人教版高中物理精讲精练-选择性必修32.2气体的等温变化 原卷版.docxVIP

2.2气体的等温变化

【考点归纳】

考点一：压强的基本计算 考点二：理解玻意耳定律

考点三：气体的等温变化图像 考点四：应用玻意耳定律解决实际问题

考点五：实验：探究气体等温变化的规律 考点六：玻意耳定律的综合问题

【知识归纳】

知识点一：封闭气体压强的计算

1．取等压面法

同种液体在同一深度向各个方向的压强相等，在连通器中，灵活选取等压面，利用同一液面压强相等求解气体压强．如图2甲所示，同一液面C、D两处压强相等，故pA＝p0＋ph；如图乙所示，M、N两处压强相等，从左侧管看有pB＝pA＋ph2，从右侧管看，有pB＝p0＋ph1.

图2

2．力平衡法

选与封闭气体接触的活塞、汽缸或液体为研究对象进行受力分析，由平衡条件列式求气体压强．

说明：容器加速运动时，可由牛顿第二定律列方程求解．

知识点二：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

pV＝C或p1V1＝p2V2.

3．条件

气体的质量一定，温度不变．

技巧归纳：

1．常量的意义

p1V1＝p2V2＝C，该常量C与气体的种类、质量、温度有关，对一定质量的气体，温度越高，则常量C越大．

2．应用玻意耳定律解题的一般步骤

(1)确定研究对象，并判断是否满足玻意耳定律的条件．

(2)确定初、末状态及状态参量(p1、V1；p2、V2)．

(3)根据玻意耳定律列方程求解．(注意统一单位)

(4)注意分析隐含条件，作出必要的判断和说明．

知识点三、气体等温变化的p－V图像或p－eq\f(1,V)图像

两种等温变化图像

内容

p－eq\f(1,V)图像

p－V图像

图像

特点

物理

意义

一定质量的某种气体，温度不变时，pV＝恒量，p与V成反比，p与eq\f(1,V)就成正比，在p－eq\f(1,V)图上的等温线应是过原点的倾斜直线

一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，p与V成反比，因此等温过程的p－V图像是双曲线的一支

温度

高低

直线的斜率为p与V的乘积，斜率越大，pV乘积越大，温度就越高，图中T2T1

一定质量的某种气体，温度越高，气体压强与体积的乘积必然越大，在p－V图上的等温线就越高，图中T2T1

知识点四：实验：探究气体等温变化的规律

一、等温变化

一定质量的气体，在温度不变的条件下，其压强与体积变化时的关系．

二、实验思路

在保证密闭注射器中气体的质量和温度不变的条件下，通过改变密闭注射器中气体的体积，由压力表读出对应气体的压强值，进而研究在恒温条件下气体的压强与体积的关系．

三、实验器材

带铁夹的铁架台、注射器、柱塞(与压力表密封连接)、压力表、橡胶套、刻度尺．

四、物理量的测量

1．如图所示组装实验器材．

2．利用注射器选取一段空气柱为研究对象，注射器下端的开口有橡胶套，它和柱塞一起把一段空气柱封闭．

3．把柱塞缓慢地向下压或向上拉，读取空气柱的长度与压强的几组数据．空气柱的长度l可以通过刻度尺读取，空气柱的长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V.空气柱的压强p可以从与注射器内空气柱相连的压力表读取．

五、数据分析

1．作p－V图像

以压强p为纵坐标，以体积V为横坐标，用采集的各组数据在坐标纸上描点，绘出等温曲线，如图所示．观察p－V图像的特点看能否得出p、V的定量关系．

2．作p－eq\f(1,V)图像

以压强p为纵坐标，以eq\f(1,V)为横坐标，在坐标纸上描点．如果p－eq\f(1,V)图像中的各点位于过原点的同一条直线上，就说明压强p跟eq\f(1,V)成正比，即压强与体积成反比．如果不在同一条直线上，我们再尝试其他关系．

3．实验结论：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，其压强与体积的倒数成正比．

六、注意事项

1．改变气体体积时，要缓慢进行．

2．实验过程中，不要用手接触注射器的外壁．

3．实验前要在柱塞上涂抹润滑油．

4．读数时视线要与柱塞底面平行．

5．作p－eq\f(1,V)图像时，应使尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点应均匀分布于直线两侧，偏离太大的点应舍弃掉．

【题型归纳】

题型一：压强的基本计算

1．（21-22高二下·山东泰安·期中）如图所示，竖直静止放置的U形管，左端开口，右端封闭，管内a、b两段水银柱将A、B两段空气柱封闭在管内。已知水银柱a长为，水银柱b两液面的高度差为，大气压强为，空气柱A的压强为。则空气柱B的压强可表示为（）

A．B．C．D．

2．（21-22高三·全国·课时练习）若已知大气压强为p0，如图所示各装置均处于静止状态，图中液体密度均为ρ，重力加速度为g，则各图中被封闭气体的压强分别为p甲气＝；p乙气＝；p丙气＝；p丁气＝。

3．（2023高三·全国·专题练习