2021-教科版物理選修3-3講義：第2章+3.氣體實(shí)驗(yàn)定律及答案

1、2021-2021年教科版物理選修3-3講義：第2章+3.氣體試驗(yàn)定律及答案3.氣體試驗(yàn)定律學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)脈絡(luò)|精精.|品品.|可可.|編編.|輯輯.|學(xué)學(xué).|習(xí)習(xí).|資資.|料料.*|*|*|*|歡歡.|迎迎.|下下.|載載.1.知道氣體的三個(gè)狀態(tài)參量.2.把握掌握變量法探究氣體試驗(yàn)定律重點(diǎn)3.把握三個(gè)氣體試驗(yàn)定律重點(diǎn)4.會(huì)用氣體試驗(yàn)定律運(yùn)算有關(guān)問題重點(diǎn)、難點(diǎn)學(xué)問點(diǎn)一|氣體的狀態(tài)參量先填空1討論氣體的性質(zhì)，用壓強(qiáng)、體積、溫度等物理量描述氣體的狀態(tài)描述氣體狀態(tài)的這幾個(gè)物理量叫做氣體的狀態(tài)參量2氣體的體積是指氣體占有空間的大小，就是貯放氣體的容器的容積在國際單位制中，體積的單位是立方米，符號(hào)是m3

2、.常用單位間的換算關(guān)系：1L103m3，1mL106m3.3溫度是氣體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，熱力學(xué)溫度，亦稱肯定溫度，用符號(hào)T表示，單位是開爾文，符號(hào)是K.兩種溫度間的關(guān)系是Tt273.4氣體的壓強(qiáng)是大量氣體分子對(duì)器壁撞擊的宏觀表現(xiàn)，用符號(hào)p表示在國際單位制中，單位是帕斯卡，符號(hào)是Pa.再判定1氣體體積就是全部氣體分子體積的總和×2溫度越高，全部的分子運(yùn)動(dòng)越快×3一個(gè)物體的溫度由10上升到20，與它從288K上升到298K所上升的溫度是相同的后摸索攝氏溫度的1與熱力學(xué)溫度的1K大小相同嗎？-1-/11第第11頁頁，共共1111頁頁2021-2021年教科版物理選修3-3講義：

3、第2章+3.氣體試驗(yàn)定律及答案【提示】熱力學(xué)溫度與攝氏溫度零點(diǎn)挑選不同，但它們的分度方法，即每一度的大小是相同的1溫度的含義：溫度表示物體的冷熱程度，這樣的定義帶有主觀性，由于冷熱是由人體的感覺器官比較得到的，往往是不精確的|精精.|品品.|可可.|編編.|輯輯.|學(xué)學(xué).|習(xí)習(xí).|資資.|料料.*|*|*|*|歡歡.|迎迎.|下下.|載載.2溫標(biāo)1常見的溫標(biāo)有攝氏溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)2比較攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)熱力學(xué)溫標(biāo)提出者攝爾修斯和施勒默爾英國物理學(xué)家開爾文一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰水混合零度的規(guī)定物的溫度273.15溫度名稱攝氏溫度熱力學(xué)溫度溫度符號(hào)tT單位名稱攝氏度開爾文單位符號(hào)K

4、關(guān)系Tt273.15，粗略表示：Tt2731關(guān)于熱力學(xué)溫度以下說法中正確選項(xiàng)A33240KB溫度變化1，也就是溫度變化1KC攝氏溫度與熱力學(xué)溫度都可能取負(fù)值D溫度由t升至2t，對(duì)應(yīng)的熱力學(xué)溫度上升了273KtE136比136K溫度高【解析】T273t，由此可知：33240K，A正確，同時(shí)B正確；D中初態(tài)熱力學(xué)溫度為273t，末態(tài)為2732t溫度變化tK，故D錯(cuò)；對(duì)于攝氏溫度可取負(fù)值的范疇為0到273，因肯定零度達(dá)不到，故熱力學(xué)溫度不行能取-2-/11第第22頁頁，共共1111頁頁2021-2021年教科版物理選修3-3講義：第2章+3.氣體試驗(yàn)定律及答案負(fù)值，故C錯(cuò)；依據(jù)Tt273，可知136

