1、學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精第4章 氣體對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)p42氣體氣體實(shí)驗(yàn)定律的歸納應(yīng)用1。理想氣體狀態(tài)方程理想氣體：嚴(yán)格遵守三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律的氣體公式：t一定時(shí)，pvctc1（玻意耳定律)；v一定時(shí)，c2(查理定律);p一定時(shí),c3（蓋呂薩克定律）.2解題要點(diǎn)(1）選對(duì)象-根據(jù)題意，選出所研究的某一部分氣體，這部分氣體在狀態(tài)變化過(guò)程中，其質(zhì)量必須保持不變。（2）找參量找出作為研究對(duì)象的這部分氣體發(fā)生狀態(tài)變化前后的一組p、v、t數(shù)值或表達(dá)式,壓強(qiáng)的確定往往是個(gè)關(guān)鍵，需結(jié)合力學(xué)知識(shí)（如受力平衡條件或牛頓運(yùn)動(dòng)定律）才能寫(xiě)出表達(dá)式。（3）認(rèn)過(guò)程-過(guò)程表示兩個(gè)狀態(tài)之間的一種變化方式,認(rèn)清變化過(guò)程是正確選用物理規(guī)

2、律的前提。另外,要弄清氣體狀態(tài)變化過(guò)程是單一過(guò)程變化還是多過(guò)程變化，是否會(huì)出現(xiàn)臨界狀態(tài)或極值問(wèn)題。(4）列方程根據(jù)研究對(duì)象狀態(tài)變化的具體方式，選用理想氣體狀態(tài)方程(或某一實(shí)驗(yàn)定律)列方程。代入具體數(shù)值時(shí),t必須用熱力學(xué)溫度，p、v的單位要統(tǒng)一.（5）驗(yàn)結(jié)果-解答出結(jié)果后,不要急于下結(jié)論。要分析討論所得結(jié)果的合理性及其是否有實(shí)際的物理意義.例1（上海高考）如圖1，柱形容器內(nèi)用不漏氣的輕質(zhì)絕熱活塞封閉一定量的理想氣體,容器外包裹保溫材料。開(kāi)始時(shí)活塞至容器底部的高度為h1，容器內(nèi)氣體溫度與外界溫度相等。在活塞上逐步加上多個(gè)砝碼后，活塞下降到距容器底部h2處，氣體溫度升高了t；然后取走容器外的保溫材料

3、，活塞位置繼續(xù)下降，最后靜止于距容器底部h3處；已知大氣壓強(qiáng)為p0.求：氣體最后的壓強(qiáng)與溫度。圖1解析：設(shè)外界溫度為t0, 加砝碼前后,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，有。取走保溫材料，最后氣體溫度等于外界溫度t0，氣體壓強(qiáng)為p2，氣體為等壓變化,有，聯(lián)立以上兩式得t0t,p2p0。答案:p0t氣體實(shí)驗(yàn)定律三種圖線的對(duì)比定律變化過(guò)程同一氣體的兩條圖線圖線特點(diǎn)玻意耳定律等溫變化（1)在p 。v圖中是雙曲線，遠(yuǎn)離原點(diǎn)的等溫線溫度較高，即t2t1.(2)在p 。圖中是通過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，由c得p斜率大t大,t2t1。查理定律等容變化（1)在p t圖中是通過(guò)t軸上273.15 的直線，由于在同一溫度（如0 ）下

4、同一氣體的壓強(qiáng)大時(shí),體積小，所以v1v2。(2)由p 。t圖中是通過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，由c得pt可見(jiàn)體積v大時(shí)斜率小，所以v1v2。蓋呂薩克定律等壓變化（1）在v .t圖中是通過(guò)t軸上273。15 的直線，由于在同一溫度（如0 )下同一氣體的體積大時(shí)，壓強(qiáng)小，所以p1p2。(2）在v t圖中是通過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線,由c得vt，可見(jiàn)壓強(qiáng)p大時(shí)斜率小，所以p1p2。例2一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)過(guò)一系列過(guò)程，如圖2所示。下列說(shuō)法中正確的是（)圖2aab過(guò)程中，氣體體積增大，壓強(qiáng)減小bbc過(guò)程中，氣體壓強(qiáng)不變，體積增大cca過(guò)程中，氣體壓強(qiáng)增大，體積減小dca過(guò)程中，氣體溫度升高,體積不變解析：由p.t圖像知

