第8章氣體第2節(jié)氣體的等容和等壓變化第2課時(shí)導(dǎo)學(xué)案

第八章氣體第2節(jié)氣體的等容和等壓變化第2課時(shí)班級(jí)：班級(jí)：姓名：知識(shí)點(diǎn)一查理定律和蓋呂薩克定律的相關(guān)推論應(yīng)用（一）例1.一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的條件下，溫度由0℃升高到10℃時(shí)，其壓強(qiáng)的增量為Δp1，當(dāng)它由100℃升高到110℃時(shí)，其壓強(qiáng)的增量為Δp2，則Δp1與Δp2之比是()A．10∶1B．373∶273C．1∶1D．383∶283練習(xí)1.一定質(zhì)量的理想氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，溫度由5℃升高到10℃，體積的增量為ΔV1；溫度由80℃升高到85℃，體積的增量為ΔV2，則()A．ΔV1＝ΔV2 B．ΔV1>ΔV2C．ΔV1<ΔV2 D．無法確定【小結(jié)】：1．查理定律及推論表示一定質(zhì)量的某種氣體從初狀態(tài)(p、T)開始發(fā)生等容變化，其壓強(qiáng)的變化量Δp與溫度的變化量ΔT成正比．2．蓋—呂薩克定律及推論表示一定質(zhì)量的某種氣體從初狀態(tài)(V、T)開始發(fā)生等壓變化，其體積的變化量ΔV與溫度的變化量ΔT成正比．知識(shí)點(diǎn)二查理定律和蓋呂薩克定律的相關(guān)推論應(yīng)用（二）例2.如圖所示，兩端封閉、粗細(xì)均勻、豎直放置的玻璃管內(nèi)，有一長為h的水銀柱，將管內(nèi)氣體分為兩部分，已知l2＝2l1.若使兩部分氣體同時(shí)升高相同的溫度，管內(nèi)水銀柱將如何運(yùn)動(dòng)？(設(shè)原來溫度相同)練習(xí)2.如圖所示，四支兩端封閉、粗細(xì)均勻的玻璃管內(nèi)的空氣被一段水銀柱隔開，按圖中標(biāo)明的條件，當(dāng)玻璃管水平放置時(shí)，水銀柱處于靜止?fàn)顟B(tài)．如果管內(nèi)兩端的空氣都升高相同的溫度，則水銀柱向左移動(dòng)的是()【小結(jié)】：此類問題的特點(diǎn)是：當(dāng)氣體的狀態(tài)參量p、V、T都發(fā)生變化時(shí)，直接判斷液柱或活塞的移動(dòng)方向比較困難，通常先進(jìn)行氣體狀態(tài)的假設(shè)，然后應(yīng)用查理定律可以簡單地求解．其一般思路為：(1)假設(shè)液柱或活塞不發(fā)生移動(dòng)，兩部分氣體均做等容變化．(2)對(duì)兩部分氣體分別應(yīng)用查理定律的分比形式Δp＝eq\f(p,T)ΔT，求出每部分氣體壓強(qiáng)的變化量Δp，并加以比較．知識(shí)點(diǎn)三查理定律和蓋呂薩克定律的實(shí)際應(yīng)用例3.有人設(shè)計(jì)了一種測溫裝置，其結(jié)構(gòu)如圖所示，玻璃泡A內(nèi)封有一定質(zhì)量的氣體，與A相連的B管插在水銀槽中，管內(nèi)外水銀面的高度差x即可反映泡內(nèi)氣體的溫度，即環(huán)境溫度，并可由B管上的刻度直接讀出．設(shè)B管的體積與A泡的體積相比可略去不計(jì)．(1)在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下對(duì)B管進(jìn)行溫度標(biāo)刻(1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓相當(dāng)于76cmHg的壓強(qiáng))．已知當(dāng)溫度t1＝27℃時(shí)，管內(nèi)水銀面的高度為x1＝16cm，此高度即為27℃的刻線，問t＝0℃的刻線在何處？(2)若大氣壓已變?yōu)橄喈?dāng)于75cmHg的壓強(qiáng)，利用該測溫裝置測量溫度時(shí)所得讀數(shù)仍為27℃，問：此時(shí)的實(shí)際溫度為多少？