5、137K，E正確|精精.|品品.|可可.|編編.|輯輯.|學(xué)學(xué).|習(xí)習(xí).|資資.|料料.*|*|*|*|歡歡.|迎迎.|下下.|載載.【答案】ABE2以下關(guān)于熱力學(xué)溫度的說法中，正確選項(xiàng)A熱力學(xué)溫度的零值等于273.15B熱力學(xué)溫度變化1K和攝氏溫度變化1，變化量的大小是相等的C肯定零度是低溫的極限，永久達(dá)不到D1就是1KE上升1就是上升274.15K【解析】依據(jù)熱力學(xué)溫標(biāo)零值的規(guī)定可知A正確；熱力學(xué)溫度變化1K和攝氏溫度變化1的變化量大小是相等的，但1不是1K，B正確，D、E錯(cuò)誤；肯定零度是低溫的極限，只能無限接近而永久不行能達(dá)到，C正確【答案】ABC3假如物體的溫度從27上升到127，用熱

6、力學(xué)溫度表示，以下說法不正確選項(xiàng)A物體的溫度上升了400KB物體的溫度上升了100KC物體的溫度上升到400KD物體的溫度上升到373KE物體的溫度上升到273K【解析】由Tt273知27時(shí)對(duì)應(yīng)的熱力學(xué)溫度為300K，127時(shí)對(duì)應(yīng)的熱力學(xué)溫度為400K，所以上升了100K，B和C正確，A、D、E錯(cuò)誤【答案】ADE1熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的關(guān)系是Tt273.15，因此對(duì)于同一溫度來說，用不同的溫標(biāo)表示，數(shù)值不同，這是由于零值選取不同2在熱力學(xué)溫標(biāo)與攝氏溫標(biāo)中，熱力學(xué)溫度上升或降低1K，就攝氏溫度也上升或降低1.-3-/11第第33頁頁，共共1111頁頁2021-2021年教科版物理選修3-3講義：

7、第2章+3.氣體試驗(yàn)定律及答案學(xué)問點(diǎn)二|玻意耳定律先填空1等溫變化：肯定質(zhì)量的氣體，假如在狀態(tài)變化時(shí)其溫度保持不變，這種變化稱為等溫變化|精精.|品品.|可可.|編編.|輯輯.|學(xué)學(xué).|習(xí)習(xí).|資資.|料料.*|*|*|*|歡歡.|迎迎.|下下.|載載.2玻意耳定律1內(nèi)容：肯定質(zhì)量的某種氣體，在溫度保持不變的情形下，壓強(qiáng)p和體積V成反比2公式：pV常量或p1V1p2V2.3適用條件氣體質(zhì)量不變、溫度不變氣體壓強(qiáng)不太大、溫度不太低再判斷1在探究氣體壓強(qiáng)、體積、溫度三個(gè)狀態(tài)參量之間關(guān)系時(shí)采納掌握變量法2玻意耳定律的成立條件是肯定質(zhì)量的氣體，溫度保持不變3玻意耳定律的公式是p1V1p2V2.后摸索在

8、探究氣體等溫變化規(guī)律的試驗(yàn)時(shí)，在轉(zhuǎn)變封閉氣體的體積時(shí)，為什么要緩慢進(jìn)行？【提示】該試驗(yàn)的條件是氣體的質(zhì)量肯定，溫度不變，體積變化時(shí)封閉氣體自身的溫度會(huì)發(fā)生變化，為保證溫度不變，應(yīng)給封閉氣體以足夠的時(shí)間進(jìn)行熱交換，以保證氣體的溫度不變1玻意耳定律p1V1p2V2是試驗(yàn)定律，只有在氣體質(zhì)量肯定、溫度不變的條件下才成立2玻意耳定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式pVC中的常量C不是一個(gè)普適恒量，它與氣體的種類、質(zhì)量、溫度有關(guān)，對(duì)肯定質(zhì)量的氣體，溫度越高，該恒量C越大-4-/11第第44頁頁，共共1111頁頁2021-2021年教科版物理選修3-3講義：第2章+3.氣體試驗(yàn)定律及答案|精精.|品品.|可可.|編編.|輯輯

