高中物理—气体实验定律
一、玻意耳定律（等温变化）
一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积成______；其数学表达式为_______________ 【答案】反比；p 1V 1＝p 2V 2
二、查理定律（等容变化）
1、采用热力学温标时，表述为：一定质量的气体，在体积不变的情况下，它的压强与热力学温度成______．其数学表达式为____________．
2、采用摄氏温标时，表述为：一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度每升高（或降低）1℃，增加（或减少）的压强等于它在___________． 【答案】正比；12
12
p p T T =
；0℃时压强的1/273；
三、盖·吕萨克定律（等压变化）
1、采用热力学温标时，可表述为：一定质量的气体，在压强不变的情况下，它的体积与热力学温度成______．其数学表达式为____________． 【答案】正比；12
12
V V T T =；
四、理想气体
能够严格遵守________________________的气体叫做理想气体．在___________、__________时，实际气体可看作理想气体．
【答案】气体实验定律；压强不太大、温度不太低
知识点回顾
气体实验定律
一、一定质量的理想气体的等温变化——玻意耳定律
1、气体实验定律使用条件：压强不太大，温度不太低的气体。
2、一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比（压强跟体积的乘积不变）。公式为：
2
2
1
1
V
p
V
p=或者C
pV=（C为一与温度有关的定值）
微观解释：一定质量的气体，温度一定时，分子的平均动能不变，若体积减小，单位体积内的分子数增加，气体的压强就增大了。
3、气体等温变化的图像
说明：①等温线在V
p-图像中是反比例函数的一支；在
V
p
1
-图像中是正比例函数图像。
②一定质量的理想气体：不同的等温线表示的温度不同，在V
p-图像中，
1
2
T
T>，在
V
p
1
-图像中1
2
T
T>
③在V
p-图像中等温线上每点与两坐标轴围成的矩形的面积相等。
二、一定质量气体的等容变化——查理定律
1、一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比。
公式为12
12
p p p
C
T T T
?
===
?
2、微观解释：一定质量的气体，体积保持不变时，分子的密集程度保持不变。在这种情况下，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强就增大。
3、图象：等容变化的图线称为等容线，在P－T图像上是延长线过原点的倾斜直线，直线的斜率大小和气体体积成反比，如图V1>V2。
虚线的意义：在P－t图像中，等容线不是正比例函数图像而是一次函数图像，它与横轴t的交点为－273℃，此时压强为零，但绝对零度不可能达到，只能无限接近，用虚线表示。
知识点一：气体实验定律
知识点讲解
4、查理定律的另一种表述
一定质量的气体，在等容变化过程中，温度升高（或降低）1℃，增加（或减小）的压强等于0℃时压强的1 / 273。
000(1)273273t t p t p p t p p -=
?=+
其中p 0表示0℃时的压强，斜率k ＝tan θ＝p 0 / 273
三、一定质量气体的等压变化——盖·吕萨克定律
1、一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积与热力学温度成正比。公式为
1212V V V
C T T T
?===? 2、微观解释：一定质量的气体，温度升高，分子的平均动能增大。只有气体的体积同时增大，使分子的密集程度减小，才能保持压强不变。
3、图象：等压变化的图线称为等压线，在V －T 图像上是延长线过原点的倾斜直线，直线的斜率大小和气体压强成反比，如图p 1>p 2
虚线的意义：在V －T 图像中，当温度为绝对零度－273℃时，气体体积为零，但绝对零度不可能达到，只能无限接近，用虚线表示。
【例1】如图所示，在两端封闭的、竖直放置的玻璃管内有一段长为h 的水银柱，将管内空气分为
A 、
B 两部分。若将玻璃管浸入热水中，使两部分气体温度均匀升高，试分析管中水银柱移动方向
θ
p t （℃）
－273
p 0
【难度】★★
【答案】上升
【解析】讨论水银柱移动，要分析空气柱A和空气柱B的压强随温度的变化规律。用气体的p－T 图像，如图所示。假设空气柱A和空气柱B都作等容变化，它们的图线都应过坐标轴的原点。又因为p A＞p B（p A＝p B＋ρgh），A的图线斜率较B大（A的图线在B的上方），由图可得：当它们升高相同的温度时（从温度T上升到T＋ΔT），空气柱A的压强增加量Δp A大于空气柱B的增加量Δp B，造成原来的平衡被破坏，水银柱应上升。
【例2】上端开口的圆柱形气缸竖直放置，截面积为0.2m2的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在气缸内．温度为300K时，活塞离气缸底部的高度为0.6m；将气体加热到330K时，活塞上升了0.05m，不计摩擦力及固体体积的变化，求物体A的体积。
【难度】★★
【答案】0.02m3
【例3】如图所示，一端封闭、粗细均匀的薄壁玻璃管开口向下坚直插在装有水银的水银槽内，管内封闭有一定质量的空气，水银槽的截面积上下相同，是玻璃管截面积的5倍。开始时管内空气长度为6cm，管内外水银面高度差为50cm。将玻璃管沿竖直方向缓慢上移（管口末离开槽中水银），使管内外水银面高度差变成60cm。（大气压相当于75cmHg），求：
（1）此时管内空气柱的长度；
（2）水银槽内水银面下降的高度。
【难度】★★★
【答案】（1）0.10m（2）0.02m
【解析】当玻璃光上移，气体体积变大，等温变化，压强变小，管内液面会上升，根据玻意耳定律可求出空气柱长度，第二问主要抓住水银的总量不变，管内增加的水银体积就与槽内减少的水银体积相同。
【例4】如图，长L＝100cm，粗细均匀的玻璃管一端封闭。水平放置时，长L0＝50cm的空气柱被水银柱封住，水银柱长h＝30cm。将玻璃管缓慢地转到开口向下和竖直位置，然后竖直插入水银槽，插入后有?h＝15cm的水银柱进入玻璃管。设整个过程中温度始终保持不变，大气压强p0＝75cmHg。求：
（1）插入水银槽后管内气体的压强p；
（2）管口距水银槽液面的距离H。
【难度】★★★
【答案】（1）62.5cmHg（2）27.5cm
【解析】（1）设当转到竖直位置时，水银恰好未流出，
由玻意耳定律p＝p0L/l＝53.6cmHg，由于p＋ρgh＝83.6cmHg，大于p0，有水银有流出，
设管内此时水银柱长为x，由玻意耳定律p0SL0＝（p0－ρgx）S（L－x），解得x＝25cm，
设插入槽内后管内柱长为L’，L’＝L－（x＋?h）＝60cm，
插入后压强p＝p0L0/L’＝62.5cmHg
（2）设管内外水银面高度差为h’，h’＝75－62.5＝12.5cm，
管口距槽内水银面距离距离H＝L－L’－h’＝27.5cm
课堂练习
1、如图所示，两端封闭粗细均匀的玻璃管水平放置在桌面上，中间有一段水银柱把气体分隔为等体积的两部分。现使玻璃管竖直并作一定的运动，保持温度不变，在运动过程中发现两部分气体的体积仍相等，则该玻璃管可能的运动是（）（多选）