5、，ab為等溫過(guò)程。根據(jù)p1v1p2v2，氣體壓強(qiáng)減小,則體積增大，a正確。bc為等壓過(guò)程,根據(jù)，溫度降低，則體積減小,b錯(cuò)誤。ca為等容過(guò)程，根據(jù)，氣體壓強(qiáng)增大,溫度升高.c錯(cuò)誤,d正確。答案:ad液柱移動(dòng)問(wèn)題的分析1.液柱問(wèn)題的特點(diǎn)：（1)當(dāng)封閉氣體溫度t變化時(shí)，其p、v都發(fā)生變化，液柱的平衡狀態(tài)被打破，液柱就發(fā)生移動(dòng)。(2）由于p、v、t三個(gè)量相互制約，當(dāng)p、v、t都發(fā)生變化時(shí)，直接判斷液柱移動(dòng)的方向比較困難,關(guān)鍵是判斷封閉氣體的體積v如何變化。2。判斷方法：以如圖3所示的裝置為例。兩端封閉、粗細(xì)均勻、豎直放置的玻璃管內(nèi)有一段長(zhǎng)為h的水銀柱,將管內(nèi)氣體分為兩部分.若使兩部分氣體同時(shí)升高相同

6、的溫度，管內(nèi)水銀柱將如何運(yùn)動(dòng)？(設(shè)原來(lái)溫度相同）圖3(1）假設(shè)法：假設(shè)水銀柱不動(dòng),則上、下兩部分氣體發(fā)生等容變化，對(duì)上部氣體，壓強(qiáng)變化量p2p2，同理，下部氣體壓強(qiáng)變化量p1p1，由于開(kāi)始時(shí)，p1p2，故p1p2，水銀柱向上移動(dòng)。（2）圖像法：判斷液柱移動(dòng)還可用p .t法，在同一p 。t坐標(biāo)系中畫(huà)出兩段氣柱的等容線，如圖4所示，在溫度相同時(shí)p1p2，得氣柱l1等容線的斜率較大,當(dāng)兩氣柱升高相同的溫度t時(shí)，其壓強(qiáng)的增量p1p2，水銀柱上移.圖4(3)極限法:由于管上段氣柱壓強(qiáng)p2較下段氣柱壓強(qiáng)p1小，設(shè)想p20,即管上部認(rèn)為近似為真空，于是立即得到溫度t升高,水銀柱向上移動(dòng)。例3如圖5所示，a、

7、b兩容器容積相等，用粗細(xì)均勻的細(xì)玻璃管相連，兩容器內(nèi)裝有不同氣體,細(xì)管中央有一段水銀柱，在兩邊氣體作用下保持平衡時(shí)，a中氣體的溫度為0，b中氣體溫度為20，如果將它們的溫度都降低10，則水銀柱將（)圖5a向a移動(dòng)b向b移動(dòng)c不動(dòng) d不能確定解析:假定降溫后氣體體積保持不變,由查理定律得，則pp0，降溫前兩邊氣體壓強(qiáng)相等，但a容器的溫度低，所以papb，a容器壓強(qiáng)減小得多，所以水銀柱向a移動(dòng)。答案：a變質(zhì)量問(wèn)題的求解方法分析變質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，可以通過(guò)巧妙地選擇研究對(duì)象，使問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一定質(zhì)量的氣體問(wèn)題，再用相關(guān)規(guī)律求解。1充氣問(wèn)題向球、輪胎中充氣是典型的變質(zhì)量的氣體問(wèn)題。只要選擇球內(nèi)原有氣體和即將打入

