物理氣體的壓強(qiáng)體積的關(guān)系（含圖詳細(xì)講解）

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上氣體的壓強(qiáng)與體積的關(guān)系一、 知識(shí)要點(diǎn)：1知道體積、溫度和壓強(qiáng)是描述氣體狀態(tài)的三個(gè)參量；知道氣體的壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因；知道熱力學(xué)溫標(biāo)，知道絕對(duì)零度的意義，知道熱力學(xué)溫標(biāo)與攝氏溫標(biāo)間的關(guān)系及其兩者間的換算氣體的三個(gè)狀態(tài)參量（1）溫度：溫度在宏觀上表示物體的冷熱程度；在微觀上是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志。熱力學(xué)溫度是國(guó)際單位制中的基本量之一，符號(hào)T，單位K（開(kāi)爾文）；攝氏溫度是導(dǎo)出單位，符號(hào)t，單位（攝氏度）。關(guān)系是t=T-T0，其中T0=273.15K。兩種溫度間的關(guān)系可以表示為：T = t+273.15K和T =t，要注意兩種單位制下每一度的間隔是相同的。0K是低溫的極限，它表示所

2、有分子都停止了熱運(yùn)動(dòng)。可以無(wú)限接近，但永遠(yuǎn)不能達(dá)到。（2）體積：氣體總是充滿它所在的容器，所以氣體的體積總是等于盛裝氣體的容器的容積。（3）壓強(qiáng)：氣體的壓強(qiáng)是由于氣體分子頻繁碰撞器壁而產(chǎn)生的.壓強(qiáng)的大小取決于單位體積內(nèi)的分子數(shù)和分子的平均速率。若單位體積內(nèi)分子數(shù)增大，分子的平均速率也增大，則氣體的壓強(qiáng)也增大。一般情況下不考慮氣體本身的重量，所以同一容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)處處相等。但大氣壓在宏觀上可以看成是大氣受地球吸引而產(chǎn)生的重力而引起的。壓強(qiáng)的國(guó)際單位是帕，符號(hào)Pa，常用的單位還有標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（atm）和毫米汞柱(mmHg)。它們間的關(guān)系是：1 atm=1.013×105Pa=760 mm

3、Hg； 1 mmHg=133.3Pa。2.會(huì)計(jì)算液體產(chǎn)生的壓強(qiáng)以及活塞對(duì)封閉氣體產(chǎn)生的壓強(qiáng)例如：（1）液體產(chǎn)生的壓強(qiáng)的幾種圖形 hh hhqP= P0 - pghP= P0 +pghP= P0 - pghcosP= P0 h h h h h H h hP= P0 - pghP= P0 +pghP= P0 -pgH（2）活塞對(duì)封閉氣體產(chǎn)生的壓強(qiáng)的幾種圖形氣缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)（大氣壓P0活塞重量為G，砝碼重量G1，汽缸重量G2）G1FFP1=P0+GS P2=P0+(G+G1)S P3= P0+(G-F )S FP4=P0 P5=P0-GS P6=P0+(F-G)S P7=P0-G2S3.學(xué)生實(shí)驗(yàn)：探

4、究“用DIS研究在溫度不變時(shí)，一定質(zhì)量的氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”（1）. 主要器材：注射器、DIS(壓強(qiáng)傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)等)（2）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?探究一定質(zhì)量的氣體在溫度不變的條件下的壓強(qiáng)與體積的關(guān)系（3）注意事項(xiàng)： 本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)中常用的控制變量法，探究在氣體質(zhì)量和溫度不變的情況下(即等溫過(guò)程)，氣體的壓強(qiáng)和體積的關(guān)系 為保持等溫變化，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不要用手握住注射器有氣體的部位同時(shí)，改變體積過(guò)程應(yīng)緩慢，以免影響密閉氣體的溫度為保證氣體密閉，應(yīng)在活塞與注射器壁問(wèn)涂上潤(rùn)滑油，注射器內(nèi)外氣體的壓強(qiáng)差不宜過(guò)大 實(shí)驗(yàn)中所用的壓強(qiáng)傳感器精度較高，而氣體體積是直接在注射器上讀出的，其誤差會(huì)直接影響實(shí)驗(yàn)

