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1、第七节第七节 气体实验定律气体实验定律()固体、液体和气体1使用数字化信息系统实验室研究气体压强与体积的关系2理解玻意耳定律的内容和理解气体等温变化的 pV图象的物理意义3能用分子动理论和统计观点对玻意耳定律定性解释4掌握玻意耳定律的简单应用一定质量的气体，它的温度、体积和压强三个量之间变化是相互对应的如何确定三个量之间的关系呢？在物理学中，当需要研究三个物理量之间的关系时，往往采用“保持一个量不变，研究其它两个量之间的关系，然后综合起来得出所要研究的几个量之间的关系” 首先来研究当温度( T )保持不变时，体积( V )和压强( p )之间的关系1气体在_不变的状态下，发生的变化叫做等温变化
2、2一定质量的气体，在_不变的情况下，_与_成反比3在温度不变的条件下，一定质量的气体体积为V1时，压强为p1，体积为V2时，压强为p2，则它们的关系表达式是_温度温度 压强体积p1 V1 p2 V24一定质量的气体在等温过程中的PV图上是一条_线，这种等温过程的图线称为_双曲 等温线玻意耳定律1一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比这一定律叫做玻意耳定律其表达式为：p1 V1 p2 V2 或 pV C(常量)；2适应条件：一定质量的气体；温度不变且不太低，压强不太大3微观解释：在温度不变时，分子平均动能保持不变，气体分子对器壁的撞击作用力大小不变，当体积减小时，单位体积内气体
3、分子个数增大，单位时间内作用的次数也增多，所以压强增大；反之，当体积增大时，压强减小一定质量的气体处于一个平衡态，就有对应的T、p、V，在从一个平衡态到另一个平衡态的过程中，如果温度T不变，p、V的变化则遵循玻意耳定律 一球体装有一定质量的气体，发生等温变化，如果球体的半径减少为原来的时，则气体压强变为原来的时，则气体压强变为原来的()A. 倍 B2倍 C4倍 D8倍解析：球体半径减少为原来的 时，其体积V则变为原来的 ，由玻意耳定律pVC(常量)可知，压强p变为原来的8倍，D正确答案：D课堂训练1如图所示，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
4、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()A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，压强变小解析：由图可知空气被封闭在细管内，水面升高时，根据玻意耳定律，气体压强增大，气体体积减小答案：B气体等温变化的pV图线一定质量的气体发生等温变化时的pV图象如图所示(不同温度下的两条等级温线)(1)平滑的曲线是双曲线的一段，反映了在等温情况下，一定质量的气体的压强跟体积成反比的规律(2)曲线上的每一个点代表一定质量的气体的一个状态(3)曲线表示了一定质量的气体，从一个状态过渡到另一个状态的过程，是一个等温过程，因此这条曲线也称等温线(4
5、)图线上的点和横轴纵轴的连线所围成的面积应该是相等的，因此某一点和横轴与纵轴连线的面积就反映了气体的温度(5)离坐标轴越远的图线，表示pV的积越大，气体温度越高，图中T2T1. 如图所示，图线是一定质量的气体的两条等温线，则下列说法错误的是()A从图线可以看出，一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成反比B一定质量的气体，在不同温度下的等温线是不同的C由图可知温度T2T1D由图可知温度T1T2解析：根据等温线的物理意义可知，A、 B选项正确；气体温度越高，图线离坐标轴越远，T2T1，C正确，D错误答案：D课堂训练2（双选)如图所示，一定质量的气体在不同温度下的两条p 图线，由图可知()A
6、一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成正比 B一定质量的气体在发生等温变化时，其p 线图象的延长线经过坐标原点C由图可知温度T1T2D由图可知温度T2T1利用玻意耳定律解决实际问题解题步骤：(1)审清题意、确定研究对象、判断是否符合玻意耳定律应用条件(m一定的气体，T不变)(2)分析气体状态变化过程，找到初、末态各参量，并统一单位(可以不是国际单位制)(3)列方程求解(考虑结果的合理性) 在一个标准大气压下的湖面，一个气泡由湖面下20 m深处上升到湖面下10 m深处，它的体积约变为原来的体积的(温度不变，水的密度为1.0103 kg/m3，g取10 m/s2)()A3倍 B2倍 C1.