8、的氣體作為研究對(duì)象，就可把充氣過(guò)程中的氣體質(zhì)量變化的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問(wèn)題。2抽氣問(wèn)題從容器內(nèi)抽氣的過(guò)程中，容器內(nèi)的氣體質(zhì)量不斷減小，這屬于變質(zhì)量問(wèn)題。分析時(shí)，將每次抽氣過(guò)程中抽出的氣體和剩余氣體作為研究對(duì)象，質(zhì)量不變,故抽氣過(guò)程可看成是等溫膨脹過(guò)程。3分裝問(wèn)題把一個(gè)大容器里的氣體分裝到多個(gè)小容器中的問(wèn)題也是一個(gè)典型的變質(zhì)量問(wèn)題。分析這類(lèi)問(wèn)題時(shí)，可以把大容器中的氣體和多個(gè)小容器中的氣體看成整體來(lái)作為研究對(duì)象，可將變質(zhì)量問(wèn)題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問(wèn)題,運(yùn)用相關(guān)規(guī)律求解。4漏氣問(wèn)題容器漏氣過(guò)程中氣體的質(zhì)量不斷發(fā)生變化，屬于變質(zhì)量問(wèn)題,不能用相關(guān)方程求解.如果選擇容器內(nèi)剩余氣體為研究對(duì)象，便可使問(wèn)題變成關(guān)于一定

9、質(zhì)量的氣體狀態(tài)變化的問(wèn)題,再用相關(guān)方程求解。例4用來(lái)噴灑農(nóng)藥的壓縮噴霧器的結(jié)構(gòu)如圖6所示,a的容積為7.5 l，裝入藥液后,藥液上方空氣為1。5 l。關(guān)閉閥門(mén)k，用打氣筒b每次打進(jìn)1105 pa的空氣250 cm3.求：圖6(1）要使藥液上方氣體的壓強(qiáng)為4105 pa，應(yīng)打氣幾次？(2)當(dāng)a中有4105 pa的空氣后，打開(kāi)閥門(mén)k可噴灑藥液，直到不能?chē)姙r(shí)，噴霧器內(nèi)剩余多少體積的藥液？（忽略噴管中藥液產(chǎn)生的壓強(qiáng)）解析(1)設(shè)原來(lái)藥液上方空氣體積為v,每次打入空氣的體積為v0，打n次后壓強(qiáng)由p0變?yōu)閜1，以a中原有空氣和n次打入a中的全部氣體為研究對(duì)象,由玻意耳定律得：p0(vnv0)p1v，故n

10、18.(2）打開(kāi)閥門(mén)k，直到藥液不能?chē)姙ⅲ雎試姽苤兴幰寒a(chǎn)生的壓強(qiáng)，則a容器內(nèi)的氣體壓強(qiáng)應(yīng)等于外界大氣壓強(qiáng),以a中氣體為研究對(duì)象,p1vp0v，v1.5 l6 l,因此a容器中剩余藥液的體積為75 l6 l1.5 l。答案：（1)18次（2)1.5 l（時(shí)間：60分鐘滿(mǎn)分：100分)一、選擇題(共8個(gè)小題，每小題6分,共48分.多選題全選對(duì)得6分,選不全得3分，錯(cuò)選不得分）1一定質(zhì)量的理想氣體,在壓強(qiáng)不變的條件下,體積增大，則（)a氣體分子的平均動(dòng)能增大b氣體分子的平均動(dòng)能減小c氣體分子的平均動(dòng)能不變d條件不足，無(wú)法判定氣體分子平均動(dòng)能的變化解析：選a一定質(zhì)量的理想氣體，在壓強(qiáng)不變時(shí)，由蓋呂薩

11、克定律c可知，氣體壓強(qiáng)不變時(shí)，體積增大，則溫度升高，所以氣體分子的平均動(dòng)能增大，故a項(xiàng)正確。2關(guān)于飽和汽,下列說(shuō)法不正確的是（）a在穩(wěn)定情況下，密閉容器中如有某種液體存在，其中該液體的蒸氣一定是飽和的b密閉容器中有未飽和的水蒸氣,向容器內(nèi)注入足夠量的空氣，加大氣壓可使水汽飽和c隨著液體的不斷蒸發(fā)，當(dāng)液化和汽化速率相等時(shí)，液體和蒸氣達(dá)到的一種平衡狀態(tài)叫動(dòng)態(tài)平衡d對(duì)于某種液體來(lái)說(shuō)，在溫度升高時(shí)，由于單位時(shí)間內(nèi)從液面汽化的分子數(shù)增多，所以其蒸氣飽和所需要的壓強(qiáng)增大解析:選b在飽和狀態(tài)下，汽化和液化達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，即達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，所以a、c正確.液體的飽和汽壓與其溫度有關(guān),即溫度升高飽和汽壓增大,所以d