5、結(jié)果在等溫過(guò)程中，氣體的壓強(qiáng)和體積的關(guān)系在PV圖像中呈現(xiàn)為雙曲線處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，要通過(guò)變換，即畫(huà)P一1/V圖像，把雙曲線變?yōu)橹本€，說(shuō)明P和V成反比這是科學(xué)研究中常用的數(shù)據(jù)處理的方法，因?yàn)橐淮魏瘮?shù)反映的物理規(guī)律比較直接，容易得出相關(guān)的對(duì)實(shí)驗(yàn)研究有用的參數(shù)1/VTPVOABPODABvpot1t2圖81（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)p與體積v成反比，所以p-v圖線是雙曲線，但不同溫度下的圖線是不同的。如圖是一定質(zhì)量的氣體分別在t1、t2溫度下等溫變化的p-v圖線，其中溫度較高的是t2。4理解玻意耳定律的內(nèi)容和使用條件，理解氣體的等溫變化，能應(yīng)用玻意耳定律解決質(zhì)量不變的

6、氣體等溫變化的簡(jiǎn)單問(wèn)題。知道PV圖象，并認(rèn)識(shí)圖象在物理研究中的廣泛應(yīng)用。（1）玻意耳定律內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)p與體積V成反比。這個(gè)結(jié)論是英國(guó)科學(xué)家玻意耳和法國(guó)科學(xué)家馬略特各自通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的，叫做玻意耳定律。（2）公式： pV= 恒量 p1V1=p2V2（3）注意：上述規(guī)律，必須滿足“一定質(zhì)量的氣體”。、分別表示氣體在兩個(gè)不同狀態(tài)下的壓強(qiáng)和體積。VPOAB狀態(tài)狀態(tài)AB表示過(guò)程PAVAPBVBT（4）氣體等溫變化的p-V圖象一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)p與體積V成反比。如果用縱軸代表氣體的壓強(qiáng)p，用橫軸代表氣體的體積V，所以p-v圖線是雙曲線，二、課堂

7、基礎(chǔ)訓(xùn)練：1、密閉容器中氣體的壓強(qiáng)：A、是由于氣體的重力所產(chǎn)生的；B、是由于氣體分子頻繁碰撞容器壁所產(chǎn)生的；C、是由于分子之間存在相互作用力而產(chǎn)生的；D、當(dāng)容器自由下落時(shí)，氣體的壓強(qiáng)將減小。2、（多選）關(guān)于大氣壓強(qiáng)，下列說(shuō)法中正確的是：A、是由于地球?qū)Υ髿獾奈饔枚a(chǎn)生的；B、大氣壓強(qiáng)的方向總是豎直向下的；C、大氣壓強(qiáng)的大小隨高度的增加而減?。籇、教室里的大氣壓強(qiáng)比操場(chǎng)上的大氣壓強(qiáng)??；3、（多選）關(guān)于熱力學(xué)溫標(biāo)，下列說(shuō)法中正確的是： A、熱力學(xué)溫標(biāo)的零K是-273.15C ，叫做絕對(duì)零度；B、因?yàn)闊崃W(xué)溫度的每一度的大小和攝氏溫度是相同的，所以0C也就是絕對(duì)零度；C、絕對(duì)零度已經(jīng)達(dá)到了，溫度

8、計(jì)可以測(cè)出開(kāi)氏零度；D、0K是低溫的極限，是達(dá)不到的。4、當(dāng)溫度升高30C時(shí)，用熱力學(xué)溫標(biāo)表示升高的溫度是： A、303K ； B、30K ； C、243K ； D、273K 。5、如圖所示,A、B兩點(diǎn)代表一定質(zhì)量理想氣體的兩個(gè)不同狀態(tài),狀態(tài)A的溫度為TA，狀態(tài)B的溫度為TB。由圖可知 ( ).A、TB=2TA B、TB=4TA C、TB=6TA D、TB=8TA6、一定質(zhì)量的氣體由狀態(tài)A變到狀態(tài)B的過(guò)程如圖若A、B兩點(diǎn)位于同一反比例函數(shù)的曲線上，則此變化過(guò)程中，氣體的溫度（） A、一直下降 B、先上升后下降 C、先下降后上升 D、一直上升 7、如圖所示，質(zhì)量分別為m和m的同種氣體，分別以恒定