A．匀速直线运动B．自由落体运动
C．竖直上抛运动D．平抛运动
【难度】★★
【答案】BCD
【解析】若两部分气体体积仍然相等的话，则在竖直情况下，有向下的加速度g，则可以自由落体、竖直上抛或者平抛。匀速直线运动要求受力平衡，不可能再使其体体积相等。
2、两端封闭的均匀直玻璃管竖直放置，内用高h 的汞柱把管内空气分为上下两部分，静止时两段空气柱的长均为L ，上端空气柱压强为p 1＝2ρgh （ρ为水银的密度）。当玻璃管随升降机一起在竖直方向上做匀变速直线运动时，稳定后发现上端空气柱长减为2
3L 。则下列说法中正确的是 （
）
（多选）
A ．稳定后上段空气柱的压强大于2ρgh
B ．稳定后下段空气柱的压强小于3ρgh
C ．升降机一定在加速上升
D ．升降机可能在匀减速上升 【难度】★★ 【答案】ABD
【解析】系统静止时下段空气柱的压强是3ρgh 。做匀变速运动稳定后上段空气柱体积减小说明其压强增大，而下段空气柱体积增大，说明其压强减小。由水银柱的受力分析可知，其合力方向向下，因此加速度向下，可能匀加速下降，也可能匀减速上升。
3、如图所示，密封的U 形管中装有水银，左、右两端都封有空气，两水银面的高度差为h 。把U 形管竖直浸没在热水中，高度差将 （
）
A ．增大
B ．减小
C ．不变
D ．两侧空气柱的长度未知，不能确定 【难度】★★ 【答案】A
【解析】本题是试管类问题中典型的液柱移动问题，利用暂态法，假设两端气体温度升高，体积不变，即发生等容变化，气体的压强均会增大，
1111
1p p p T T T '?=
='?22222p p p T T T
'?=='?T 1＝T 2，升高相同的温度，原来P 1
4、在两端开口的弯管中用两段水柱封闭了一段空气柱，如图所示，若再往a 管内注入少量水，则
（
）
A ．注入a 管的水柱长度跟c 管水面下降距离相等
B ．注入a 管的水柱长度大于d 管水面上升距离的4倍
C ．b 管水面上升的距离等于c 管水面下降的距离
D ．b 管水面上升的距离小于c 管水面下降的距离 【难度】★★★ 【答案】B
a
d
b
c
L
L h
【解析】封闭空气柱压强设为p，a、b管液面高度差等于c、d管液面高度差。往a管加水后，压强大于p了。设d管水面上升了h2，a管注入水为h，则c管水面下降h2，b管水面上升h1，a管水面下降h3，则h－2h1＝2h2，因为空气柱压强变大，h1大于h2，故h大于4h2。
5、如图所示，一端封闭的均匀玻璃管长H＝60cm，开口端竖直向上，用水银封住一定量的空气，水银柱长h＝19 cm，空气柱长L1＝20 cm，初始温度为t1＝27℃。（已知大气压强为76cmHg）求：（1）初始玻璃管内封闭气体压强p1。
（2）将玻璃管缓缓顺时针转90?，直至玻璃管水平时，空气柱长度L2。
（3）保持玻璃管水平，对气体缓慢加热，则温度至少升高至多少摄氏度时水银全部从管中溢出。
【难度】★★★
【答案】（1）95cmHg（2）25cm（3）447℃
【解析】根据平衡条件可求出初始压强，当玻璃管水平时，温度不变，压强变为大气压强，根据玻意耳定律可求出气柱长，第二个过程对气体加热，压强不变，等压变化，可求出结果。
（1）p1＝76＋19＝95cmHg
（2）等温过程p1V1＝p2V2
95?20S＝76 ?L2S
L2＝25cm
（3）等压过程V2/T2＝V3/T3
25/300＝60/T3
T3＝720K，t 3＝447℃
6、如图，粗细均匀的弯曲玻璃管A、B两端开口，管内有一段水银柱，右管内气体柱长为39cm，中管内水银面与管口A之间气体柱长为40cm。先将口B封闭，再将左管竖直插入水银槽中，设整个过程温度不变，稳定后右管内水银面比中管内水银面高2cm，求：
（1）稳定后右管内的气体压强p；
（2）左管A端插入水银槽的深度h。（大气压强p0＝76cmHg）
【难度】★★★
【答案】（1）78cmHg（2）7cm
【解析】（1）插入水银槽后右管内气体：p0l0＝p（l0－Δh 2），
解得p＝78cmHg，
（2）插入水银槽后左管压强：p′＝p＋ρg?h＝80cmHg，
左管内外水银面高度差h1＝p’－p0
ρg＝4cm，
中管和左管内气体有：p0lS＝p′l′S，l′＝38cm，
左管插入水银槽深度h＝l＋Δh
2－l′＋h1＝7cm
一、分析气体实验图像的方法
1、看图象时，应先看坐标轴表示的物理意义，然后弄清图象上每一点表示的状态以及图象上每条线段表示的物理过程、图线的斜率等．
2、热学图象上相应的点对应气体的一个状态，因此热学图象常与气体状态方程结合起来求解．
【例1】一定质量的理想气体，由状态A沿直线变化到状态C，如图所示，则气体在A、B、C三个状态中的温度之比为（）
A．1:1:1 B．1:2:3 C．3:4:3 D．4:3:4
【难度】★★
【答案】C
【例2】一定质量的理想气体的p－t图像如图所示，在气体由状态A变化到状态B的过程中，体积变化情况为（）
A．一定不变B．一定减小
C．一定增大D．不能判定怎样变化
【难度】★★
【答案】D
【解析】因一定质量理想气体的等容线在p－t图上为过原点的直线，且图线斜率与气体体积成反比；而在p－t图上应为过t轴上－273℃的直线，本题图无法确定BA的延长线与t轴的交点坐标，因而知识点二：气体实验图像分析
无法比较t轴上－273℃的点分别与A、B两点连线的斜率大小，也就无法比较A、B两状态体积的大小，故应选D。
1、下列各图中，p表示压强，V表示体积，T表示热力学温度，t表示摄氏温度，各图中正确描述一定质量理想气体等压变化规律的是（）（多选）
【难度】★
【答案】AC
4、如图所示，一定质量的某种气体由状态a沿直线ab变化至状态b．下列关于该过程中气体温度的判断正确的是（）
A．不断升高
B．不断降低
C．先降低后升高
D．先升高后降低
【难度】★
【答案】A
3、一定量的理想气体的状态经历了如图所示的ab、bc、cd、da四个过程。其中bc的延长线通过原点，cd垂直于ab且与水平轴平行，da和bc平行。则气体体积在（）A．ab过程中不断增加
B．bc过程中保持不变
C．cd过程中不断增加
D．da过程中保持不变
【难度】★★
【答案】AB
【解析】要判断ab两个状态的体积关系，过原点做两条直线分别过ab两点，构成两条等容线，因为体积和等容线的斜率成反比，可判断从a到b体积不断增大，bc在一条等容线上，因此bc过程体积不变，cd过程和da过程判断方法同上。
课堂练习
4、一定质量的理想气体在初始状态a 时的压强为p 0、体积为V 0，其后气体分别经历了a→b→c→d 的状态变化，变化过程中p 与1
V 的关系图线及各状态的压强、体积大小如图所示。由图可知，气体在
状态d 时的压强大小为______，且可推断，从状态a 变化到状态d ，气体的内能______（选填“增大”、“减小”或“不变”）． 【难度】
【答案】3
4p 0；减少
5、如图（1）所示，圆柱形气缸的上部有小挡板，可以阻止活塞滑离气缸，气缸内部的高度为d ，质量不计的薄活塞将一定质量的气体封闭在气缸内。开始时活塞离底部高度为2
3d ，温度为t 1＝27℃，
外界大气压强为p 0＝1.0×l05Pa ，现对气体缓缓加热。求： （1）气体温度升高到t 2＝127℃时，活塞离底部的高度； （2）气体温度升高到t 3＝387℃时，缸内气体的压强；
（3）在图（2）中画出气体从27℃升高到387℃过程的压强和温度的关系图线。
【难度】★★★
【答案】（1）8
9
d （2）1.47×105Pa （3）见解析