12、正確。飽和汽壓是指液體蒸氣的分氣壓，與其他氣體的壓強(qiáng)無(wú)關(guān)，所以b錯(cuò)誤。3如圖1中a、b兩點(diǎn)代表一定質(zhì)量理想氣體的兩個(gè)不同的狀態(tài)，狀態(tài)a的溫度為ta,狀態(tài)b的溫度為tb；由圖可知(）圖1atb2tabtb4tactb6ta dtb8ta解析：選c對(duì)于a、b兩個(gè)狀態(tài)應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程可得:6，即tb6ta，c項(xiàng)正確。4.如圖2是一定質(zhì)量的某種氣體的等壓線，等壓線上的a、b兩個(gè)狀態(tài)比較，下列說(shuō)法正確的是(）圖2a在相同時(shí)間內(nèi)撞在單位面積上的分子數(shù)，b狀態(tài)較多b在相同時(shí)間內(nèi)撞在單位面積上的分子數(shù),a狀態(tài)較多c在相同時(shí)間內(nèi)撞在相同面積上的分子數(shù),兩狀態(tài)一樣多d單位體積的分子數(shù),兩狀態(tài)一樣多解析：選bb

13、狀態(tài)比a狀態(tài)體積大，故單位體積分子數(shù)b狀態(tài)比a狀態(tài)少，d錯(cuò)；b狀態(tài)比a狀態(tài)溫度高，其分子平均動(dòng)能大，而a、b狀態(tài)壓強(qiáng)相等，故相同時(shí)間內(nèi)撞到單位面積上的分子數(shù)a狀態(tài)較多，b正確，a、c錯(cuò)誤。5(上海高考)已知湖水深度為20 m，湖底水溫為4 ，水面溫度為17 ,大氣壓強(qiáng)為1。0105 pa.當(dāng)一氣泡從湖底緩慢升到水面時(shí),其體積約為原來(lái)的(取g10 m/s2，水1.0103 kg/m3）a12.8倍b8。5倍c3.1倍 d2。1倍解析：選c湖底壓強(qiáng)大約為p0水gh，即3個(gè)大氣壓，由氣體狀態(tài)方程，當(dāng)一氣泡從湖底緩慢升到水面時(shí)，其體積約為原來(lái)的3.1倍，選項(xiàng)c正確。6.如圖3所示，a、b是兩個(gè)裝有氣體

14、的氣缸，它們的橫截面積之比是15，活塞c可以在兩個(gè)氣缸內(nèi)無(wú)摩擦地左右滑動(dòng)。大氣壓為1 atm,整個(gè)裝置保持靜止。已知這時(shí)a氣缸內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)是6 atm，則b氣缸內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)是()圖3a6 atmb1。2 atmc1。5 atm d2 atm解析：選d活塞c在a、b氣缸內(nèi)的氣體和大氣壓力作用下保持平衡，則平衡方程為pasap0（sbsa)pbsb即6sa1(5sasa）pb5sa，得pb2 atm。7(多選）一定質(zhì)量理想氣體的狀態(tài)經(jīng)歷了如圖4所示的ab、bc、cd、da四個(gè)過(guò)程，其中bc的延長(zhǎng)線通過(guò)原點(diǎn)，cd垂直于ab且與水平軸平行，da與bc平行,則氣體體積在()圖4aab過(guò)程中不斷增

15、加bbc過(guò)程中保持不變ccd過(guò)程中不斷增加dda過(guò)程中保持不變解析：選ab因?yàn)閎c的延長(zhǎng)線通過(guò)原點(diǎn)，所以bc是等容線，即氣體體積在bc過(guò)程中保持不變，b正確；ab是等溫線，壓強(qiáng)減小則體積增大，a正確；cd是等壓線，溫度降低則體積減小，c錯(cuò)誤;連接ao交cd于e，則ae是等容線，即vave,因?yàn)関dve，所以vdva，所以da過(guò)程中體積增大，d錯(cuò)誤。8。粗細(xì)均勻、兩端封閉的細(xì)長(zhǎng)玻璃管中，有一段水銀柱將管中氣體分為a和b兩部分,如圖5所示.已知兩部分氣體a和b的體積關(guān)系是vb3va，將玻璃管中兩部分氣體均升高相同溫度的過(guò)程中，水銀柱將()圖5a向a端移動(dòng)b向b端移動(dòng)c始終不動(dòng)d以上三種情況都有可能

