第二章 习题课：气体实验定律和理想气体状态方程的应用（课件 学案 练习）高中物理人教版（2019）选择性必修 第三册

习题课:气体实验定律和理想气体状态方程的应用 例1　(1)600 K　600 K　300 K　(2)见解析 [解析] 从p-V图线中可以直观地看出,气体在A、B、C、D各状态下压强和体积分别为pA=4 atm,pB=4 atm,pC=2 atm,pD=2 atm,VA=10 L,VC=40 L,VD=20 L. (1)根据理想气体状态方程得 == 解得TC=·TA=×300 K=600 K TD=·TA=×300 K=300 K 由题意知从B到C是等温变化,所以TB=TC=600 K. (2)由状态B到状态C为等温变化,由玻意耳定律有 pBVB=pCVC 解得VB== L=20 L. V-T图线如图所示,AB是等压膨胀过程,BC是等温膨胀过程,CD是等压压缩过程. 变式1　AC　[解析] 甲图中的p-T图像延长线是过原点的倾斜直线,即压强与热力学温度成正比,气体发生等容变化,所以理想气体体积一定不变,故A正确;p-V图像为双曲线的一支则为等温线,乙图中可能是等温线,所以理想气体的温度可能不变,故B错误;丙图中的V-T图像延长线是过原点的倾斜直线,即体积与热力学温度成正比,气体发生等压变化,所以理想气体压强一定不变,故C正确;p-V图像中的等温线是在第一象限的双曲线的一支,p与V的乘积越大,温度越高,由图丁所示图像可知,从P到Q的过程中,温度先升高,后降低,故D错误. 例2　C　[解析] 由查理定律得Δp=ΔT,一定质量的理想气体在体积不变的条件下为恒量,温度由0 ℃升高到10 ℃和由100 ℃升高到110 ℃,ΔT1=ΔT2=10 K,故压强的增量Δp1=Δp2,C正确. 例3　(1)T0　(2)4mgh [解析] (1)设大气压强为p0,开始时汽缸内气体压强为p1 开始时活塞受力平衡,则0.5mg+mg+p1S=p0S 最终状态时汽缸内气体压强为p2,活塞在b处受力平衡,则mg+p2S=0.5mg+p0S 由理想气体状态方程得= 联立解得T=T0 (2)设活塞刚离开卡口a时,汽缸内气体压强为p3 ,对活塞有mg+p3S=p0S 此过程中气体对外所做的功W=p3hS 解得W=4mgh 素养提升 示例1　(1)p0　(2)p0 [解析] (1)以内部密封的空气和注入的空气为研究对象,气体初状态的压强为p0,体积为V0+2V0,温度为T0=t0+273 K=17 K+273 K=290 K 末状态的压强为p1,体积为V0,温度为T1=t1+273 K=27 K+273 K=300 K 由理想气体状态方程得= 代入数据解得p1=p0 (2)以轮胎内的气体为研究对象,气体初状态的压强为p1=p0,体积为V0,温度为T1=300 K 末状态的压强为p2,体积为V0,温度为T2=t2+273 K=77 K+273 K=350 K 气体发生等容变化,由查理定律得= 代入数据解得p2=p0 示例2　34 [解析] 设最多能分装N个小钢瓶,并选取氧气瓶中的氧气和N个小钢瓶中的氧气整体为研究对象 按题设分装前后温度T不变 分装前整体的状态p1=30 atm,V1=20 L p2=1 atm,V2=5N L 分装后整体的状态 p1'=p2'=4 atm,V1'=20 L,V2'=5N L 根据玻意耳定律有p1V1+p2V2=p1'V1'+p2'V2' 代入数据解得N≈34.7,取34瓶 示例3　p0 [解析] 当活塞下压时,阀门a关闭,b打开,抽气机汽缸中ΔV体积的气体排出.活塞第一次上提(即抽第一次气),容器中气体压强降为p1.根据玻意耳定律有 第一次抽气p0V0=p1(V0+ΔV) p1=p0 第二次抽气p1V0=p2(V0+ΔV) p2=p0 以此类推,第n次抽气容器中气体压强降为 pn=p0 随堂巩固 1.BD　[解析] A到B等温变化,体积变大,根据玻意耳定律得压强p变小;B到C是等容变化,在p-T图像上为过原点的直线;C到A是等压变化,体积减小,根据盖-吕萨克定律知温度降低,故A错误,B正确.A到B是等温变化,体积变大;B到C是等容变化,压强变大,根据查理定律,温度升高;C到A是等压变化,体积变小,在V-T图像中为过原点的一条倾斜的直线,故C错误,D正确. 2.C　[解析] 设需再充入体积为Vx的空气,把轮胎里体积为V的空气和外面体积为Vx的空气当作一定质量的气体,充气过程为等温变化,由p0(V+Vx)=pV,得到Vx=V,C正确. 3.AD　[解析] 初状态气体压强p1=p0+,添加沙子后气体压强p2=p0+,对气体由玻意耳定律得p1S·2h=p2Sh,解得m'=m+,A正确,B错误;设活塞回到原来位置时气体温度为T1, ... ...