9、的溫度t和t等溫變化，變化過(guò)程分別用圖中等溫線1和2表示，如m1=m2，則t1_t2；如t1=t2，則m1_m2，(填“>”“=”或“<”) 8：計(jì)算圖2中各種情況下，被封閉氣體的壓強(qiáng)。（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強(qiáng)p0=76cmHg，圖中液體為水銀9、長(zhǎng)為100cm內(nèi)徑均勻的細(xì)玻璃管，內(nèi)有長(zhǎng)為20cm長(zhǎng)的水銀柱，一端封閉一端開(kāi)口，當(dāng)開(kāi)口端向上時(shí)空氣柱的長(zhǎng)度為49cm，求當(dāng)開(kāi)口端向下時(shí)管內(nèi)被封閉的空氣柱長(zhǎng)為多少？三、例題選講例1已知大氣壓強(qiáng)為P0 cmHg,一端開(kāi)口的玻璃管內(nèi)封閉一部分氣體，管內(nèi)水銀柱高度為h cm，（或兩邊水銀柱面高度差為h cm），玻璃管靜止，求下列圖中封閉理想氣體的壓強(qiáng)各是多

10、少？解析：將圖中的水銀柱隔離出來(lái)做受力分析；中取與管內(nèi)氣體接觸的水銀面為研究對(duì)象做受力分析 本題的所有試管的加速度都為零所以在中：G=N，p0S=PS；在圖中：p0S+G=pS，p0S+ghS=pS，取cmHg(厘米汞柱)為壓強(qiáng)單位則有：p= p0+h；同理，圖中試管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為：p= p0-h；采用正交分解法解得：圖中：p= p0+hsin；圖中：p=p0-hsin；圖中取高出槽的汞柱為研究對(duì)象，可得到：p= p0-h；圖中取與管內(nèi)氣體接觸的水銀面（無(wú)質(zhì)量）為研究對(duì)象：p0S+ghS=pS，p= p0+h例題2：一氣缸通過(guò)活塞將一定質(zhì)量的空氣封閉在容器內(nèi)，已知截面積為S=40cm2，活塞的

11、質(zhì)量是10kg，不計(jì)一切摩擦，大氣壓強(qiáng)為P01.0*105Pa，氣缸平放時(shí)，氣體長(zhǎng)L1=0.25m。問(wèn)：當(dāng)氣缸開(kāi)口向上時(shí)，氣體長(zhǎng)L2為多少？設(shè)整個(gè)變化中氣體溫度不變，g取10m/s2。 解析：整個(gè)變化過(guò)程氣體質(zhì)量和溫度保持不變，符合玻意耳定律。 初狀態(tài)：P1=P0=1.0*105 Pa ； V1=L1*S=0.25S 末狀態(tài)：P2=P0+mg/S=1.25*105Pa ； V2=L2*S根據(jù)玻意耳定律： P1V1=P2V21.0*105 *0.25S= 1.25*105 * L2*S得到L20.2m玻意耳定律的解題步驟：首先，確認(rèn)氣體在狀態(tài)變化過(guò)程中是否保持質(zhì)量不變，溫度不變。其次，確定研究對(duì)

12、象，并確定始末兩個(gè)狀態(tài)，正確得到始末氣體的壓強(qiáng)和體積。第三，用玻意耳定律 PV=恒量，P1V1=P2V2列出方程。最后，統(tǒng)一單位，求解。所涉及的P、V只要相同的物理量用相同單位即可，不必都用國(guó)際單位制。例題3：粗細(xì)均勻，一端封閉的玻璃管水平放置，管中用一段長(zhǎng)為24cm的汞柱，封閉著長(zhǎng)44cm的空氣柱，恰好與開(kāi)口端相齊。已知大氣壓強(qiáng)為76cmHg，整個(gè)過(guò)程中氣體溫度保持不變。試求開(kāi)口端向上時(shí)管內(nèi)的空氣柱長(zhǎng)度 解析： 已知 P1=76cmHg V1=44*SP2=P0+pgh=100cmHg V2=L2*S 根據(jù)玻意耳定律P1V1=P2V276*44*s=100* L2*S L2=33.44cm四

13、、反饋練習(xí)：1.如圖所示,水平放置的一根玻璃管和幾個(gè)豎直放置的U形管內(nèi)都有一段水銀柱,封閉端里有一定質(zhì)量的氣體,圖(a)中的水銀柱長(zhǎng)度和圖(b)、(c)、(d)中U形管兩臂內(nèi)水銀柱高度差均為h=10cm,外界大氣壓強(qiáng)p0=76cmHg,則四部分氣體的壓強(qiáng)分別為pa=_cmHg,pb=_cmHg,pc=_cmHg,pd=_cmHg.【3】2.三個(gè)長(zhǎng)方體容器中被光滑的活塞封閉一定質(zhì)量的氣體。如圖3所示，M為重物質(zhì)量，F(xiàn)是外力P0為大氣壓，S為活塞面積，G為活塞重，則壓強(qiáng)各為：3、下列關(guān)于溫度的一些敘述，不正確的是：A、溫度是表示物體熱量多少的物理量；B、溫度是表示物體冷熱程度的物理量；C、溫度是物