9、.|學(xué)學(xué).|習(xí)習(xí).|資資.|料料.*|*|*|*|歡歡.|迎迎.|下下.|載載.3應(yīng)用玻意耳定律的思路和方法1確定討論對(duì)象，并判定是否滿意玻意耳定律成立的條件2確定始末狀態(tài)及狀態(tài)參量p1、V1、p2、V23依據(jù)玻意耳定律列方程p1V1p2V2，代入數(shù)值求解留意各狀態(tài)參量要統(tǒng)一單位4留意分析題目中的隱含條件，必要時(shí)仍應(yīng)由力學(xué)或幾何學(xué)問列出幫助方程5有時(shí)要檢驗(yàn)結(jié)果是否符合實(shí)際，對(duì)不符合實(shí)際的結(jié)果要?jiǎng)h去4肯定質(zhì)量的氣體，在做等溫變化的過程中，以下物理量發(fā)生變化的有A氣體的體積B單位體積內(nèi)的分子數(shù)C氣體的壓強(qiáng)D分子總數(shù)E氣體分子的平均動(dòng)能【解析】等溫過程中，p、V發(fā)生相應(yīng)變化，單位體積內(nèi)的分子數(shù)也隨之

10、發(fā)生相應(yīng)變化溫度不變，分子的平均動(dòng)能不變，應(yīng)選A、B、C.【答案】ABC5.如下列圖，一汽缸水平固定在靜止的小車上，一質(zhì)量為m、面積為S的活塞將肯定量的氣體封閉在汽缸內(nèi)，平穩(wěn)時(shí)活塞與汽缸底相距L.現(xiàn)讓小車以一較小的水平恒定加速度向右運(yùn)動(dòng)，穩(wěn)固時(shí)發(fā)覺活塞相對(duì)于汽缸移動(dòng)了距離d.已知大氣壓強(qiáng)為p0，不計(jì)汽缸和活塞間的摩擦，且小車運(yùn)動(dòng)時(shí)，大氣對(duì)活塞的壓強(qiáng)仍可視為p0，整個(gè)過程中溫度保持不變，求小車加速度的大小【解析】選汽缸內(nèi)被封閉的氣體為討論對(duì)象小車靜止時(shí)為狀態(tài)1，系統(tǒng)處于平穩(wěn)狀態(tài)，氣體的壓強(qiáng)p1p0氣體的體積V1SL-5-/11第第55頁頁，共共1111頁頁2021-2021年教科版物理選修3-3

11、講義：第2章+3.氣體試驗(yàn)定律及答案設(shè)小車加速度為a時(shí)為狀態(tài)2，由牛頓其次定律得p2Sp0Smama氣體的壓強(qiáng)p2p0S氣體的體積V2SLd|精精.由玻意耳定律得p1V1p2V2p0Sd|品品.|可可.|編編.|輯輯.|學(xué)學(xué).|習(xí)習(xí).|資資.聯(lián)立各式得a.mLd|料料.*|*|*|*|歡歡.|迎迎.|下下.|載載.【答案】p0SdmLd解題時(shí)的留意事項(xiàng)1壓強(qiáng)的確定方面：應(yīng)用玻意耳定律解題時(shí)，確定氣體的壓強(qiáng)是解題的關(guān)鍵，無論是液柱、活塞、汽缸，仍是封閉在液面下的氣柱，都不要遺忘大氣壓強(qiáng)產(chǎn)生的影響2統(tǒng)一單位方面：列方程時(shí)，由于等式兩邊是對(duì)應(yīng)的，因此各物理量的單位可以不是國際單位，但等式兩邊必需統(tǒng)一

