高考物理第三單元氣體的狀態(tài)方程課件選修第一頁，共六十一頁，2022年，8月28日選修3-3熱學(xué)第二頁，共六十一頁，2022年，8月28日第3單元氣體的狀態(tài)方程第三頁，共六十一頁，2022年，8月28日第四頁，共六十一頁，2022年，8月28日第五頁，共六十一頁，2022年，8月28日一、玻意耳定律1．內(nèi)容一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強與體積成反比．2．公式pV＝C或p1V1＝p2V23．成立條件氣體的質(zhì)量一定，溫度不變．第六頁，共六十一頁，2022年，8月28日4．圖像一定質(zhì)量的氣體在p－V圖上的等溫線是一條雙曲線，如圖所示T1＜T2第七頁，共六十一頁，2022年，8月28日【考題隨練1】

(2014·上海)如圖所示，一端封閉、粗細均勻的U形玻璃管開口向上豎直放置，管內(nèi)用水銀將一段氣體封閉在管中．當溫度為280K時，被封閉的氣柱長L＝22cm，兩邊水銀柱高度差h＝16cm，大氣壓強p0＝76cmHg.封閉氣體的溫度重新回到280K后為使封閉氣柱長度變?yōu)?0cm，需向開口端注入的水銀柱長度為多少？第八頁，共六十一頁，2022年，8月28日【解析】初態(tài)壓強p1＝(76－16)cmHg＝60cmHg，初態(tài)的體積V1＝22Scm；末態(tài)的體積V2＝20Scm，左側(cè)被封閉的一定質(zhì)量的氣體，溫度不變，符合玻意耳定律，p1V1＝p2V2，代入數(shù)據(jù)60×22S＝p2×20S，解得p2＝66cmHg，說明左右兩側(cè)的高度差Δh＝10cm，如圖所示，左側(cè)上升2cm，右側(cè)只有在原基礎(chǔ)上再有8cm才能滿足高度差為10cm，故加注水銀(2cm＋8cm)＝10cm.第九頁，共六十一頁，2022年，8月28日【答案】

10cm第十頁，共六十一頁，2022年，8月28日【考題隨練2】已知理想氣體的內(nèi)能與溫度成正比．如圖所示的實線是汽缸內(nèi)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)1到狀態(tài)2的變化曲線，則在整個過程中汽缸內(nèi)氣體的內(nèi)能(

)第十一頁，共六十一頁，2022年，8月28日A．先增大后減小B．先減小后增大C．單調(diào)變化D．保持不變【解析】由p－V圖像可知，溫度T先減小后增大，理想氣體內(nèi)能只由溫度決定，則內(nèi)能先減小后增大．【答案】

B第十二頁，共六十一頁，2022年，8月28日第十三頁，共六十一頁，2022年，8月28日3．成立條件質(zhì)量一定，體積不變．4．圖像一定質(zhì)量的某種氣體在p－T圖上的等容線是一條過原點的直線如圖所示．p－t圖中等容線在t軸上的截距是－273℃，如圖所示，V1＜V2.第十四頁，共六十一頁，2022年，8月28日【考題隨練3】汽車行駛時輪胎的胎壓太高容易造成爆胎事故，太低又會造成耗油上升．已知某型號輪胎能在－40℃－90℃正常工作，為使輪胎在此溫度范圍內(nèi)工作時的最高胎壓不超過3.5atm，最低胎壓不低于1.6atm，那么在t＝20℃時給該輪胎充氣，充氣后的胎壓在什么范圍內(nèi)比較合適？(設(shè)輪胎容積不變)第十五頁，共六十一頁，2022年，8月28日第十六頁，共六十一頁，2022年，8月28日【名師點撥】本題兩個等容方程并不相等，這也只能從應(yīng)試的角度看待問題．第十七頁，共六十一頁，2022年，8月28日3．成立條件質(zhì)量一定，壓強不變．4．圖像一定質(zhì)量的某種氣體在V－T圖上的等壓線是一條過原點的直線，如圖所示，p1＜p2.第十八頁，共六十一頁，2022年，8月28日【考題隨練4】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2.0kg的光滑活塞封閉在汽缸內(nèi)，其壓強為________Pa(大氣壓強取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0.5m緩慢變?yōu)?.51m，則此時氣體的溫度為________℃.第十九頁，共六十一頁，2022年，8月28日第二十頁，共六十一頁，2022年，8月28日【考題隨練5】如圖所示，汽缸中封閉著溫度為100℃的空氣，重物用繩索經(jīng)滑輪跟缸中活塞相連接，重物和活塞都處于平衡狀態(tài)，這時活塞離汽缸底的高度為10cm，如果缸內(nèi)空氣變?yōu)?℃，重物將上升__________cm.第二十一頁，共六十一頁，2022年，8月28日【解析】通過對活塞受力分析可知被封閉氣體為等壓變化，V1＝10S，T1＝373K，V2＝？，T2＝273K，由蓋－呂薩克定律可求得V2＝7.32S，重物上升的高度Δh＝(10－7.32)cm＝2.68cm.【答案】