14、體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志；D、溫度可以用攝氏溫標(biāo)表示，也可以用熱力學(xué)溫標(biāo)表示。4、在兩端開(kāi)口的U型管內(nèi)注入水銀時(shí)，水銀柱中間封閉了一小段空氣柱（如圖所示）氣柱上方的水銀柱高為H，氣柱下方的水銀面與左邊管中水銀柱的水銀面高度差為h，若大氣壓強(qiáng)為PcmHg，下列說(shuō)法中正確的是：A、空氣柱的壓強(qiáng)為（P-h-H）cmHg ；B、空氣柱壓強(qiáng)為（H+h）cmHg ；C、h>H；D、h=H 。5、如圖8-2所示，U型管的A端封有氣體，B端也有一小段氣體，現(xiàn)用一條小鐵絲插至B端氣體，輕輕抽動(dòng)，使B端上下兩部分水銀柱相連接，設(shè)外界溫度不變，則A端氣柱的：A、體積減??；B、體積不變；C、壓強(qiáng)增大；D、壓強(qiáng)減小。

15、 8-26.一定質(zhì)者的氣體在等容變化過(guò)程中.溫度每升高1,壓強(qiáng)的增加等于它在300K時(shí)壓強(qiáng)的(). (A)1/27(B)1/273(C)1/300(D)1/573 7如圖所示，粗細(xì)均勻的U形管豎直放置，管內(nèi)由水銀柱封住 一段空氣柱如果沿虛線所示的位置把開(kāi)口一側(cè)的部分截掉，保持彎曲部分管子位置不動(dòng)，則封閉在管內(nèi)的空氣柱將 ( ) A體積變小 B. 體積變大 C壓強(qiáng)變小D壓強(qiáng)不變8.如圖所示,豎直插入水銀槽的細(xì)長(zhǎng)玻璃管內(nèi)外兩個(gè)水銀面高度差為70cm,當(dāng)時(shí)大氣壓為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓.現(xiàn)保持溫度不變,將玻璃管向上提起一些,管內(nèi)水銀面將(). (A)向上移動(dòng)(B)向下移動(dòng)(C)不移動(dòng)(D)先向下移動(dòng),然后再向上

16、移動(dòng)9.如圖所示,將一只倒置的試管豎直地插入容器內(nèi),試管內(nèi)原有的空氣被壓縮,此時(shí),試管內(nèi)外水面的高度差為h,若使試管插入水中的深度增大一些,則試管內(nèi)外水面的高度差將().(1990年上海高考試題) (A)增大(B)減少(C)保持不變(D)無(wú)法確定10.如圖所示,密封的U形管中裝有水銀,左、右兩端都封有空氣,兩水銀面的高度差為h.把U形管豎直浸沒(méi)在熱水中,高度差將(). (A)增大(B)減小(C)不變(D)兩側(cè)空氣柱的長(zhǎng)度未知,不能確定11.如圖所示,輕彈a管(上端封閉,下端開(kāi)口).使兩段水銀柱及被兩段水銀柱封閉的空氣柱合在一起.若此過(guò)程中溫度不變,水銀柱與管壁密封很好,則b管水銀柱的下端而A與

17、原來(lái)a管水銀柱的下端面A相比,將( ).(A)在同一高度(B)稍高(C)稍低(D)條件不足,無(wú)法判斷 12. 大氣壓強(qiáng)為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，粗細(xì)均勻玻璃管開(kāi)口向上長(zhǎng)60cm，管中有14cm長(zhǎng)的水銀柱將一段38cm長(zhǎng)的空氣柱封閉住，現(xiàn)將玻璃管緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)至水平位置，求水平時(shí)空氣柱的長(zhǎng)度L2，并討論水銀有無(wú)溢出。13、如圖所示，活塞A可在汽缸內(nèi)無(wú)摩擦自由滑動(dòng)，但不漏氣，活塞質(zhì)量不計(jì)，橫截面積為2厘米2，當(dāng)活塞靜止不動(dòng)時(shí)，活塞距汽缸底部10厘米，現(xiàn)用4牛的恒力豎直向上拉活塞，活塞向上移動(dòng)2.5厘米后靜止。設(shè)溫度不變，求原來(lái)封住汽缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)。14.實(shí)驗(yàn)題（1）、本實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象是_，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)保持不變的參量是