【解析】（1）假设气体温度达到t c 时，活塞恰好移动到挡板处，气体做等压变化，设气缸横截面积为S ，由盖·吕萨克定律得到：11c c V V T T =，即12()3273273c
d S
dS t t =++ 图（2） 0.4
p /×105P a
t /℃ 0
100
1.0
2.0
图（1）
d
2
3
d
解出13
(273)2732
c t t =+-＝177℃
因为t 2小于t c ，所以温度升高到127℃前，气体做等压变化，设活塞离底部的高度为h ， 由盖·吕萨克定律得到：1212
V V
T T =，即122()3273273d S
hS t t =++
解出212(273)2(273127)8
3(273)3(27327)9
t h d d d t +?+=
==+?+
（2）当气体温度高于t c 后，活塞受到挡板的阻碍，气体体积不再发生变化
由查理定律得到：033c p p T T =，即03
3273273c p p t t =
++， 解得53300(273)22 1.4710Pa (273)15
c t p p p t +===?+
（3）三个状态的描点正确 （t 1＝27℃，p 1＝1×l05Pa ；t c ＝177℃，p c ＝1×l05Pa ；t 3＝387℃，p 3＝1.47×l05Pa ），两段均为直线，标明过程
1、如何分析液柱移动问题和气体图像问题？
2、如何利用暂态法解决气体状态变化的问题？
课堂总结
p /×105P a
t /℃
1.0
2.0
1
．如图所示，用一绝热的活塞将一定质量的理想气体密封在绝热的气缸内（活塞与气缸壁之间无摩
擦），现通过气缸内一电阻丝对气体加热，则下列图像中能正确反映气体的压强p、体积V和温度T 之间关系的是（）
【难度】★
【答案】B
2、下列反映一定质量理想气体状态变化的图像中，能正确反映物理规律的是（）
A．图（a）反映了气体的等容变化规律
B．图（b）反映了气体的等容变化规律
C．图（c）反映了气体的等压变化规律
D．图（d）反映了气体的等温变化规律
【难度】★
【答案】B
3、如图所示，U形气缸固定在水平地面上，用重力不计的活塞封闭着一定质量的气体，已知气缸不漏气，活塞移动过程无摩擦。初始时，外界大气压强为p0，活塞紧压小挡板。现缓慢升高缸内气体的温度，则能反映气缸内气体的压强p随热力学温度T变化的图象是（）
D
P
V
O
V
T/K
O
A
P
t/℃
O
-27
3 B
P
T/K
O
C
回家作业
F 1
h 1
【难度】★★ 【答案】B
4、如图所示，一端开口，一端封闭的玻璃管，封闭端有一定质量的气体，开口端浸入固定在地面上的水银槽中，用弹簧测力计拉着玻璃试管，此时管内外水银面高度差为h 1，弹簧测力计示数为F 1。若吸走槽中的部分水银，待稳定后管内外水银面高度差为h 2，弹簧测力计示数为F 2，则
（
）
A ．h 2＞h 1，F 2＝F 1
B ．h 2＜h 1，F 2＝F 1
C ．h 2＞h 1，F 2＞F 1
D ．h 2＜h 1，F 2＞F 1
【难度】★★ 【答案】C
5、如图，竖直放置的弯曲管ACDB ，A 管接一密闭球形容器，内有一定质量的气体，B 管开口，水银柱将两部分气体封闭，各管形成的液面高度差分别为h 1、h 2和h 3。已知外界大气压强为p 0，水银密度为ρ。现在B 管开口端注入一些水银，则 （
）（多选）
A ．注入水银前A 内气体的压强为p 0＋ρgh 1－ρgh 2
＋ρgh 3
B ．注入水银后A 内气体的体积一定减小
C ．注入水银后液面高度差变化量的绝对值Δh 2＞Δh 3
D ．注入水银后h 1增大、h 3减小，A 管内气体的压强可能不变 【难度】 【答案】BC
h 1
h 2
h 3
A C
D
B
6、如图所示，L 形直角细管，管内两水银柱长度分别为56cm 和20cm ，竖直管和水平管各封闭了一段气体A 和B ，长度分别为19cm 和28cm ，且上端水银面恰至管口，外界大气压强为76cmHg ．现以水平管为轴缓慢转动使L 形管变为水平，此过程中 （
）（多选）
A ．气体
B 的长度变化量为28cm B ．气体A 的长度变化量为33cm
C ．溢出的水银柱长度为42cm
D ．溢出的水银柱长度为14cm 【答案】★★ 【难度】AC
7、如图所示，上端开口的圆柱形气缸竖直放置，截面积为5?10－
3m 2，一定质量的气体被质量为2.0kg 的光滑活塞封闭在气缸内，其压强为_________Pa （大气压强取1.01?105Pa ，g 取10m/s 2）。若从初温27℃开始加热气体，使活塞离气缸底部的高度由0.50m 缓慢地变为0.51m 。则此时气体的温度为_________?C 。 【难度】★★ 【答案】1.05?105；33
8、汽车行驶时轮胎的胎压太高容易造成爆胎事故，太低又会造成耗油上升。已知某型号轮胎能在－40℃～90℃正常工作，为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过3.5atm ，最低胎压不低于1.6atm ，那么在t ＝20℃时给该轮胎充气，充气后的胎压在什么范围内比较合适？（设轮胎容积不变）
【难度】★★
【答案】2.01atm~2.83atm
20cm
56cm A
B 28cm
9、如图所示，一定量气体放在体积为V 0的容器中，室温为T 0＝300K 有一光滑导热活塞C （不占体积）将容器分成A 、B 两室，B 室的体积是A 室的两倍，A 室容器上连接有一U 形管（U 形管内气体的体积忽略不计），两边水银柱高度差为76cm ，右室容器中连接有一阀门K ，可与大气相通。（外界大气压等于76cm 汞柱）求：
（1）将阀门K 打开后，A 室的体积变成多少？
（2）打开阀门K 后将容器内的气体从300 K 分别加热到400 K 和540 K ，U 形管内两边水银面的高度差各为多少？
【难度】★★★
【答案】（1）2
3
V 0（2）0；15.2cm
【解析】（1）打开阀门，A 室气体等温变化，V A ＝2
3
V 0
（2）从T 0＝300K 升到T ，体积为V 0，压强为p 0，等压过程 T ＝450K T 1＝400K ＜450K ，p A1＝p 0，水银柱的高度差为0 从T ＝450K 升高到T 2＝540K 等容过程，p A2＝1.2atm T 2＝540K 时，水银高度差为15.2cm
10、如图（a ）所示，一导热性能良好、内壁光滑的气缸水平放置，横截面积为S ＝2×10－
3m 2、质量为m ＝4kg 厚度不计的活塞与气缸底部之间封闭了一部分气体，此时活塞与气缸底部之间的距离为24cm ，在活塞的右侧12cm 处有一对与气缸固定连接的卡环，气体的温度为300K ，大气压强p 0＝1.0×105Pa 。现将气缸竖直放置，如图（b ）所示，取g ＝10m/s 2 。求： （1）活塞与气缸底部之间的距离； （2）加热到675K 时封闭气体的压强。
【难度】★★★
【答案】（1）p 1＝1.0×105Pa ，V 1＝24S ，V 2＝L 2S ，520 1.210Pa mg
p p S
=+=? 由等温变化p 1V 1＝p 2V 2 得L 2＝20cm
（a ）
（b ）
（2）设活塞到卡环时温度为T 3，此时V 3＝36S
由等压变化得332236300540K 20V S T T V S
=
=?= 由540K 到675K 等容变化，得554433675
1.210 1.510Pa 540
T p p T ==??=?