2.68【名師點撥】應(yīng)能判斷出這類問題屬于等壓變化．第二十二頁，共六十一頁，2022年，8月28日四、理想氣體狀態(tài)方程1．理想氣體理想氣體是一種理想化的模型，實際并不存在．理想氣體應(yīng)該是這樣的氣體：(1)分子本身的大小與分子間的平均距離相比可忽略不計，分子可以看做質(zhì)點．(2)除了碰撞瞬間外，分子間的作用力可以忽略不計．兩次碰撞之間分子的運動可以看做勻速直線運動．(說明理想氣體內(nèi)能由溫度決定)第二十三頁，共六十一頁，2022年，8月28日(3)氣體分子間、氣體分子與器壁間的碰撞可看做為完全彈性碰撞．(說明碰撞過程中能量不損失)【進一步理解】

(1)在任何溫度、任何壓強下都遵從氣體實驗定律的氣體叫理想氣體．(2)實際氣體在溫度不太低、壓強不太大時可當做理想氣體處理．(3)理想氣體是不存在的，它是實際氣體一定程度的近似，是一種理想化的物理模型，一些不易液化的氣體如氫氣、氧氣、氮氣、氦氣，在通常溫度、壓強條件下，它們的性質(zhì)很近似于理想氣體，可按理想氣體處理．第二十四頁，共六十一頁，2022年，8月28日第二十五頁，共六十一頁，2022年，8月28日【考題隨練6】

(2014·江蘇)一種海浪發(fā)電機的氣室如圖所示，工作時，活塞隨海浪上升或下降，改變氣室中空氣的壓強，從而驅(qū)動進氣閥門和出氣閥門打開或關(guān)閉，氣室先后經(jīng)歷吸入、壓縮和排出空氣的過程，推動出氣口處的裝置發(fā)電，氣室中的空氣可視為理想氣體．下列對理想氣體的理解，正確的有(

)第二十六頁，共六十一頁，2022年，8月28日A．理想氣體實際上并不存在，只是一種理想模型B．只要氣體的壓強不是很高就可視為理想氣體C．一定質(zhì)量的某種理想氣體的內(nèi)能與溫度、體積都有關(guān)D．在任何溫度、任何壓強下，理想氣體都遵循氣體的實驗定律【解析】在任何溫度、任何壓強下，理想氣體都遵循氣體的實驗定律的稱為理想氣體，理想氣體實際上并不存在，只是一種理想模型，一定質(zhì)量的某種理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，A、D選項正確，B、C選項錯誤．【答案】

