版高中物理-第二章-气体-3-气体实验定律学案-教科版选修3-3.doc

新人教部编版初高中精选试卷3　气体实验定律[学习目标]　1.知道什么是气体的状态参量.2.掌握热力学温度的定义，知道什么是温标，理解摄氏温度与热力学温度的区别与联系.3.通过实验探究，知道玻意耳定律、查理定律、盖吕萨克定律的内容和公式．一、气体的状态参量1．气体的状态参量描述气体状态的物理量：一定质量的气体有三个状态参量，分别是：体积、温度和压强．2．气体的体积和压强(1)体积：气体占有空间的大小，符号是V，单位：立方米(m3)、升(L)和毫升(mL)．1L＝10－3m3,1mL＝10－6m3(2)压强：大量气体分子对器壁撞击的宏观表现．符号是p，国际单位：帕斯卡(Pa)．1Pa＝1N/m2，常用单位还有标准大气压(atm)和毫米汞柱(mmHg)．3．温度(1)概念：表示物体冷热程度的物理量，是分子平均动能的标志．(2)两种温标：①摄氏温标：早期的摄氏温标规定，标准大气压下冰的熔点为0_℃，水的沸点为100_℃.用摄氏温标表示温度叫摄氏温度，符号是t.②热力学温度用T表示，单位是开尔文，简称开(K)．(3)摄氏温度t和热力学温度T间的关系：T＝t＋273.15.二、玻意耳定律1．内容：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成反比．2．表达式：pV＝常量．3．适用条件：气体的质量一定，温度不变．三、查理定律1．等容变化：一定质量的某种气体，在体积不变时，压强随温度的变化叫做等容变化．2．内容：一定质量的气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成正比．3．表达式：＝常量．4．适用条件：气体的质量和体积不变．四、盖吕萨克定律1．等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度的变化叫做等压变化．2．内容：一定质量的气体，在压强不变的情况下，体积V与热力学温度T成正比．3．表达式：＝常量．4．适用条件：气体的质量和压强不变．[即学即用]1．判断下列说法的正误．(1)0℃的温度可以用热力学温度粗略地表示为273K．(√)(2)气体做等容变化时，温度从13℃上升到52℃，则气体的压强升高为原来的4倍．(×)(3)对于一定质量的气体，在压强不变时，若温度升高，则体积减小．(×)(4)若体积增大到原来的两倍，则摄氏温度升高到原来的两倍．(×)2．一定质量的某种气体发生等温变化时，若体积增大了n倍，则压强变为原来的_______倍．答案　一、气体的状态参量[导学探究]　在力学中，为了确定物体运动的状态，我们使用了物体的位移和速度这两个物理量．在热学中如果我们要研究一箱气体的状态，需要哪些物理量呢？答案　体积、温度和压强[知识深化]1．摄氏温标一种常用的表示温度的方法，规定标准大气压下冰的熔点为0°C，水的沸点为100°C.在0°C和100°C之间均匀分成100等份，每份算做1°C.2．热力学温标现代科学中常用的表示温度的方法，热力学温标也叫绝对温标．3．摄氏温度与热力学温度的关系T＝t＋273.15，可粗略地表示为T＝t＋273.例1　(多选)关于热力学温度与摄氏温度，下列说法正确的是(　　)A．摄氏温度和热力学温度都不能取负值B．温度由t(°C)升到2t(°C)时，对应的热力学温度由T(K)升到2T(K)C．－33°C＝240.15KD．摄氏温度变化1°C，也就是热力学温度变化1K答案　CD解析　摄氏温度能取负值，A错误；由热力学温度与摄氏温度的关系T＝t＋273.15知，B错误，C正确；摄氏温度与热力学温度在表示温度的变化时，变化的数值是相同的，故D正确．二、玻意耳定律[导学探究]1．