11、如图所示，U 形管两细管粗细均匀长度相等，左端封闭，右端开口，水平部分长20cm 。有两段8cm 长水银柱等高，各封住长为30cm 的空气柱A 和长为40cm 的空气柱B ，两气体温度均为27℃，大气压强恒定。现使A 、B 温度缓慢升高，最终都达到57℃。问： （1）空气柱A 的最终长度 （2）右管内水银柱移动的距离
【难度】★★★
【答案】（1）33cm （2）7cm
【解析】（1）对A 气体，假设水银柱未进入水平管，气体等压变化遵循
A A A A V V T T '
=
'
代入数据
30
300330A
l '=
解得A l '＝33cm ，故假设正确 （2）对B 气体，等压变化遵循
B B B B V V T T '
=
'
代入数据40300330
B l '=，解得B l '＝44cm 右管内水银柱向上移动距离为Δh ＝44－40＋3＝7cm
专题三：气体实验定律_理想气体的状态方程
专题三：气体实验定律 理想气体的状态方程 [基础回顾]： 一．气体的状态参量 1.温度：温度在宏观上表示物体的________；在微观上是________的标志． 温度有________和___________两种表示方法，它们之间的关系可以表示为：T = ________．而且ΔT =____（即两种单位制下每一度的间隔是相同的）． 绝对零度为____0 C,即___K ，是低温的极限，它表示所有分子都停止了热运动．可以无限接近，但永远不能达到． 2.体积：气体的体积宏观上等于___________________________________,微观上则表示_______________________．1摩尔任何气体在标准状况下所占的体积均为_________． 3.压强:气体的压强在宏观上是___________；微观上则是_______________________产生的．压强的大小跟两个因素有关：①气体分子的__________，②分子的_________． 二．气体实验定律 1．玻意耳定律（等温变化） 一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积成______；或者说，它的压强跟体积的________不变．其数学表达式为_______________或_____________． 2．查理定律（等容变化） （1）一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度每升高（或降低）10 C ，增加（或减少）的压强等于它在___________．其数学表达式为_______________或_____________． （2）采用热力学温标时，可表述为：一定质量的气体，在体积不变的情况下，它的压强与热力学温度成______．其数学表达式为____________． （3）推论：一定质量的气体，从初状态（P ，T ）开始，发生一等容变化过程，其压强的变化量△P 与温度变化量△T 的关系为_____________． 3．盖·吕萨克定律（等压变化） （1）一定质量的气体，在压强不变的情况下，温度每升高（或降低）10 C ，增加（或减少）的体积等于它在___________．其数学表达式为_______________或_____________． （2）采用热力学温标时，可表述为：一定质量的气体，在压强不变的情况下，它的体积与热力学温度成______．其数学表达式为____________． （3）推论：一定质量的气体，从初状态（V ，T ）开始，发生一等压变化过程，其体积的变化量△V 与温度变化量△T 的关系为_____________． 三．理想气体状态方程 1．理想气体 能够严格遵守___________的气体叫做理想气体．从微观上看，分子的大小可忽略，除碰撞外分子间无___________，理想气体的内能由气体_____和_____决定，与气体_____无关．在___________、__________时，实际气体可看作理想气体． 2．一定质量的理想气体状态方程： 2 2 2111T V P T V P = 3．密度方程： 2 22111ρρT P T P = [重难点阐释]： 一．气体压强的计算
气体实验定律物理教案
气体实验定律物理教案 知识目标 1、知道什么是等温变化，知道玻意耳定律的实验装置和实验过程，掌握玻意耳定律 的内容与公式表达. 2、知道什么是等容变化，了解查理定律的实验装置和实验过程，掌握查理定律的内 容与公式表达. 3、掌握三种基本图像，并能通过图像得到相关的物理信息. 能力目标 通过实验培养学生的观察能力和实验能力以及分析实验结果得出结论的能力. 情感目标 通过实验，培养学生分析问题和解决问题的能力，同时树立理论联系实际的观点. 教学建议 教材分析 本节的内容涉及三个实验定律：玻意耳定律、查理定律和盖?吕萨克定律.研究压强、体积和温度之间的变化关系，教材深透了一般物理研究方法――“控制变量法”：在研究 两个以上变量的关系时，往往是先研究其中两个变量间的关系，保持其它量不变，然后综 合起来得到所要研究的几个量之间的关系，在牛顿第二定律、力矩的平衡、单摆周期确定 等教学中，我们曾经几次采用这种方法. 教法建议 通过演示实验，及设定变量的方法得到两个实验定律;注意定律成立的条件.提高学生 对图像的分析能力. 教学设计方案 教学用具：验证玻意耳定律和查理定律的实验装置各一套. 教学主要过程设计：在教师指导下学生认识实验并帮助记录数据，在教师启发下学生 自己分析总结、推理归纳实验规律. 课时安排：2课时 教学步骤
(一)课堂引入： 教师讲解：我们学习了描述气体的三个物理参量――体积、温度、压强，并知道对于 一定质量的气体，这三个量中一个量变化时，另外两个量也会相应的发生变化，三个量的 变化是互相关联的，那么，对于一定质量的气体，这三个量的变化关系是怎样的呢?这节课，我们便来研究一下! (二)新课讲解： 教师讲解：在物理学中，当需要研究三个物理量之间的关系时，往往采用“保持一个 量不变，研究其它两个量之间的关系，然后综合起来得出所要研究的几个量之间的关系”，我们研究一定质量的气体温度、体积、压强三者的关系，就可以采用这种方法.首先，我 们设定温度不变，研究气体体积和压强的关系. 1、气体的压强与体积的关系――玻意耳定律 演示实验：一定质量的气体，在保持温度不变的情况下改变压强，研究压强与体积的 关系.让学盛帮助记录数据. 压强Pa0.51.01.52.02.53.03.54.0 体积V/L8.04.02.72.01.61.31.11.0 4.04.04.054.04.03.93.854.0 以横坐标表示气体的体积，纵坐标表示气体的压强，作出压强p与体积的关系如图所示. 可见，一定质量的气体，在体积不变的情况，压强P随体积V的关系图线为一双曲线，称为等温线.①见等温线上的每点表示气体的一个状态.②同一等温线上每一状态的温度均 相同.③对同一部分气体，在不同温度下的等温线为一簇双曲线，离坐标轴越近的等温线 的温度越高. 通过实验得出，一定质量的某种气体，在温度保持不变的情况下，压强p与体积V的 乘积保持不变，即：常量 或压强p与体积V成反比，即： 这个规律叫做玻意耳定律，也可以写成：或 例如：一空气泡从水库向上浮，由于气泡的压强逐渐减小，因此体积逐渐增大. 例题1：如图所示，已知：，求：和 解：根据图像可得：
气体实验定律及应用参考答案
第2节气体实验定律及应用 知识梳理 一、气体分子运动速率的统计分布气体实验定律理想气体 1．气体分子运动的特点 (1)分子很小，间距很大，除碰撞外不受力． (2)气体分子向各个方向运动的气体分子数目都相等． (3)分子做无规则运动，大量分子的速率按“中间多，两头少”的规律分布．(4)温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，温度升高时，速率小的分子数减少，速率大的分子数增多，分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大． 2．气体的三个状态参量 (1)体积；(2)压强；(3)温度． 3．气体的压强 (1)产生原因：由于气体分子无规则的热运动，大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续而稳定的压力． (2)大小：气体的压强在数值上等于气体作用在单位面积上的压力．公式：p＝. (3)常用单位及换算关系： ①国际单位：帕斯卡，符号：Pa,1Pa＝1N/m2. ②常用单位：标准大气压(atm)；厘米汞柱(cmHg)． ③换算关系：1atm＝76cmHg＝ 1.013×105Pa≈1.0×105Pa. 4．气体实验定律 (1)等温变化——玻意耳定律： ①内容：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比． ②公式：p1V1＝p2V2或pV＝C(常量)． (2)等容变化——查理定律： ①内容：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．