AD第二十七頁，共六十一頁，2022年，8月28日【考題隨練7】

(2014·上海)如圖所示，一端封閉、粗細均勻的U形玻璃管開口向上豎直放置，管內(nèi)用水銀將一段氣體封閉在管中．當溫度為280K時，被封閉的氣柱長L＝22cm，兩邊水銀柱高度差h＝16cm，大氣壓強p0＝76cmHg.為使左端水銀面下降3cm，封閉氣體溫度應(yīng)變?yōu)槎嗌?？第二十八頁，共六十一頁?022年，8月28日【答案】

350K第二十九頁，共六十一頁，2022年，8月28日第三十頁，共六十一頁，2022年，8月28日2．應(yīng)用用導(dǎo)熱的固定隔板把一容器隔成容積相等的甲、乙兩部分．【考題隨練8】如圖所示，一太陽能空氣集熱器，底面及側(cè)面為隔熱材料，頂面為透明玻璃板，集熱器容積為V0，開始時內(nèi)部封閉氣體的壓強為p0，經(jīng)過太陽曝曬，氣體溫度由T0＝300K升至T1＝350K.第三十一頁，共六十一頁，2022年，8月28日(1)求此時氣體的壓強．(2)保持T1＝350K不變，緩慢抽出部分氣體，使氣體壓強再變回到p0，求集熱器內(nèi)剩余氣體的質(zhì)量與原來總質(zhì)量的比值．判斷在抽氣過程中剩余氣體是吸熱還是放熱，并簡述原因．第三十二頁，共六十一頁，2022年，8月28日第三十三頁，共六十一頁，2022年，8月28日第三十四頁，共六十一頁，2022年，8月28日高考調(diào)研規(guī)律(六十一)理想氣體狀態(tài)方程的“三種”應(yīng)用1．打氣問題在研究方法上，打氣問題的實質(zhì)是將變質(zhì)量問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題．每一次打氣都將容器內(nèi)和被打入容器的氣體當做研究對象，由此將變質(zhì)量轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量，推出變化后的壓強，通過逐次打入氣體可以證明：打氣問題可以將各分氣體看做整體，“一次性”全部裝入容器的情景，要注意這個等效是在證明的基礎(chǔ)上得出的．第三十五頁，共六十一頁，2022年，8月28日【考題隨練1】如圖所示，某壓縮式噴霧器儲液桶的容量為5.7×10－3m3，往桶內(nèi)倒入4.2×10－3m3的藥液后開始打氣，打氣過程中藥液不會向外噴出，如果每次能打進2.5×10－4m3的空氣，要使噴霧器內(nèi)空氣的壓強達到4atm，應(yīng)打氣幾次？這個壓強能否使噴霧器內(nèi)的藥液全部噴完？(設(shè)大氣壓強為1atm)第三十六頁，共六十一頁，2022年，8月28日【解析】設(shè)標準大氣壓為p0，藥桶中空氣的體積為V，打氣N次后，噴霧器中的空氣壓強達到4atm，打入的氣體在1atm下的體積為NV0(V0＝2.5×10－4m3)，則根據(jù)玻意耳定律，有p0(V＋NV0)＝4p0V，其中V＝(5.7×10－3－4.2×10－3)m3＝1.5×10－3m3，解得N＝18次．當空氣完全充滿藥桶以后，如果空氣的壓強仍然大于大氣壓，則藥液可以全部噴出，由玻意耳定律，得4p0V＝pV′，其中V′＝5.7×10－3m3，解得p＝1.053p0.所以，藥液可以全部噴出．【答案】

18次藥液可以全部噴出第三十七頁，共六十一頁，2022年，8月28日【考題隨練2】

(2012·福建)空氣壓縮機的儲氣罐中儲有1.0atm的空氣6.0L，現(xiàn)再充入1.0atm的空氣9.0L．設(shè)充氣過程為等溫過程，空氣可看做理想氣體，則充氣后儲氣罐中氣體壓強為(