7、5倍 D0.7倍解析：因每10 m水柱产生的压强约等于1个标准大气压，以气泡为研究对象，利用玻意耳定律p1 V1 p2 V2，课堂训练3.如图所示，一端开口，水平放置的长为30 cm的玻璃管内有一段8 cm长汞柱封住21 cm的空气柱，现将玻璃管缓慢地竖直并开口向上放置，则空气柱长度变为多少？(外界为标准大气压)玻1(双选）一定质量的气体在发生等温变化时，下列物理量发生变化的是()A气体的压强B单位体积内的分子数C分子的平均速率 D分子的总数解析：一定质量的气体在发生等温变化时，p 和V都要发生变化，体积V发生变化单位体积内的分子数改变，A、B正确；温度不变，分子的平均动能不变，分子的平均速率
8、不发生变化，C错误；质量一定，分子的总数不变，D错误答案：AB2（双选)一个开口玻璃瓶内有空气，现将瓶口向下按入水中，在水面下5 m深处恰能保持静止不动，下列说法中正确的是()A将瓶稍向下按，放手后又回到原来位置B将瓶稍向下按，放手后加速下沉C将瓶稍向上提，放手后又回到原处D将瓶稍向上提，放手后加速上升解析：瓶保持静止不动，浮力与重力平衡：mggV，由玻意耳定律知，将瓶按下后，p增大而V减小，mggV，故放手后加速下沉同样道理，D选项也正确. 答案：BD3下面各图线中，p表示压强，V表示体积，T为热力学温度，t为摄氏温度不能正确描述一定质量的气体发生等温变化的是()解析：由等温变化的pV图线和
9、p 图线的特点可知A 、B正确，C错误；D中是pT图线，D也体现出温度不变，D正确答案：C4.如图所示，开口向下插入水银槽的玻璃管内封闭着长为H的空气柱，管内外水银高度差为h，若缓慢向上提起玻璃管(管口未离开槽内水银面)，H和h的变化情况是()Ah和H都增大Bh和H都减小Ch增大，H减小Dh减小，H增大解析：根据玻意耳定律，假设上提时水银柱不动，则封闭气体压强减小，为维持平衡，则水银柱在大气压的作用下上升，h增大；而封闭气体由于压强减小，体积增大，即H增大，A正确答案：A5一定质量的气体由状态A变到状态B的过程如图所示，A、B位于同一双曲线上，则此变化过程中，温度()A一直下降B先上升后下降
10、C先下降后上升D一直上升 解析：可作出过直线AB上各点的等温线与过A、B两点的等温线进行比较，图线离坐标轴越远，气体温度越高，可得沿直线AB的变化中，温度先上升后下降，最后TBTA.B正确答案：B6（双选）如图所示，一定质量的气体等温线上两点的压强、体积和温度如图所示，下列表达式正确的是()Ap1 V1 p2 V2 Bp1 V2 p2 V1CT1T2 DT1T解析：一定质量的气体等温变化过程中，压强跟体积成反比，由两状态对应的压强(p1 和p2)和体积(V2和V1)可知A错误，B正确，同一图线上各状态温度是相等的，C正确，D错误答案：BC7一定质量的理想气体，压强为3 atm，保持温度不变，当
11、压强减小2 atm时，体积变化4 L，则该气体原来的体积为()A4/3 L B2 LC8/3 L D8 L解析：由玻意耳定律p1 V1 p2 V2，得：3 V11 (V14)，解得V12 L. 答案：B8竖直倒立的U形玻璃管一端封闭，另一端开口向下，如图所示，用水银柱封闭一定质量的气体，在保持温度不变的情况下，假设在管子的K处钻一小孔，则管内被封闭的气体压强p和气体体积V变化的情况为()Ap、V都不变BV增大，p减小CV减小，p增大 D无法确定解析：在管子的K处钻一小孔，导致封闭气体的压强增大，由玻意耳定律，气体体积减小C正确答案：C9. （2012上海卷）如图，长L=100cm，粗细均匀的玻
12、璃管一端封闭.水平放置时，长L0=50cm的空气柱被水银柱封住，水银柱长h=30cm.将玻璃管缓慢地转到开口向下和竖直位置，然后竖直插入水银槽，插入后有h=15cm的水银柱进入玻璃管.设整个过程中温度始终保持不变，大气压强p0=75cmHg.求：（1）插入水银槽后管内气体的压强p；（2）管口距水银槽液面的距离H.解析：（1）设当转到竖直位置时，水银恰好未流出，管截面积为S，此时气柱长度l=70cm.由玻意耳定律p=p0L0/l=53.6cmHg，由于p+gh=83.6cmHg，大于p0，水银必有流出，设管内此时水银柱长为x，由玻意耳定律p0SL0=（p0gx）S（Lx），解得x=25cm，设插
13、入槽内后管内气柱长为L，由题设条件得，L=L（x+h）=60cm，由玻意耳定律，插入后压强p=p0L0/L=62.5 cmHg.（2）设管内外水银面高度差为h，h=7562.5=12.5 cm，管口距槽内水银面距离H=LLh=27.5cm. 答案：（1）62.5cmHg（2）27.5cm10. （2011海南卷）如图，容积为V1的容器内充有压缩空气.容器与水银压强计相连，压强计左右两管下部由软胶管相连.气阀关闭时，两管中水银面等高，左管中水银面上方到气阀之间空气的体积为V2.打开气阀，左管中水银面下降；缓慢地向上提右管，使左管中水银面回到原来高度，此时右管与左管中水银面的高度差为h.已知水银的密度为，大气压强为p0，重力加速度为g；空气可视为理想气体，其温度不变.求气阀打开前容器中压缩空气的压强p1.解析：由玻意耳定律得p1V1+p0V2=（p0+gh）（V1+V2）求出：答案：