練習(xí)3.1697年法國物理學(xué)家帕平發(fā)明了高壓鍋，高壓鍋與普通鋁鍋不同，鍋蓋通過幾個(gè)牙齒似的鍋齒與鍋體鑲嵌旋緊，加上鍋蓋與鍋體之間有橡皮制的密封圈，所以鍋蓋與鍋體之間不會(huì)漏氣，在鍋蓋中間有一排氣孔，上面再套上類似砝碼的限壓閥，將排氣孔堵住(如圖7)．當(dāng)加熱高壓鍋，鍋內(nèi)氣體壓強(qiáng)增加到一定程度時(shí)，氣體就把限壓閥頂起來，這時(shí)蒸氣就從排氣孔向外排出．由于高壓鍋內(nèi)的壓強(qiáng)大，溫度高，食物容易煮爛．若已知排氣孔的直徑為0.3cm，外界大氣壓為1.0×105Pa，溫度為20℃，要使高壓鍋內(nèi)的溫度達(dá)到120℃，則限壓閥的質(zhì)量應(yīng)為多少？(g＝10m/s2)第八章氣體第2節(jié)氣體的等容和等壓變化第2課時(shí)課后練習(xí)班級(jí)班級(jí)：姓名：1．一個(gè)密閉的鋼管內(nèi)裝有空氣，在溫度為20℃時(shí)，壓強(qiáng)為1atm，若溫度上升到80℃，管內(nèi)空氣的壓強(qiáng)約為()A．4atm B.eq\f(1,4)atmC．1.2atm D.eq\f(5,6)atm2．如圖所示，上端開口的圓柱形汽缸豎直放置，截面積為5×10－3m2，一定質(zhì)量的氣體被質(zhì)量為2kg的光滑活塞封閉在汽缸內(nèi)，其壓強(qiáng)為__①__Pa(大氣壓強(qiáng)取1.01×105Pa，g取10m/s2)．若從初溫27℃開始加熱氣體，使活塞離汽缸底部的高度由0.50m緩慢地變?yōu)?.51m，則此時(shí)氣體的溫度為__②__℃.下列選項(xiàng)正確的是()A．①1.05×105 B．①0.04×105C．②33 D．②3003.如圖所示，兩端開口的直玻璃管A和B，豎直插入同一水銀槽中，各用一段水銀柱封閉著一定質(zhì)量、同溫度的空氣，空氣柱長度H1>H2，水銀柱長度h1>h2，今使封閉氣柱降低相同的溫度(大氣壓保持不變)，則兩管中氣柱上方水銀柱的移動(dòng)情況是()A．均向下移動(dòng)，A管移動(dòng)較多B．均向上移動(dòng)，A管移動(dòng)較多C．A管向上移動(dòng)，B管向下移動(dòng)D．無法判斷4.兩個(gè)容器A、B，用截面均勻的水平細(xì)玻璃管連通，如圖5所示，A、B所裝氣體的溫度分別為17℃和27℃，水銀柱在管中央平衡，如果兩邊溫度都升高10℃，則水銀柱將()A．向右移動(dòng) B．向左移動(dòng)C．不動(dòng) D．條件不足，不能確定5.如圖所示，在一只燒瓶上連一根玻璃管，把它跟一個(gè)水銀壓強(qiáng)計(jì)連在一起，燒瓶里封閉著一定質(zhì)量的氣體，開始時(shí)水銀壓強(qiáng)計(jì)U形管兩端水銀面一樣高。下列情況下，為使U形管兩端水銀面一樣高，管A的移動(dòng)方向是()A.如果把燒瓶浸在熱水中，應(yīng)把A向下移B.如果把燒瓶浸在熱水中，應(yīng)把A向上移C.如果把燒瓶浸在冷水中，應(yīng)把A向下移D.如果把燒瓶浸在冷水中，應(yīng)把A向上移6．如圖所示是一定質(zhì)量的氣體從狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B到狀態(tài)C的p－T圖象，則下列判斷正確的是()A．VA＝VB B．VB＝VCC．VB<VC D．VA>VC7．如圖所示是一定質(zhì)量的氣體從狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B到狀態(tài)C的V－T圖象，由圖象可知()A．pA>pB B．pC<pBC．VA<VB D．TA<TB8．如圖所示為一定質(zhì)量氣體的等容線，下面說法中正確的是()A．直線AB的斜率是eq\f(p0,273)B．0℃時(shí)氣體的壓強(qiáng)為p0C．溫度在接近0K時(shí)氣體的壓強(qiáng)為零D．BA延長線與橫軸交點(diǎn)為－273℃E．壓強(qiáng)p與溫度t成正比9.