)A．2.5atm

B．2.0atmC．1.5atm D．1.0atm第三十八頁，共六十一頁，2022年，8月28日【解析】將充氣之前的兩部分氣體合起來作為初狀態(tài)，壓強都是1.0atm，故初始體積為兩部分的和．初狀態(tài)：p1＝1.0atm，V＝V1＋V2＝(6.0＋9.0)L＝15.0L．末狀態(tài)：p2＝？，V′＝V1＝6.0L，由玻意耳定律p1V＝p2V′，代入數(shù)據(jù)，求得p2＝2.5atm，A選項正確．【答案】

A第三十九頁，共六十一頁，2022年，8月28日【名師點撥】近些年高考的熱點為以各種器具為背景命題，如各種熱機和致冷設(shè)備，化工、冶金等工業(yè)生產(chǎn)流程，農(nóng)用噴霧器、軍用潛水艇、科考熱氣球，各類測溫計、真空計、容積計等測量儀器，以及日常生活中的保溫瓶、高壓鍋、太陽能空氣集熱器、自動洗衣機、醫(yī)用輸液裝置、拔火罐和肺活量測定等，但本質(zhì)上要學(xué)會提取相應(yīng)的物理模型．第四十頁，共六十一頁，2022年，8月28日2．抽氣問題抽氣和打氣在研究方法上是一致的，即將變質(zhì)量問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題，宏觀上看，抽氣是打氣的逆過程，在具體細節(jié)上有變化．在逐次推導(dǎo)后我們發(fā)現(xiàn)，打氣可以將分氣體看成整體一次性裝入最后的容器中，抽氣能“一次性抽出氣體”嗎？抽氣的研究仍要從根本上推導(dǎo)．【考題隨練3】一密閉容器的容積為V，內(nèi)裝1大氣壓的空氣，現(xiàn)用抽氣機進行抽氣，已知抽氣筒的容積為V′，求連續(xù)抽10次后，容器中空氣的壓強多大？(抽氣過程中溫度不變)第四十一頁，共六十一頁，2022年，8月28日第四十二頁，共六十一頁，2022年，8月28日【學(xué)法指導(dǎo)】解決變質(zhì)量問題，一定要注意研究對象選?。谒氖摚擦豁?，2022年，8月28日3．氣柱移動問題【考題隨練4】如圖所示，為豎直放置的上細下粗的密閉細管，水銀柱將氣體分隔成A、B兩部分，初始溫度相同．使A、B升高相同溫度達到穩(wěn)定后，體積變化量為ΔVA、ΔVB，壓強變化量為ΔpA、ΔpB，對液面壓力的變化量為ΔFA、ΔFB，則(

)A．水銀柱向上移動了一段距離B．ΔVA＜ΔVBC．ΔpA＞ΔpBD．ΔFA＝ΔFB第四十四頁，共六十一頁，2022年，8月28日第四十五頁，共六十一頁，2022年，8月28日【答案】

AC【名師點撥】液柱動與不動，是受力平衡是否被破壞，這是題目的根本思路．等容變化的圖像分析是解決此類選擇題的簡潔方法．本題還涉及到控制變量法．第四十六頁，共六十一頁，2022年，8月28日第四十七頁，共六十一頁，2022年，8月28日高考綜合拓展(五十四)理想氣體狀態(tài)方程“三類”問題1．極值問題【例1】如圖所示，一根一端封閉的玻璃管豎直放置，開口端在上面，其長為L＝95cm，內(nèi)有一段長為h＝20cm的水銀柱．當溫度為27℃時，被封閉的氣柱長為H＝60cm.問溫度至少升高到多少時，水銀柱才能從管中全部溢出？(設(shè)大氣壓為75cmHg)第四十八頁，共六十一頁，2022年，8月28日第四十九頁，共六十一頁，2022年，8月28日第五十頁，共六十一頁，2022年，8月28日當75＋x＝95－x，即x＝10cm時，pV值最大，這時就可求出T≈380