18、_，它的體積由_直接讀出，它的壓強(qiáng)由_傳感器等計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)得到。（2）、某同學(xué)在做“氣體的壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示如下表所示，仔細(xì)觀察“PV”一欄中的數(shù)值，發(fā)現(xiàn)越來(lái)越小，造成這一現(xiàn)象的可能原因是（ ）序號(hào)V（ml）P(×105Pa)PV(×105Pa·ml)120.01.001020.020218.01.095219.714316.01.231319.701414.01.403019.642512.01.635119.621（A）實(shí)驗(yàn)時(shí)注射器活塞與筒壁間的摩擦力越來(lái)越大；（B）實(shí)驗(yàn)時(shí)環(huán)境溫度增大了；（C）實(shí)驗(yàn)時(shí)外界大氣壓強(qiáng)發(fā)生了

19、變化；（D）實(shí)驗(yàn)時(shí)注射器內(nèi)的氣體向外發(fā)生了泄漏。PO(3)、某同學(xué)在一次實(shí)驗(yàn)中，計(jì)算機(jī)屏幕顯示如圖所示，其縱坐標(biāo)表示封閉氣體的壓強(qiáng)，則橫坐標(biāo)表示的物理量是封閉氣體的 ( ) （A）熱力學(xué)溫度T；（B）攝氏溫度t；（C）體積V；（D）體積的倒數(shù)1/V。(4)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中下列那些操作是錯(cuò)誤的（）（A）推拉活塞時(shí)，動(dòng)作要慢；（B）推拉活塞時(shí)，手不能握住注射器含有氣體的部分；（C）壓強(qiáng)傳感器與注射器之間的軟管脫落后，應(yīng)迅速重新裝上繼續(xù)實(shí)驗(yàn)；（D）活塞與針筒之間要保持氣密性。15、如圖所示，氣缸放置在水平平臺(tái)上，活塞質(zhì)量為10kg，橫截面積50cm2，厚度1cm，氣缸全長(zhǎng)21cm，氣缸質(zhì)量20kg，大氣

20、壓強(qiáng)為1×105Pa，當(dāng)溫度為7時(shí)，活塞封閉的氣柱長(zhǎng)10cm，若將氣缸倒過(guò)來(lái)放置時(shí)，活塞下方的空氣能通過(guò)平臺(tái)上的缺口與大氣相通。g取10m/s2 求：（1）氣柱多長(zhǎng)？ （2）當(dāng)溫度為多高時(shí)，活塞回到最初位置？（3）當(dāng)溫度多高時(shí)，活塞剛好接觸平臺(tái)？ 16. 如圖所示為測(cè)定肺活量的裝置示意圖,圖中A為倒扣在水中的開(kāi)口圓筒,測(cè)量前盡量排盡其中的空氣.測(cè)量時(shí)被測(cè)者盡力吸足空氣,再通過(guò)B將空氣呼出,呼出的空氣通過(guò)氣管進(jìn)入A內(nèi),使A浮起.已知圓筒A的質(zhì)量為,m、橫截面積為S、大氣壓強(qiáng)為p0,水的密度為,圓筒浮出水面的高度為h,則被測(cè)者的肺活量有多大? 17某同學(xué)利用DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究一定質(zhì)量的氣

21、體的狀態(tài)變化，在實(shí)驗(yàn)后計(jì)算機(jī)屏幕顯示了如圖的p-T圖象(實(shí)線部分)，已知在A狀態(tài)氣體體積為V0.試問(wèn)，：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)氣體溫度保持T0的情況下，氣體體積在什么范圍內(nèi)變化? 18. 一根粗細(xì)均勻，兩端封閉的玻璃管水平放置，一段長(zhǎng)57cm的水銀柱將玻璃管中的空氣柱分成兩段，長(zhǎng)度均為30cm，壓強(qiáng)均為76cmHg。現(xiàn)將玻璃管緩慢豎立起來(lái)，則上下兩段空氣柱的長(zhǎng)度分別為多少？ABAB 19如圖所示，一端封閉的U形玻璃管豎直放置，左管中封閉有20cm長(zhǎng)的空氣柱，兩管水銀面相平,水銀柱足夠長(zhǎng)，將閥門s打開(kāi)，流出部分水銀，使封閉端水銀面下降18cm；則開(kāi)口端水銀面將下降多少cm (此過(guò)程專等體溫度保持不變)？ 20.如圖所示,截面均勻的U形玻璃細(xì)管兩端都開(kāi)口,玻璃管足夠長(zhǎng),管內(nèi)有兩段水銀柱封閉著一段空氣柱.若氣體溫度是27時(shí),空氣柱在U