如图1所示为“探究气体等温变化的规律”的实验装置，实验过程中如何保证气体的质量和温度不变？图1答案　保证气体质量不变的方法：实验前在柱塞上涂好润滑油，以免漏气．保证气体温度不变的方法①改变气体体积时，缓慢进行，等稳定后再读出气体压强，以防止气体体积变化太快，气体的温度发生变化．②实验过程中，不用手接触注射器的圆筒，防止圆筒从手上吸收热量，引起内部气体温度变化．2．玻意耳定律成立的条件是什么？答案　一定质量的气体，且温度不变．[知识深化]1．实验探究(1)实验器材：铁架台、玻璃管(带活塞)、气压计等．(2)研究对象(系统)：玻璃管内被封闭的空气柱．(3)实验方法：控制气体温度和质量不变，研究气体压强与体积的关系．(4)数据收集：压强由气压计读出，空气柱长度由刻度尺读出，空气柱长度与横截面积的乘积即为体积．(5)数据处理：以压强p为纵坐标，以体积的倒数为横坐标，作出p－图像，图像结果：p－图像是一条过原点的直线．(6)实验结论：压强跟体积的倒数成正比，即压强与体积成反比．2．常量的意义p1V1＝p2V2＝常量该常量与气体的种类、质量、温度有关，对一定质量的气体，温度越高，该常量越大．例2　一定质量的气体，压强为3atm，保持温度不变，当压强减小了2atm时，体积变化了4L，则该气体原来的体积为(　　)A.LB．2LC.LD．3L答案　B解析　设该气体原来的体积为V1，由玻意耳定律得3V1＝(3－2)·(V1＋4)，解得V1＝2L.利用玻意耳定律解题的基本思路1．明确研究对象，并判断是否满足玻意耳定律的条件．2．明确初、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．三、查理定律与盖吕萨克定律[导学探究]　(1)根据探究等温变化的实验方法，设计一个实验，在保持体积不变的情况下，探究压强与温度的关系．(2)设计实验，探究在压强不变时体积与温度的关系．答案　(1)用上面实验探究里的实验装置．保证气体的体积不变，把玻璃管浸入水中，改变水温，读出不同温度时气体的压强大小，多测几组数据，用这些数据研究压强与温度的关系．(2)可利用如下装置．改变水温，测出不同温度时气体的体积，多测几组数据，用这些数据研究体积与温度的关系．[知识深化]1．查理定律及推论表示一定质量的某种气体从初状态(p、T)开始发生等容变化，其压强的变化量Δp与温度的变化量ΔT成正比．2．盖吕萨克定律及推论表示一定质量的某种气体从初状态(V、T)开始发生等压变化，其体积的变化量ΔV与温度的变化量ΔT成正比．例3　灯泡内充有氮、氩混合气体，如果要使灯泡内的混合气体在500℃时的压强不超过一个大气压，灯泡容积不变，则在20℃的室温下充气，灯泡内气体的压强至多能充到多少？答案　0.38atm解析　灯泡内气体初、末状态的参量分别为气体在500℃，p1＝1atm，T1＝(273＋500)K＝773K.气体在20℃时，T2＝(273＋20)K＝293K.由查理定律＝得p2＝p1＝×1atm≈0.38atm.利用查理定理解题的基本思路1．明确研究对象并判断是否满足查理定律的条件．2．明确初、末状态及状态参量(p1、T1；p2、T2)．3．根据查理定律列方程求解．例4　一定质量的气体在等压变化中体积增大了，若气体原来的温度为27℃，则温度的变化是(　　)A．升高了450K B．升高了150℃C．降低了150℃ D．降低了450℃答案　B解析　由盖吕萨克定律可得＝，代入数据可知，＝，得T2＝450K．所以温度升高Δt＝150K，即温度升高150℃.判断出气体的压强不变是运用盖吕萨克定律的关键.1．(气体的状态参量)(多选)关于温度与温标，下列说法正确的是(　　)A．用摄氏温标和热力学温标表示温度是两种不同的表示方法B．摄氏温度与热力学温度都可以取负值C．