②公式：＝或＝C(常量)． ③推论式：Δp＝·ΔT. (3)等压变化——盖—吕萨克定律： ①内容：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． ②公式：＝或＝C(常量)． ③推论式：ΔV＝·ΔT. 5．理想气体状态方程 (1)理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体． ①理想气体是一种经科学的抽象而建立的理想化模型，实际上不存在． ②理想气体不考虑分子间相互作用的分子力，不存在分子势能，内能取决于温度，与体积无关． ③实际气体特别是那些不易液化的气体在压强不太大，温度不太低时都可看作理想气体． (2)一定质量的理想气体状态方程： ＝或＝C(常量)． 典例突破 考点一气体压强的产生与计算1．产生的原因：由于大量分子无规则地运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强． 2．决定因素 (1)宏观上：决定于气体的温度和体积． (2)微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度． 3．平衡状态下气体压强的求法 (1)液片法：选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，消去面积，得到液片两侧压强相等方程．求得气体的压强． (2)力平衡法：选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得气体的压强．
气体实验定律及应用答案
第2节 气体实验定律及应用 知识梳理 一、气体分子运动速率的统计分布 气体实验定律 理想气体 1．气体分子运动的特点 (1)分子很小，间距很大，除碰撞外不受力． (2)气体分子向各个方向运动的气体分子数目都相等． (3)分子做无规则运动，大量分子的速率按“中间多，两头少”的规律分布． (4)温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，温度升高时，速率小的分子数减少，速率大的分子数增多，分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大． 2．气体的三个状态参量 (1)体积；(2)压强；(3)温度． 3．气体的压强 (1)产生原因：由于气体分子无规则的热运动，大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续而稳定的压力． (2)大小：气体的压强在数值上等于气体作用在单位面积上的压力．公式：p ＝F S . (3)常用单位及换算关系： ①国际单位：帕斯卡，符号：Pa,1 Pa ＝1 N/m 2. ②常用单位：标准大气压(atm)；厘米汞柱(cmHg)． ③换算关系：1 atm ＝76 cmHg ＝1.013×105 Pa ≈1.0×105 Pa. 4．气体实验定律 (1)等温变化——玻意耳定律： ①内容：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p 与体积V 成反比． ②公式：p 1V 1＝p 2V 2或pV ＝C (常量)． (2)查理定律： ①内容：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． ②公式：p 1p 2＝T 1T 2或p T ＝C (常量)． ③推论式：Δp ＝p 1 T 1 ·ΔT . (3)等压变化——盖—吕萨克定律： ①内容：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． ②公式：V 1V 2＝T 1T 2或V T ＝C (常量)． ③推论式：ΔV ＝V 1 T 1 ·ΔT . 5．理想气体状态方程 (1)理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体． ①理想气体是一种经科学的抽象而建立的理想化模型，实际上不存在． ②理想气体不考虑分子间相互作用的分子力，不存在分子势能，内能取决于温度，与体积无关． ③实际气体特别是那些不易液化的气体在压强不太大，温度不太低时都可看作理想气体． (2)一定质量的理想气体状态方程： p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2或pV T ＝C (常量)． 典例突破 考点一 气体压强的产生与计算 1．产生的原因：由于大量分子无规则地运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强． 2．决定因素 (1)宏观上：决定于气体的温度和体积． (2)微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度． 3．平衡状态下气体压强的求法 (1)液片法：选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，消去面积，得到液片两侧压强相等方程．求得气体的压强． (2)力平衡法：选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得气体的压强． (3)等压面法：在连通器中，同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等． 4．加速运动系统中封闭气体压强的求法 选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象，进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程求解． 例1．如图中两个汽缸质量均为M ，内部横截面积均为S ，两个活塞的质量均为m ，左边的汽缸静止在水平面上，右边的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下．两个汽缸内分别封闭有一定质量的空气A 、B ，大气压为p 0，求封闭气体A 、B 的压强各多大？ 解析：题图甲中选m 为研究对象． p A S ＝p 0S ＋mg 得p A ＝p 0＋mg S 题图乙中选M 为研究对象得p B ＝p 0－Mg S . 答案：p 0＋mg S p 0－Mg S 例2 ．若已知大气压强为p 0，在下图中各装置均处于静止状态，图中液体密度均为ρ，求被封闭气体的压强． 解析：在甲图中，以高为h 的液柱为研究对象，由二力平衡知p 气S ＝－ρghS ＋p 0S
2019-2020年教科版物理选修3-3讲义：第2章+3.气体实验定律及答案
3.气体实验定律 [先填空] 1．研究气体的性质，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.常用单位间的换算关系：1 L＝10－3 m3，1 mL＝10－6 m3. 3．温度是气体分子平均动能的标志，热力学温度，亦称绝对温度，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T＝t＋273. 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. [再判断] 1．气体体积就是所有气体分子体积的总和．(×) 2．温度越高，所有的分子运动越快．(×) 3．一个物体的温度由10 ℃升高到20 ℃，与它从288 K升高到298 K所升高的温度是相同的．(√) [后思考] 摄氏温度的1 ℃与热力学温度的1 K大小相同吗？
【提示】热力学温度与摄氏温度零点选择不同，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，因为冷热是由人体的感觉器官比较得到的，往往是不准确的． 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． 1．关于热力学温度下列说法中正确的是() A．－33 ℃＝240 K B．温度变化1 ℃，也就是温度变化1 K C．摄氏温度与热力学温度都可能取负值 D．温度由t℃升至2t℃，对应的热力学温度升高了273 K＋t E．－136 ℃比136 K温度高 【解析】T＝273＋t，由此可知：－33 ℃＝240 K，A正确，同时B正确；D中初态热力学温度为273＋t，末态为273＋2t温度变化t K，故D错；对于摄氏温度可取负值的范围为0到－273 ℃，因绝对零度达不到，故热力学温度不可能取
应用气体实验定律解决“三类模型问题”
专题强化十四 应用气体实验定律解决“三类模型问题” 专题解读 1.本专题是气体实验定律在玻璃管液封模型、汽缸活塞类模型、变质量气体模型中的应用，高考在选考模块中通常以计算题的形式命题. 2.学好本专题可以帮助同学们熟练的选取研究对象和状态变化过程，掌握处理三类模型问题的基本思路和方法. 3.本专题用到的相关知识和方法有：受力分析、压强的求解方法、气体实验定律等. 命题点一 “玻璃管液封”模型 1.三大气体实验定律 (1)玻意耳定律(等温变化)：p 1V 1＝p 2V 2或pV ＝C (常数). (2)查理定律(等容变化)：p 1T 1＝p 2T 2或p T ＝C (常数). (3)盖—吕萨克定律(等压变化)：V 1T 1＝V 2T 2或V T ＝C (常数). 2.利用气体实验定律及气态方程解决问题的基本思路 3.玻璃管液封模型 求液柱封闭的气体压强时，一般以液柱为研究对象分析受力、列平衡方程，要注意： (1)液体因重力产生的压强大小为p ＝ρgh (其中h 为至液面的竖直高度)； (2)不要漏掉大气压强，同时又要尽可能平衡掉某些大气的压力； (3)有时可直接应用连通器原理——连通器内静止的液体，同种液体在同一水平面上各处压强相等； (4)当液体为水银时，可灵活应用压强单位“cmHg ”等，使计算过程简捷.