如圖所示，一固定的豎直汽缸一大一小兩個(gè)同軸圓筒組成，兩圓筒中各有一個(gè)活塞，已知大活塞的質(zhì)量為m1＝2.50kg，橫截面積為S1＝80.0cm2，小活塞的質(zhì)量為m2＝1.50kg，橫截面積為S2＝40.0cm2；兩活塞用剛性輕桿連接，間距保持為l＝40.0cm，汽缸外大氣的壓強(qiáng)為p＝1.00×105Pa，溫度為T＝303K。初始時(shí)大活塞與大圓筒底部相距eq\f(l,2)，兩活塞間封閉氣體的溫度為T1＝495K，現(xiàn)汽缸內(nèi)氣體溫度緩慢下降，活塞緩慢下移。忽略兩活塞與汽缸壁之間的摩擦，重力加速度大小g取10m/s2。求：(1)在大活塞與大圓筒底部接觸前的瞬間，缸內(nèi)封閉氣體的溫度；(2)缸內(nèi)封閉的氣體與缸外大氣達(dá)到熱平衡時(shí)，缸內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)。10．如圖所示，導(dǎo)熱汽缸A中封有一定質(zhì)量的氣體，開始時(shí)，閉合閥門K1，打開K2，使B與大氣相連，連接A、B汽缸的細(xì)導(dǎo)管中左管水銀面比右管高H，現(xiàn)用抽氣機(jī)將汽缸B中抽成真空后，細(xì)導(dǎo)管中右管水銀面比左管高H，接下來關(guān)閉閥門K2，打開閥門K1，使A中氣體緩慢流入B中，左右兩管水銀面相平后關(guān)閉閥門K1，保持汽缸B中溫度t1＝27℃不變，當(dāng)A中氣體溫度由t1緩慢升高到t2＝127℃時(shí)，右管水銀面比左管高eq\f(1,4)H，已知外界大氣壓p0＝75cmHg，忽略導(dǎo)管中氣體體積，求：(1)開始時(shí)，A中封閉氣體的壓強(qiáng)；(2)A、B兩汽缸的體積比．第八章氣體第2節(jié)氣體的等容和等壓變化第2課時(shí)答案例1.答案C解析由查理定律得Δp＝eq\f(p,T)ΔT，一定質(zhì)量的氣體在體積不變的條件下eq\f(p,T)＝恒量，溫度由0℃升高到10℃和由100℃升高到110℃，ΔT＝10K相同，故壓強(qiáng)的增量Δp1＝Δp2，C項(xiàng)正確．練習(xí)1.答案A例2.答案水銀柱上移解析水銀柱原來處于平衡狀態(tài)，所受合外力為零，即此時(shí)兩部分氣體的壓強(qiáng)差Δp＝p1－p2＝ph.溫度升高后，兩部分氣體的壓強(qiáng)都增大，若Δp1>Δp2，水銀柱所受合外力方向向上，應(yīng)向上移動(dòng)，若Δp1<Δp2，水銀柱向下移動(dòng)，若Δp1＝Δp2，水銀柱不動(dòng)．所以判斷水銀柱怎樣移動(dòng)，就是分析其合外力方向，即判斷兩部分氣體的壓強(qiáng)哪一個(gè)增大得多．假設(shè)水銀柱不動(dòng)，兩部分氣體都做等容變化，分別對(duì)兩部分氣體應(yīng)用查理定律：上段：eq\f(p2,T2)＝eq\f(p2′,T2′)，所以p2′＝eq\f(T2′,T2)p2，Δp2＝p2′－p2＝(eq\f(T2′,T2)－1)p2＝eq\f(ΔT2,T2)p2；同理下段：Δp1＝eq\f(ΔT1,T1)p1.又因?yàn)棣2＝ΔT1，T1＝T2，p1＝p2＋ph>p2，所以Δp1>Δp2，即水銀柱上移．練習(xí)2.答案CD解析假設(shè)升溫后，水銀柱不動(dòng)，則兩邊壓強(qiáng)要增加，由查理定律有，壓強(qiáng)的增加量Δp＝eq\f(pΔT,T)，而各管原壓強(qiáng)p相同，所以Δp∝eq\f(1,T)，即T高，Δp小，也就可以確定水銀柱應(yīng)向溫度高的方向移動(dòng)，故C、D項(xiàng)正確．例3.答案(1)21.4cm(2)22℃解析(1)玻璃泡A內(nèi)氣體的初始狀態(tài)：T1＝300K，p1＝(76－16)cmHg＝60cmHg.末態(tài)，即t＝0℃的狀態(tài)：T0＝273K，p＝？由查理定律得：p＝eq\f(T0,T1)p1＝eq\f(273,300)×60cmHg＝54.6cmHg，所以t＝0℃時(shí)，水銀面的高度即t＝0℃的刻線位置是：x0＝(76－54.6)cm＝21.4cm.