12、例如，體積可以都用升，壓強(qiáng)可以都用大氣壓學(xué)問點(diǎn)三|查理定律先填空1等容變化肯定質(zhì)量的氣體，在體積不變時(shí)，壓強(qiáng)和溫度的關(guān)系2查理定律1內(nèi)容：肯定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情形下，壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T成正比-6-/11第第66頁頁，共共1111頁頁2021-2021年教科版物理選修3-3講義：第2章+3.氣體試驗(yàn)定律及答案1p2公式：T常量或3適用條件p1p2TT2p1T1pT或.22氣體的質(zhì)量肯定，氣體的體積不變|精精.|品品.|可可.|編編.氣體壓強(qiáng)不太大、溫度不太低再判定1在質(zhì)量和體積不變的情形下，氣體的壓強(qiáng)與攝氏溫度成正比×2在體積不變的條件下，壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比×

13、;1|輯輯.|學(xué)學(xué).|習(xí)習(xí).|資資.|料料.*|*3氣體在做等容變化時(shí)，溫度上升1，增大的壓強(qiáng)是原先壓強(qiáng)的后摸索273.15.×|*|*|歡歡.|迎迎.|下下.|載載.某登山運(yùn)動(dòng)員在一次攀登珠穆朗瑪峰的過程中，在接近山頂時(shí)他暴露在手腕上的防水手表的表盤玻璃突然爆裂了，而手表沒有受到任何撞擊，你知道其中的緣由嗎？【提示】手表表殼可以看成一個(gè)密閉容器，出廠時(shí)封閉著肯定質(zhì)量的氣體，登山過程中氣體發(fā)生等容變化，由于高山山頂鄰近的溫度低許多，壓強(qiáng)比山腳處小許多，內(nèi)外壓力差超過表盤玻璃的承擔(dān)限度，便會(huì)發(fā)生爆裂1查理定律的適用條件：壓強(qiáng)不太大，溫度不太低的情形當(dāng)溫度較低，壓強(qiáng)較大時(shí)，氣體會(huì)液化，定

14、律不再適用2公式變式1p1p1pp1pTp由T1T1T得TT或pT1p1，Tp1T1.6肯定質(zhì)量的氣體在體積不變時(shí)，以下有關(guān)氣體的狀態(tài)變化的說法正確選項(xiàng)A溫度每上升1，壓強(qiáng)的增量是原先壓強(qiáng)的1273B10溫度每上升，壓強(qiáng)的增量是時(shí)壓強(qiáng)的1273C氣體的壓強(qiáng)和熱力學(xué)溫度成正比-7-/11第第77頁頁，共共1111頁頁2021-2021年教科版物理選修3-3講義：第2章+3.氣體試驗(yàn)定律及答案D氣體的壓強(qiáng)和攝氏溫度成正比E壓強(qiáng)的變化量與熱力學(xué)溫度的變化量成正比【解析】依據(jù)查理定律：pCT，知C正確；將T273tK代入得：pC273t，上升1時(shí)的壓強(qiáng)為p1C274t，所以pCpp0，B273t273

15、pp|精精.|品品.|可可.|編編.|輯輯.|學(xué)學(xué).|習(xí)習(xí).|資資.|料料.*|*|*|*|歡歡.|迎迎.|下下.|載載.正確；由TT可知E正確【答案】BCE7用易拉罐盛裝碳酸飲料特別衛(wèi)生和便利，但假如猛烈碰撞或嚴(yán)峻受熱會(huì)導(dǎo)致爆炸我們通常用的可樂易拉罐容積V335mL.假設(shè)在室溫17下罐內(nèi)裝有0.9V的飲料，剩余空間布滿CO2氣體，氣體壓強(qiáng)為1atm.如易拉罐能承擔(dān)的最大壓強(qiáng)為1.2atm，就儲(chǔ)存溫度不能超過多少？【解析】此題為肯定質(zhì)量的氣體發(fā)生等容變化，取CO2氣體為討論對(duì)象初態(tài)：p11atm，T127317K290K，末態(tài)：p21.2atm，T2待求p1p由查理定律2T1T2得TT1p22