摄氏温度升高3℃，在热力学温标中温度升高276.15KD．热力学温度升高3K与摄氏温度升高3℃是等效的答案　AD解析　温标是温度数值的表示方法，常用的温标有摄氏温标和热力学温标，A正确；摄氏温度可以取负值，但是热力学温度不能取负值，因为热力学温度的零点是低温的极限，故选项B错；摄氏温度升高3℃，也就是热力学温度升高了3K，故选项C错，D正确．2．(玻意耳定律)如图2所示，某种自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量．设温度不变，洗衣缸内水位升高，则细管中被封闭的空气(　　)图2A．体积不变，压强变小 B．体积变小，压强变大C．体积不变，压强变大 D．体积变小，压强变小答案　B解析　由题图可知空气被封闭在细管内，水面升高时，气体压强就增大，根据玻意耳定律，气体体积一定减小，B选项正确．3．(查理定律)一定质量的气体，体积保持不变，下列过程可以实现的是(　　)A．温度升高，压强增大 B．温度升高，压强减小C．温度不变，压强增大 D．温度不变，压强减小答案　A解析　由查理定律＝常量，得温度和压强只能同时升高或同时降低，故A项正确．4．(盖吕萨克定律)一定质量的气体，如果保持它的压强不变，降低温度，使它的体积为0℃时的倍，则此时气体的温度为(　　)A.℃ B.℃C.℃ D．273n(n－1) ℃答案　C解析　根据盖吕萨克定律，在压强不变的条件下＝，又V1＝，整理后得t＝℃.一、选择题考点一　气体的状态参量1．关于温标，下列说法正确的是(　　)A．温标不同，测量时得到同一系统的温度数值可能是不同的B．不同温标表示的温度数值不同，则说明温度不同C．温标的规定都是人为的，没有什么理论依据D．热力学温标和摄氏温标是两种不同的温度表示方法，表示的温度数值没有关系答案　A解析　温标不同，测量同一系统的温度数值一般不同，A对，B错．每一种温标的规定都有一定意义，如摄氏温标的0°C表示标准大气压下冰的熔点，100°C为标准大气压下水的沸点，C错．热力学温标和摄氏温标在数值上有T＝t＋273.15K，D错．2．(多选)下列关于热力学温度的说法中正确的是(　　)A．－33℃＝240KB．温度变化1℃，也就是温度变化1KC．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t＋273K答案　AB解析　热力学温度与摄氏温度的关系为T＝t＋273K，由此可知：－33℃＝240K，故A、B选项正确；D中初态热力学温度为t＋273K，末态为2t＋273K，温度升高了tK，故D选项错误；因绝对零度达不到，故热力学温度不可能取负值，故C选项错误．考点二　玻意耳定律的应用3．一个气泡由湖面下20m深处缓慢上升到湖面下10m深处，它的体积约变为原来体积的(　　)A．3倍B．2倍C．1.5倍D．0.7倍答案　C解析　气泡缓慢上升过程中，温度不变，气体发生等温变化，湖面下20m处，水的压强约为2个标准大气压(1个标准大气压相当于10m水产生的压强)，故p1＝3atm，p2＝2atm，由p1V1＝p2V2，得：＝＝＝1.5，故C项正确．4．大气压强p0＝1.0×105Pa.某容器的容积为20L，装有压强为20×105Pa的气体，如果保持气体温度不变，把容器的开关打开，待气体达到新的平衡时，容器内剩下的气体质量与原来气体的质量之比为(　　)A．1∶19 B．1∶20C．2∶39 D．1∶18答案　B解析　由p1V1＝p2V2，得p1V0＝p0(V0＋V)，因V0＝20L，则V＝380L，即容器中剩余20L压强为p0的气体，而同样大气压下气体的总体积为400L，所以剩下气体的质量与原来质量之比等于同压下气体的体积之比，即＝，B项正确．考点三　查理定律的应用5．一定质量的气。