(2)由題意知，此時(shí)水銀面的高度仍為x1＝16cm，所以玻璃泡A內(nèi)的氣體壓強(qiáng)為：p2＝(75－16)cmHg＝59cmHg.可得此時(shí)的實(shí)際溫度為：T2＝eq\f(p2,p1)T1＝eq\f(59,60)×300K＝295K．即t2＝22℃.練習(xí)3.答案0.024kg解析選鍋內(nèi)氣體為研究對(duì)象，則初狀態(tài)：T1＝293K，p1＝1.0×105Pa末狀態(tài)：T2＝393K由查理定律得p2＝eq\f(T2p1,T1)＝eq\f(393×1.0×105,293)Pa≈1.34×105Pa.對(duì)限壓閥受力分析可得mg＝p2S－p1S＝(p2－p1)S＝(p2－p1)πeq\f(d2,4)＝(1.34×105－1.0×105)×3.14×eq\f((0.3×10－2),4)2N≈0.24N，所以m＝0.024kg.課后練習(xí)答案1.答案C解析由查理定律知eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)，代入數(shù)據(jù)解得p2≈1.2atm，所以C正確．2.答案AC解析p1＝eq\f(F,S)＝eq\f(mg,S)＝eq\f(2×10,5×10－3)Pa＝0.04×105Pa，所以p＝p1＋p0＝0.04×105Pa＋1.01×105Pa＝1.05×105Pa，由蓋—呂薩克定律得eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)，即eq\f(0.5S,273＋27)＝eq\f(0.51S,273＋t)，所以t＝33℃.3.答案A解析封閉氣柱均做等壓變化，故封閉氣柱下端的水銀面高度不變，根據(jù)蓋—呂薩克定律的分比形式ΔV＝eq\f(ΔT,T)V，因A、B管中的封閉氣柱，初溫相同，溫度的變化也相同，且ΔT<0，所以ΔV<0，即A、B管中氣柱的體積都減??；又因?yàn)镠1>H2，A管中氣柱的體積較大，|ΔV1|>|ΔV2|，A管中氣柱體積減小得較多，故A、B兩管氣柱上方的水銀柱均向下移動(dòng)，且A管中的水銀柱下移得較多，故A項(xiàng)正確．4.答案A解析假設(shè)水銀柱不動(dòng)，A、B氣體都做等容變化：由Δp＝eq\f(ΔT,T)p知Δp∝eq\f(1,T)，因?yàn)門A<TB，所以ΔpA>ΔpB，所以水銀柱向右移動(dòng)．5.解析使U形管兩端水銀面一樣高，即保持封閉氣體的壓強(qiáng)始終等于外界大氣壓而不變，若把燒瓶浸在熱水中，氣體體積增大，A中水銀面上升，為使兩管水銀等高，應(yīng)把A下移，A正確，B錯(cuò)誤；若把燒瓶浸在冷水中，氣體體積減小，B管中水銀面上升，為使兩管水銀面等高，應(yīng)把A管上移，C錯(cuò)誤，D正確。答案AD6.答案AC解析由題圖和查理定律可知VA＝VB，故A正確；由狀態(tài)B到狀態(tài)C，氣體溫度不變，壓強(qiáng)減小，由玻意耳定律知?dú)怏w體積增大，故C正確．7.答案D解析由V－T圖象可以看出由A→B是等容過程，TB>TA，故pB>pA，A、C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確；由B→C為等壓過程，pB＝pC，故B項(xiàng)錯(cuò)誤．8.答案ABD解析在p－t圖象上，等容線的延長線與t軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為(－273℃，0)，從圖中可以看出，0℃時(shí)氣體壓強(qiáng)為p0，因此直線AB的斜率為eq\f(p0,273)，A、B、D正確；在接近0K時(shí)，氣體已液化，因此不滿足查理定律，壓強(qiáng)不為零，C錯(cuò)誤；壓強(qiáng)p與溫度t的關(guān)系是線性關(guān)系而不是成正比，E錯(cuò)誤．9.解析(1)設(shè)初始時(shí)氣體體積為V1，在大活塞與大圓筒底部剛接觸時(shí)，缸內(nèi)封閉氣體的體積為V2，溫度為T2。由題給條件得V1＝S2eq\b\lc\(\rc\)(\a\