16、解析：選c由于玻璃管中兩邊氣體初狀態(tài)的溫度和壓強(qiáng)相同，所以升溫后，增加的壓強(qiáng)也相同，因此，水銀柱不移動(dòng)。二、非選擇題（共4小題，共52分。將答案填在題中橫線上或按要求作答,解答題應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位）9(10分)圖6為一種測(cè)定“肺活量”（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下人一次呼出氣體的體積）的裝置,a為開(kāi)口薄壁圓筒，排盡其中的空氣,倒扣在水中。測(cè)量時(shí)，被測(cè)者盡力吸足空氣，再通過(guò)b管用力將氣體吹入a中,使a浮起.設(shè)整個(gè)過(guò)程中呼出氣體的溫度保持不變。圖6(1)呼出氣體的分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能_(選填“增大”“減小”或“不變）。(2）設(shè)圓筒a的橫截面積為s，大氣壓強(qiáng)為p0,水的密

17、度為，桶底浮出水面的高度為h,桶內(nèi)外水面的高度差為h,則被測(cè)者的“肺活量”,即v0_。解析：（1）由于溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能大小的標(biāo)志，因?yàn)闅怏w溫度不變，所以分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能不變.（2)設(shè)a中氣體壓強(qiáng)為p,該部分氣體在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的體積為v0，由于整個(gè)過(guò)程中溫度不變,由玻意耳定律可得p0v0pv，即p0v0（p0gh）(hh）s,則被測(cè)者的肺活量v0。答案：(1)不變(2)10（12分）（浙江高考）如圖7所示，內(nèi)壁光滑的圓柱形金屬容器內(nèi)有一個(gè)質(zhì)量為m、面積為s的活塞.容器固定放置在傾角為的斜面上。一定量的氣體被密封在容器內(nèi)，溫度為t0，活塞底面與容器底面平行，距離為h。已知大氣壓強(qiáng)為p

18、0，重力加速度為g。圖7(1）容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)為_(kāi);（2）由于環(huán)境溫度變化，活塞緩慢下移h/2時(shí)氣體溫度為_(kāi)；此過(guò)程中容器內(nèi)氣體_（填“吸熱”或“放熱”）,氣體分子的平均速率_（填“增大”、“減小”或“不變).解析：(1）容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)與大氣壓和活塞的重力有關(guān).活塞對(duì)氣體產(chǎn)生的壓強(qiáng)為p，則容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)pp0pp0。(2）環(huán)境溫度變化，活塞緩慢下移,可認(rèn)為是等壓變化，則,且v02v1，解得t1。在此等壓變化過(guò)程中，氣體溫度降低,內(nèi)能減少；氣體體積減小，外界對(duì)氣體做功,由熱力學(xué)第一律uwq知?dú)怏w放出熱量，氣體分子的平均速率減小。答案：(1）p0(2)放熱減小11（14分)如圖8所示，水平放置的氣缸內(nèi)壁光滑,活塞厚度不計(jì)，在a、b兩處設(shè)有限制裝置,使活塞只能在a、b之間運(yùn)動(dòng)，b左面氣缸的容積為v0，a、b之間的容積為0.1v0。開(kāi)始時(shí)活塞在b處，缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為0。9p0(p0為大氣壓強(qiáng)），溫度為297 k，現(xiàn)緩慢加熱氣缸內(nèi)氣體，直至399。3 k。求：圖8（1)活塞剛離開(kāi)b處時(shí)的溫度tb；(2)缸內(nèi)氣體最后的壓強(qiáng)p；(3）在圖中畫(huà)出整個(gè)過(guò)程的p v圖線.圖9解析：(1），tb330 k(2),p1。1p0（3）如圖答案:（1）330 k（2）1。1p0(3）見(jiàn)解析12(16分)(新課標(biāo)全國(guó)卷）如圖10，兩個(gè)側(cè)壁絕熱、頂部和底部都導(dǎo)熱的相同氣