类型1 单独气体问题 例1 (2017·全国卷Ⅲ·33(2))一种测量稀薄气体压强的仪器如图1(a)所示，玻璃泡M 的上端和下端分别连通两竖直玻璃细管K 1和K 2.K 1长为l ，顶端封闭，K 2上端与待测气体连通；M 下端经橡皮软管与充有水银的容器R 连通.开始测量时，M 与K 2相通；逐渐提升R ，直到K 2中水银面与K 1顶端等高，此时水银已进入K 1，且K 1中水银面比顶端低h ，如图(b)所示.设测量过程中温度、与K 2相通的待测气体的压强均保持不变.已知K 1和K 2的内径均为d ，M 的容积为V 0，水银的密度为ρ，重力加速度大小为g .求： 图1 (1)待测气体的压强； (2)该仪器能够测量的最大压强. 答案 (1)ρπgh 2d 24V 0＋πd 2?l －h ? (2)πρgl 2d 24V 0 解析 (1)水银面上升至M 的下端使玻璃泡中气体恰好被封住，设此时被封闭的气体的体积为V ，压强等于待测气体的压强p .提升R ，直到K 2中水银面与K 1顶端等高时，K 1中水银面比顶端低h ；设此时封闭气体的压强为p 1，体积为V 1，则 V ＝V 0＋1 4πd 2l ① V 1＝1 4πd 2h ② 由力学平衡条件得 p 1＝p ＋ρgh ③ 整个过程为等温过程，由玻意耳定律得 pV ＝p 1V 1 ④ 联立①②③④式得 p ＝ρπgh 2d 2 4V 0＋πd 2?l －h ? ⑤ (2)由题意知 h ≤l ⑥ 联立⑤⑥式有 p ≤πρgl 2d 24V 0 ⑦ 该仪器能够测量的最大压强为
气体实验定律(学生)
气体实验定律 ★1.关于温度,下列说法中正确的是( ).【1】 (A)气体的温度升高1℃,也可以说温度升高1K;温度下降5K,也就是温度下降5℃ (B)温度由摄氏温度t升至2t,对应的热力学温度由T升至2T (C)绝对零度就是当一定质量的气体体积为零时,用实验方法测出的温度 (D)随着人类制冷技术的不断提高,总有一天绝对零度会达到 ★2.一定质量的气体在等温变化过程中,下列物理量中将发生变化的是( ).【1】 (A)分子的平均动能(B)单位体积内的分子数 (C)气体的压强(D)分子总数 ★★3.一定质者的气体在等容变化过程中.温度每升高1℃,压强的增加等于它在300K时压强的( ).【2】 (A)1/27 (B)1/273 (C)1/300 (D)1/573 ★★4.下列关于盖·吕萨克定律的说法中正确的是( ).【2】 (A)对于一定质量的理想气体,在保持压强不变的情况下,温度每升高1℃时,其体积的增量是温度升高前体积的1/273 (B)对于一定质量的理想气体.在保持压强不变的情况下,温度每升高1℃时,其体积的增量是它在0℃时体积的1/273 (C)对于一定质量的气体,在保持压强不变的情况下,其体积与温度成止比 (D)对于一定质量的气体,在保持压强不变的情况下,其体积与热力学温度成正比 ★★5.如图所示,将一只倒置的试管竖直地插入容器内,试管内原有的空气被压缩,此 时,试管内外水面的高度差为h,若使试管插入水中的深度增大一些,则试管内外水面 的高度差将( ).(1990年上海高考试题)【2.5】 (A)增大(B)减少(C)保持不变(D)无法确定 ★★6.如图所示,密封的U形管中装有水银,左、右两端都封有空气,两水银 面的高度差为h.把U形管竖直浸没在热水中,高度差将( ).【3】 (A)增大(B)减小 (C)不变(D)两侧空气柱的长度未知,不能确定 ★★7.在冬季,剩有半瓶热水的暖水瓶经过一个夜晚,第二天拔瓶口的软木 塞时觉得很紧,不易拔出来,主要原因是( ).(2001年上海理科综合试题)【2】 (A)软木塞受潮膨胀(B)瓶口因温度降低而收缩变小 (C)白天气温升高,大气压强变大(D)瓶内气体因温度降低而压强减小 ★★8.人们常常用充气泵为金鱼缸内的水补充氧气,右图所示为充气 泵气室的工作原理图.没大气压强为p0,气室中的气体压强为p,气通 过阀门S1、S2与空气导管相连接,下列选项中正确的是( ). (A)当橡皮碗被拉伸时,p＞p0,S1关闭S2开通
气体的等温变化、玻意耳定律典型例题
气体的等温变化、玻意耳定律典型例题 【例1】一个气泡从水底升到水面时，它的体积增大为原来的3倍，设水的密度为ρ=1×103kg／m3，大气压强p0=×105Pa，水底与水面的温度差不计，求水的深度。取g=10m／s2。 【分析】气泡在水底时，泡内气体的压强等于水面上大气压与水的静压强之和。气泡升到水面上时，泡内气体的压强减小为与大气压相等，因此其体积增大。由于水底与水面温度相同，泡内气体经历的是一个等温变化过程，故可用玻意耳定律计算。 【解答】设气泡在水底时的体积为V1、压强为：
p1=p0+ρgh 气泡升到水面时的体积为V2，则V2=3V1，压强为p2=p0。 由玻意耳定律 p1V1=p2V2，即 （p0+ρgh）V1=p0·3V1 得水深 【例2】如图1所示，圆柱形气缸活塞的横截面积为S，下表面与水平面的夹角为α，重量为G。当大气压为p0，为了使活塞下方密闭气体的体积减速为原来的1/2，必须在活塞上放置重量为多少的一个重物（气缸壁与活塞间的摩擦不计） 【误解】活塞下方气体原来的压强 设所加重物重为G′，则活塞下方气体的压强变为
∵气体体积减为原的1/2，则p2=2p1 【正确解答】据图2，设活塞下方气体原来的压强为p1，由活塞的平衡条件得 同理，加上重物G′后，活塞下方的气体压强变为 气体作等温变化，根据玻意耳定律：
得 p2=2p1 ∴ G′=p0S+G 【错因分析与解题指导】【误解】从压强角度解题本来也是可以的，但 免发生以上关于压强计算的错误，相似类型的题目从力的平衡入手解题比较好。在分析受力时必须注意由气体压强产生的气体压力应该垂直于接触面，气体压强乘上接触面积即为气体压力，情况就如【正确解答】所示。 【例3】一根两端开口、粗细均匀的细玻璃管，长L=30cm，竖直插入水银槽中深h0=10cm处，用手指按住上端，轻轻提出水银槽，并缓缓倒转，则此时管内封闭空气柱多长已知大气压P0=75cmHg。 【分析】插入水银槽中按住上端后，管内封闭了一定质量气体，空气柱长L1=L-h0=20cm，压强p1=p0=75cmHg。轻轻提出水银槽直立在空气中时，有一部分水银会流出，被封闭的空气柱长度和压强都会发生变化。设管中水银柱长h，被封闭气体柱长为L2=L-h。倒转后，水
高中物理选修3-3优质学案：习题课 气体实验定律和理想气体状态方程的应用
习题课气体实验定律和理想气体状态方程 的应用
相关联的两部分气体的分析方法[要点归纳] 这类问题涉及两部分气体，它们之间虽然没有气体交换，但其压强或体积这些量间有一定的关系，分析清楚这些关系是解决问题的关键，解决这类问题的一般方法： (1)分别选取每部分气体为研究对象，确定初、末状态参量，根据状态方程列式求解。 (2)认真分析两部分气体的压强、体积之间的关系，并列出方程。 (3)多个方程联立求解。 [精典示例] [例1]用销钉固定的活塞把容器分成A、B两部分，其容积之比V A∶V B＝2∶1，如图1所示，起初A中有温度为127 ℃、压强为1.8×105 Pa的空气，B中有温度为27 ℃、压强为1.2×105 Pa的空气，拔去销钉，使活塞可以无摩擦地移动且不漏气，由于容器壁缓慢导热，最后两部分空气都变成室温27 ℃，活塞也停住，求最后A、B中气体的压强。
图1 [解析] 对A 空气，初状态：p A ＝1.8×105 Pa ，V A ＝？，T A ＝400 K 。 末状态：p A ′＝？，V A ′＝？，T A ′＝300 K ， 由理想气体状态方程p A V A T A ＝p A ′V A ′T A ′得： 1.8×105V A 400 ＝p A ′V A ′300 对B 空气，初状态：p B ＝1.2×105 Pa ，V B ＝？T B ＝300 K 。 末状态：p B ′＝？，V B ′＝？，T B ′＝300 K 。 由理想气体状态方程p B V B T B ＝p B ′V B ′T B ′得： 1.2×105V B 300 ＝p B ′V B ′300 又V A ＋V B ＝V A ′＋V B ′， V A ∶V B ＝2∶1，p A ′＝p B ′， 联立以上各式得p A ′＝p B ′＝1.3×105 Pa 。 [答案] 都为1.3×105 Pa
气体实验定律
