分气体的体积不变，
由查理定律得到Δp＝p，则
对上端Δp上＝p上
对下端Δp下＝p下
其中ΔT上＝ΔT下，T上＝T下，p上