16、p1290×1.21K348K.t34827375.【答案】75利用查理定律解題的一般步驟1明確討論對(duì)象，并判定是否滿意其適用條件2確定始末狀態(tài)參量p1、T1，p2、T23依據(jù)查理定律列方程求解留意p1和p2、T1和T2統(tǒng)一單位學(xué)問點(diǎn)四|蓋呂薩克定律先填空-8-/11第第88頁頁，共共1111頁頁2021-2021年教科版物理選修3-3講義：第2章+3.氣體試驗(yàn)定律及答案1等壓變化肯定質(zhì)量的氣體，在壓強(qiáng)不變的情形下，體積和溫度的關(guān)系2蓋呂薩克定律1內(nèi)容：肯定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變的情形下，其體積V與熱力學(xué)溫度T成正比T2VV1V2V1T1|精精.|品品.|可可.|編編.|輯輯.|

17、學(xué)學(xué).|習(xí)習(xí).|資資.|料料.*|*|*|*|歡歡.|迎迎.|下下.|載載.2公式：T常量或T1T2或V2.3適用條件氣體質(zhì)量肯定，氣體壓強(qiáng)不變氣體壓強(qiáng)不太大、溫度不太低再判定1肯定質(zhì)量的氣體，如壓強(qiáng)保持不變，就體積與熱力學(xué)溫度成正比2肯定質(zhì)量的氣體，如壓強(qiáng)和體積保持不變，溫度可能會(huì)發(fā)生變化×3肯定質(zhì)量的氣體，如體積變大，就溫度肯定上升×后摸索肯定質(zhì)量的某種氣體，溫度降得足夠低時(shí)其狀態(tài)是否發(fā)生變化？等壓變化是否仍遵守蓋呂薩克定律？【提示】當(dāng)溫度降得比較低時(shí)，氣體就會(huì)變成液體，甚至變成固體，此時(shí)將不再遵守蓋呂薩克定律1蓋呂薩克定律的適用范疇：壓強(qiáng)不太大，溫度不太低緣由同查理定

18、律2公式變式由V1V1VV1V1TT1TT得T1T，V所以VT1V1，TV1T1.8對(duì)于肯定質(zhì)量的氣體，在壓強(qiáng)不變時(shí)，體積增大到原先的兩倍，就正確說法是A氣體的攝氏溫度上升到原先的兩倍-9-/11第第99頁頁，共共1111頁頁2021-2021年教科版物理選修3-3講義：第2章+3.氣體試驗(yàn)定律及答案B氣體的熱力學(xué)溫度上升到原先的兩倍C溫度每上升1K體積增加是原先的D體積的變化量與溫度的變化量成正比E氣體的體積與熱力學(xué)溫度成正比1273【解析】由蓋呂薩克定律可知A錯(cuò)誤、B正確；溫度每上升1即1K，|精精.|品品.|可可.|編編.|輯輯.|學(xué)學(xué).|習(xí)習(xí).|資資.|料料.*|*體積增加是0體積的答

19、案B、D、E.【答案】BDE1C，錯(cuò)誤；由蓋呂薩克定律的變形式273VVTT可知D正確；|*|*|歡歡.|迎迎.|下下.|載載.9如下列圖，一圓柱形容器豎直放置，通過活塞封閉著攝氏溫度為t的抱負(fù)氣體活塞的質(zhì)量為m，橫截面積為S，與容器底部相距h.現(xiàn)通過電熱絲給氣體加熱一段時(shí)間，結(jié)果活塞緩慢上升了h，已知大氣壓強(qiáng)為p0，重力加速度為g，不計(jì)器壁向外散失的熱量及活塞與器壁間的摩擦，求：1氣體的壓強(qiáng)；2這段時(shí)間內(nèi)氣體的溫度上升了多少？【解析】1以活塞為討論對(duì)象，受力分析得：pSp0Smgmg解得氣體的壓強(qiáng)為pp0S.2以被封閉氣體為討論對(duì)象，氣體經(jīng)受等壓變化，初狀態(tài)：V1hST1273t末狀態(tài)：V2