气体实验定律 专题一：密闭气体压强的计算 一、平衡态下液体封闭气体压强的计算 1. 理论依据 ① 液体压强的计算公式 gh p ρ=。 ② 液面与外界大气相接触。则液面下h 处的压强为 gh + p = p 0ρ 帕斯卡定律：加在密闭静止液体（或气体）上的压强能够大小不变地由液体（或气体）向各个方向传递（注意：适用于密闭静止的液体或气体） ③ 连通器原理：在连通器中，同一种液体（中间液体不间断）的同一水平面上的压强 是相等的。 2、计算的方法步骤（液体密封气体） ① 选取假想的一个液体薄片（其自重不计）为研究对象 ② 分析液体两侧受力情况，建立力的平衡方程，消去横截面积，得到液片两面侧的压 强平衡方程 ③ 解方程，求得气体压强 例1：试计算下述几种情况下各封闭气体的压强，已知大气压P 0，水银的密度为ρ，管中 水银柱的长度均为h 。均处于静止状态 练1：计算下图中各种情况下，被封闭气体的压强。（标准大气压强0p =76cmHg ，图中液体为水银 θ θ
练2、如图二所示，在一端封闭的U 形管内，三段水银柱将空气柱A 、B 、C 封在管中，在竖直放置时，AB 两气柱的下表面在同一水平面上，另两端的水银柱长度分别是h 1和h 2，外界大气的压强为0p ，则A 、B 、C 三段气体的压强分别是多少？ 练3、 如图三所示，粗细均匀的竖直倒置的U 型管右端封闭，左端开口插入水银槽中，封闭着两段空气柱1和2。已知12cm Hg =h 1，15cm Hg =h 2，外界大气压强76cm Hg =p 0，求空气柱1和2的压强。 二、平衡态下活塞、气缸密闭气体压强的计算 1. 解题的基本思路 （1）对活塞（或气缸）进行受力分析，画出受力示意图； （2）列出活塞（或气缸）的平衡方程，求出未知量。 注意：不要忘记气缸底部和活塞外面的大气压。 例2 如下图所示，一个横截面积为S 的圆筒形容器竖直放置，金属圆板A 的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为θ，圆板的质量为M 。不计圆板与容器内壁之间的摩擦。若大气压强为P 0，则被圆板封闭在容器中的气体压强P 等于（ ） A B. C. D. P Mg S 0+ cos θP Mg S 0cos cos θθ + P Mg S 02+ cos θ P Mg S 0+
气体实验定律-理想气体的状态方程
气体实验定律-理想气体的状态方程
[课堂练习] 1．一定质量的理想气体处于某一初始状态，现要使它的温度经过状态变化后，回到初始状态的温度，用下列哪个过程可以实现( ) A ．先保持压强不变而使体积膨胀，接着保持体积不变而减小压强 B ．先保持压强不变而使体积减小，接着保持体积不变而减小压强 C ．先保持体积不变而增大压强，接着保持压强不变而使体积膨胀 D ． 先保持体积不变而减少压强，接着保持压强不变而使体积减小 2．如图为 0.2mol 某 种气体的压强与 温度关系．图中 p 0为标准大气压．气体在B 状态时的体积是_____L ．
3．竖直平面内有右图所示的均匀玻 璃管，内用两段水银柱封闭两段空气 柱a、b，各段水银柱高度如图所示．大 气压为p0，求空气柱a、b的压强各多大？ 4．一根两端封闭，粗细均匀的玻璃管，内有一小段水银柱把管内空气柱分成a、b两 部分，倾斜放置时，上、下两段空气 柱长度之比L a/L b=2．当两部分气体的 温度同时升高时，水银柱将如何移 动？ 5.如图所示，内径均匀的U型玻璃管竖直放置，截面积为5cm2，管右侧上端封闭，左侧上端开口，内有用细线栓住的活塞．两管中分别封入L=11cm 的空气柱A和B，活塞上、下气体压强相等为76cm 水银柱产生的压强，这时两管内的水银面的高度
差h=6cm，现将活塞用细线缓慢地向上拉，使两管内水银面相平．求： （1）活塞向上移动的距离是多少？ （2）需用多大拉力才能使活塞静止在这个位置上？ 6、一定质量的理想气体，在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p1、V1、T1，在另一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p2、V2、T2，下列关系正确的是（） A．p1 =p2，V1=2V2，T1= 21T2 B．p1 =p2，V1=21V2，T1= 2T2 C．p1=2p2，V1=2V2，T1= 2T2 D．p1 =2p2，V1=V2，T1= 2T2 7、A、B两装置，均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银 槽组成，除玻璃泡在管上的位置
高中物理选修3-3导学案：8-5气体实验定律习题课教学内容
高中物理选修3-3导学案：8-5气体实验定律习题课
习题课：理想气体状态方程与气体实验定律的应用 1.理想气体状态方程与气体实验定律的关系: p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2? ???? T 不变：p 1V 1＝p 2V 2（玻意耳定律） V 不变：p 1T 1＝p 2 T 2（查理定律） P 不变：V 1T 1＝V 2 T 2 （盖—吕萨克定律） 题型1： 玻璃管 2.几个重要的推论: ? ??? ?(1)查理定律推论：Δp ＝p 1T 1 ΔT (2)盖—吕萨克定律推论：ΔV ＝V 1T 1 ΔT (3)理想气体状态方程推论:p 0V 0T 0＝p 1V 1T 1+ 1.一U 形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞．初始时，管 内汞柱及空气柱长度如图所示．用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时为止．求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离．已知玻璃管的横截面积处处相同；在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏；大气压强p 0＝75.0 cmHg.环境温度不变． 2.如图所示，一粗细均匀的U 形管竖直放置，A 侧上端封闭，B 侧上端与大气相通，下端开口处开关K 关闭；A 侧空气柱的长度l ＝10.0 cm ，B 侧水银面比A 侧的高h ＝ 3.0 cm 。现将开关K 打开，从U 形管中放出部分水银，当两侧水银面的高度差为h 1＝10.0 cm 时将开关K 关闭。已知大气压强p 0＝75.0 cmHg 。 (1)求放出部分水银后A 侧空气柱的长度； (2)此后再向B 侧注入水银，使A 、B 两侧的水银面达到同一高度，求注入的水银在管内的长度。
最新气体实验定律典型例题解析3
气体实验定律(3)·典型例题解析 【例1】电灯泡内充有氦氩混合气体，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，电灯泡内气体压强至多能充到多少？ 解析：由于电灯泡容积不变，故气体为等容变化，设t 1＝500℃时 压强为，＝℃时的压强为．则由 ＝得：＝，p t 20p 122p p T T p p 212121293773 p 2＝0.35 p 1＝0.35个大气压． 点拨：要分析出在温度变化时，灯泡的容积没有变化，气体的状态变化遵循查理定律．还要注意摄氏温度与热力学温度的关系． 【例2】如图13－44所示，四个两端封闭粗细均匀的玻璃管，管内的空气被一段水银柱隔开，按图中标明的条件，当玻璃管水平放置时，水银柱处于静止状态，如果管内两端的空气都升高相同的温度，则水银柱向左移动的是： 解析：假设温度升高，水银柱不动，两边气体均作等容变化，根据 查理定律得压强增大量为Δ＝Δ，而左、右两边初态压强相同，p p T T p 两边温度升高量Δ也相同，所以Δ跟成正比，即左、右两边气体T p 1T 初态温度高的，气体压强的增量小，水银柱应向气体压强增量小的方向移动，亦即应向初态气体温度高的一方移动，故D 正确． 点拨：在三个状态参量都变化的情况下，讨论有关问题比较复杂，常用假设法，先假设某一量不变，讨论其他两个量变化的关系，这样可使问题变得简单． 【例3】有一开口的玻璃瓶，容积是2000cm 3，瓶内空气的温度从0℃升
高到100℃的过程中，会有多少空气跑掉(玻璃的膨胀可忽略不计)？，如果在0℃时空气的密度是1.293×10-3g/cm3，那么跑掉的这部分空气的质量是多少？ 点拨：瓶中空气作的是等压变化，如果把所研究的对象确定为0℃时，玻璃瓶内的空气，当温度升高到100℃时，它的体积是多少，那么本题就是研究一定质量的气体的问题了． 参考答案：0.73×103cm30.69g 【例4】容积为2L的烧瓶，在压强为1.0×105Pa时，用塞子塞住，此时 温度为27℃，当把它加热到127℃时，塞子被顶开了，稍过一会儿，重新把塞子塞好，停止加热并使它逐渐降温到27℃，求：(1)塞子被顶开前的最大压强； (2)27℃时剩余空气的压强． 点拨：塞子被顶开前，瓶内气体的状态变化为等容变化，塞子被顶开后，瓶内有部分气体逸出，此后应选剩余气体为研究对象，再利用查理定律求解． 参考答案：(1)1．33×105Pa (2)0.75×105Pa 跟踪反馈 1．一定质量的理想气体在0℃时压强p0＝780mmHg，求这种气体在t＝273℃时的压强(气体的体积不变) 2．如图13－45两端封闭粗细均匀竖直放置的玻璃管内，有一长为h的水银柱，将管内气体分为两部分，已知L2＝2L1，若使两部分气体同时升高相同的温度，管内水银柱将如何移动？ 3．有一个玻璃瓶，内盛空气，当温度由0℃升高到100℃时，因瓶口开着
公开课：气体压强求解的“两类模型”
课题：气体压强求解的“两类模型” 河源高级中学陈新传 教学目标：1、认识气体压强求解的两类模型：活塞模型、连通器模型 2、会运用平衡条件求解平衡态气体压强问题 3、会运用牛顿运动定律求解非平衡态气体压强问题 4、会利用连通器原理求解U行管气体压强问题 教学重点：掌握封闭气体压强的求解方法 教学难点：求解气体压强的规律 教学设计 一、两类模型 图甲气体的压强为 图乙气体的压强为 P A= P B= 二、平衡状态气体压强求解 1、汽缸的横截面积为S，质量为m的梯形活塞上面是 水平的，下面与右侧竖直方向的夹角为α， 如图所示，当活塞上放质量为M的重物时 处于静止状态。设外部大气压强为p0，若活 塞与缸壁之间无摩擦。重力加速度为g，求 汽缸中气体的压强。 2、如图所示，一圆形玻璃筒内盛有水，上方有一质量为 m的活塞，活塞与水面之间有封 闭空气。一只管口朝下的小玻璃管 竖直插入水中，管底恰好与液面相 平，液面高度差为h。已知大气压 强为p0问：此时玻璃管内封闭气 体压强多大？ 3、图中竖直圆筒是固定不动的，粗筒横截面积是细筒的 3倍，细筒足够长，粗筒中，A、B两轻质活塞间封有空 气，气柱长L=20cm，活塞A上方的水银深H=10cm，两 活塞与筒壁间的摩擦不计，用外力向上托住活塞B，使之 处于平衡状态，水银面与粗筒上端相平。
现使活塞B缓慢上移直到水银的一半 被推进细筒中，若大气压强p0相当于 75cm高水银柱产生的压强。则此时气 体的压强为（） A、100cmHg B、85 cmHg C、95 cmHg D、75 cmHg 4、一个上下两部分粗细不同的气缸固定在竖直方向上，气 缸内用两个活塞封闭一定质量的空气，活 塞与气缸间的摩擦忽略不计，上、下两只 活塞的质量依次为m1、m2，横截面积分别 为s1、s2，两只活塞间用一根不计质量的细 线相连，当外界大气压为p0时，活塞静止 在图示位置。求： (1)这时封闭在活塞间的空气的压强大小. (2)这时两活塞间的细线上的张力大小. 三、非平衡状态气体压强求解 5、如图所示，有一段长12cm的水银柱，在均匀玻璃管中 封闭住一定质量的气体，若开口向上将玻 璃管放置在光滑的斜面上，在下滑过程中 被封住的气体压强为（大气压强 为76 cmHg）（） A、76 cmHg B、82 cmHg C、88 cmHg D、70 cmHg 6、如图所示，气缸质量为M，活塞质量为m，横截面积为S，缸内封闭气体质量忽略不计，气 缸置于光滑水平面上，当用一水 平外力拉活塞时，活塞与气缸由 保持相对静止而向右加速运动， 则此时缸内气体的压强为多少？ （不计摩擦） 7、粗细均匀的细玻璃管，A端开口，B端封闭，管水平放置，并能绕A端旋转。现有一滴水银在管内，将一部分气体封闭在管B端，如图所示，已知管长为L0，水银滴的质量为m水银滴的长度不计，当玻璃管绕A点以角速度做匀速 圆周运动时，此水银滴最后离开A端的距离为d，则此时被 封气体的压强多大？
气体实验定律
气体实验定律 教学目标 1．使学生明确理想气体的状态应由三个参量来决定，其中一个发生变化，至少还 要有一个随之变化，所以控制变量的方法是物理学研究问题的重要方法之一．2．要求学生通过讨论、分析，总结出决定气体压强的因素，重点掌握压强的计算 方法，使学生能够灵活运用力学知识来解决热学问题，使学生的知识得到迁移，为更好的解决力热综合题打下良好的基础． 3．了解气体实验定律的实验条件、过程，学会研究物理问题的重要方法——控制变量（单因素）法，明确气体实验定律表达式中各个字母的含义，引导学生抓住三个实验定律的共性，使复习能够事半功倍． 教学重点、难点分析 1．一定质量的某种理想气体的状态参量p、V、T确定后，气体的状态便确定了，在这里主要是气体压强的分析和计算是重点问题，在气体实验定律及运用气态方程的解题过程中，多数的难点问题也是压强的确定．所以要求学生结合本专题的例题和同步练习，分析总结出一般性的解题方法和思路，使学生明确：压强的分析和计算，其实质仍是力学问题，还是需要运用隔离法，进行受力分析，利用力学规律（如平衡）列方程求解． 2．三个气体实验定律从实验思想、内容到解题的方法、步骤上均有很多相似之处，复习时不要全面铺开，没有重点．应以玻-马定律为重点内容，通过典型例题的分析，使学生学会抓共性，掌握一般的解题思路及方法，提高他们的科学素养．教学过程设计 教师活动 一、气体的状态参量 一定质量m的某种（摩尔质量M一定）理想气体可以用力学参量压强（p）、几何参量体积（V）和热学参量温度（T）来描述它所处的状态，当p、V、T一定时，气体的状态是确定的，当气体状态发生变化时，至少有两个参量要发生变化． 1．压强（p） 我们学过计算固体压强的公式p=F/S，计算液体由于自重产生的压强用p=ρgh，那么（1）对密闭在容器中的一定质量的气体的压强能否用上述公式计算呢？（2）密闭气体的压强是如何产生的呢？和什么因素有关？（3）密闭气体的压强如何计算呢？通过下面的几个例题来分析总结规律．
高中物理-气体实验定律(Ⅱ)练习
高中物理-气体实验定律(Ⅱ)练习 [A级抓基础] 1．一定质量的理想气体经历等温压缩过程时,气体的压强增大,从分子微观角度来分析,这是因为( ) A．气体分子的平均动能增大 B．单位时间内器壁单位面积上分子碰撞的次数增多 C．气体分子数增加 D．气体分子对器壁的碰撞力变大 解析：温度不发生变化,分子的平均动能不变,分子对器壁的碰撞力不变,故A、D错；质量不变,分子总数不变,C项错误；体积减小,气体分子密集程度增大,单位时间内器壁单位面积上分子碰撞次数增多,故B正确． 答案：B 2．(多选)一定质量的理想气体在等压变化中体积增大了1 2 ,若气体原来温度 是27 ℃,则温度的变化是( ) A．升高到 450 K B．升高了 150 ℃C．升高到 40.5 ℃D．升高了450 ℃ 解析：由V 1 V 2 ＝ T 1 T 2 得 V 1 V 1 ＋ 1 2 V 1 ＝ 273＋27 T 2 ,则T2＝450 K Δt＝450－300＝ 150(℃)． 答案：AB 3．一定质量的理想气体被一绝热气缸的活塞封在气缸内,气体的压强为p0,如果外界突然用力压活塞,使气体的体积缩小为原来的一半,则此时压强的大小为( ) A．p＜2p0B．p＝2p0 C．p＞2p0D．各种可能均有,无法判断 解析：外界突然用力压活塞,使气体的体积瞬间减小,表明该过程中气体和外界没有热变换,所以气体的内能将会变大,相应气体的温度会升高,若温度不变时,p＝2p0,因为温度变高,压强增大,则p＞2p0,故选项C正确． 答案：C
4．如图所示是一定质量的气体从状态A经B到状态C的V-T图象,由图象可知( ) A．p A>p B B．p C
T A,故p B>p A,A、C错误,D 正确；由B→C为等压过程p B＝p C,故B错误． 答案：D 5．如图所示的四个图象中,有一个是表示一定质量的某种理想气体从状态a 等压膨胀到状态b的过程,这个图象是( ) 解析：A项中由状态a到状态b为等容变化,A错；B项中由状态a到状态b 为等压压缩,B错；C项中由状态a到状态b为等压膨胀,C对；D项中由状态a 到状态b,压强增大,体积增大,D错． 答案：C 6．一水银气压计中混进了空气,因而在27 ℃,外界大气压为758 mmHg时,这个水银气压计的读数为738 mmHg,此时管中水银面距管顶80 mm,当温度降至－3℃时,这个气压计的读数为743 mmHg.求此时的实际大气压值． 解析：初状态：p1＝(758－738)mmHg＝20 mmHg, V ＝80S mm3(S是管的横截面积), 1
高中物理选修3-3：《气体实验定律》含解析
第三单元 气体实验定律 (时间：90分钟，满分：100分) 一、选择题(本题共11小题，每小题5分，共55分．在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项符合题目要求．全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分．) 1．各种卡通形状的氢气球，受到孩子们的喜欢，特别是年幼的小孩，小孩一不小心松手，氢气球就会飞向天空，上升到一定高度会胀破，是因为( ) A ．球内氢气温度升高 B ．球内氢气压强增大 C ．球外空气压强减小 D ．以上说法均不正确 2.一端封闭的玻璃管倒插入水银槽中，管竖直放置时，管内水银面比管 外高h ，上端空气柱长为l ，如图所示，已知大气压强为ρgH ，下列说法正确的是( ) A ．此时封闭气体的压强是ρg (l ＋h ) B ．此时封闭气体的压强是ρg (H －h ) C ．此时封闭气体的压强是ρg (H ＋h ) D ．此时封闭气体的压强是ρg (H －l ) 3．如图所示为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线，则下列说法中正确的是( ) A ．从等温线可以看出，一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成反比 B ．一定质量的气体，在不同温度下的等温线是不同的 C ．由图可知T 1>T 2 D ．由图可知T 1