(共35张PPT)
第5节 气体实验定律
第1课时 玻意耳定律及其应用
学习任务一 对玻意耳定律的理解及应用
学习任务二 气体等温变化的图像及图像
备用习题
随堂巩固
学习任务一 对玻意耳定律的理解及应用
［教材链接］ 阅读教材,完成下列填空:
1.玻意耳定律
(1) 内容：一定质量的气体，在______保持不变的条件下，压强与体积成______.
(2) 公式：______或
.
(3) 条件：气体的______一定，______保持不变.
温度
反比
质量
温度
2.微观解释
从微观角度看，一定质量的气体分子总数不变.温度保持不变时，分子__________保持不变.当气体体积减小时，单位体积内的分子数______，气体的压强也就增大；当气体体积增大时，单位体积内的分子数______，气体的压强也就减小.
平均动能
增多
减少
［科学探究］ 如图所示，当我们用力挤压气球时，气球的体积减小，这时气球很容易发生“爆炸”，你能说出其中的道理吗？
[答案] 气球的体积减小时，封闭在气球内的气体的压强就会增大，当气体压强增大到一定的程度就会撑爆气球
例1 [2024·广西桂林三中月考] 一定质量的某种气体温度不变,体积为
时,压强为
,当体积变成
时,压强为( )
A.
B.
C.
D.
[解析] 设体积变成
时气体的压强为
,由玻意耳定律可得
,解得
,故选B.
√
例2 如图所示,一个上下都与大气相通的直圆筒,内部横截面积为
,中间用两个活塞
和
密闭一定质量的气体.
、
都可沿圆筒无摩擦地上下滑动,且不漏气.
的质量不计,
的质量为
,并与一劲度系数为
的较长的弹簧相连.已知大气压
,平衡时两活塞之间的距离
[答案]
,现用力压
,使之缓慢向下移动一段距离后,保持平衡.此时用于压
的力
,求活塞
下移的距离.
[解析] 设活塞
下移距离为
,活塞
下移的距离为
,对圆筒中的气体
初状态
，
末状态
，
由玻意耳定律得
即
根据胡克定律有
联立解得
例3 [2024·泉州一中月考] 如图所示,一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置.玻璃管的下部封有长
的空气柱,中间有一段长为
的水银柱,上部空气柱的长度
.已知大气压强为
.现将一活塞(图中未画出)从玻璃管开口处缓缓往下推,使管下部空气柱长度变为
.假设活塞下推过程中没有漏气,求活塞下推的距离.
[答案]
[解析] 以
为压强单位,设玻璃管的横截面积为
,在活塞下推前,玻璃管下部空气柱的压强为
其中
设活塞下推后,下部空气柱的压强为
,由玻意耳定律得
如图,设活塞下推距离为
,则此时玻璃管上部空气柱的长度为
设此时玻璃管上部空气柱的压强为
,则
由玻意耳定律得
联立解得
【要点总结】
应用玻意耳定律解题时的两个误区
误区1:误认为在任何情况下玻意耳定律都成立.只有一定质量的气体在温度不变时,定律成立.
误区2:误认为气体的质量变化时,一定不能用玻意耳定律进行分析.
当气体经历多个质量发生变化的过程时,可以分段应用玻意耳定律列方程,也可以把发生变化的所有气体作为研究对象,保证初、末态的气体的质量、温度不变,应用玻意耳定律列方程.
学习任务二 气体等温变化的图像及图像
［物理观念］ 1.在平面直角坐标系中，气体的压强
随体积
的变化关系如图所示，图线的形状为________，它描述的是温度不变时的
关系，称为等温线.
双曲线
2.一定质量的气体，不同温度下的等温线是________.
不同的
3.如图所示为一定质量的气体在不同温度下的
图线，
和
哪一个大？为什么？
[答案]
.一定质量的气体，温度越高，气体压强与体积的乘积必然越大，在
图像上的等温线离坐标原点越远.
4.如图所示为一定质量的气体在不同温度下的
图线，
和
哪一个大？为什么？
[答案]
.直线的斜率表示
与
的乘积，斜率越大，
与
乘积越大，温度越高.
例4 (多选)如图所示，
表示一定质量的某种气体状态变
化的过程，则下列说法正确的是( )
A.
是一个等温过程
B.
是一个等温过程
C.
D.
过程中，气体体积增大、压强减小、温度不变
√
√
[解析]
是一个等温过程，A正确；
图线斜率越大，温度越高，则
，故A到B温度升高，B、C错误；
是一个等温过程，
增大，
减小，D正确.
例5 如图所示是一定质量的某种气体状态变化的
图像，气体由状态
变化到状态
的过程中，关于气体的温度和分子平均速率的变化情况，下列说法正确的是( )
A.都一直保持不变 B.温度先升高后降低
C.温度先降低后升高 D.平均速率先减小后增大
√
[解析] 由题图可知
，所以A、B两状态的温度相等，在同一等温线上，可在
图上作出等温线，如图所示.
由于离原点越远的等温线温度越高，所以从状态A到状态B温度应先升高后降低，分子平均速率先增大后减小，故选B.
1.如图,密封的桶装薯片从上海带到拉萨后盖子凸起.若两地温度相同,则桶内的气体压强p和分子平均动能Ek的变化情况是( )
A.p增大、Ek增大
B.p增大、Ek不变
C.p减小、Ek增大
D.p减小、Ek不变
√
[解析]两地温度相同,则分子平均动能不变;由玻意耳定律可知桶内气体体积增大压强减小,故选D.
2.如图所示,粗细均匀两端开口的U形玻璃管,管内注入一定量的水银,但在其中封闭了一段空气柱,其长度为l.在空气柱上面的一段水银柱长为h1,空气柱下面的水银面与左管水银面相差为h2.若往管内加入适量水银(水银没有溢出),则( )
A.水银加入右管,l变短,h2变大
B.水银加入左管,l不变,h2变大
C.水银加入右管,l变短,h2不变
D.水银加入左管,l变短,h2变大
√
[解析]以右侧管中封闭气体作为研究对象,根据同一液面处压强相等知,封闭气体压强为p=p0+ρgh1,左侧水银柱根据连通器的原理可得p=p0+ρgh2,联立可知h1=h2,故无论在左管或右管加入水银,平衡后都有h1=h2,水银加入右管, h1变大,则h2变大,加入水银后,封闭气体的压强变大,而温度不变,由pV=nRT可知体积变小,则l变短,故A正确,C错误;当水银加入左管时,h1不变,则h2不变,空气柱压强不变,而温度不变,由pV=nRT可知体积不变,则l不变,故B、D错误.
3.如图甲、乙、丙所示,三根完全相同的玻璃管,上端开口,管内用相同长度的水银柱封闭着质量相等的同种气体.已知图甲玻璃管沿倾角为30°的光滑斜面以某一初速度上滑,图乙玻璃管由静止自由下落,图丙玻璃管放在水平转台上开口向内做匀速圆周运动,设三根玻璃管内的气体长度分别为L1、L2、L3,则三个管内的气体长度关系是( )
A.L1
L3
C.L2√
[解析]设大气压强为p0,对图甲中的玻璃管,它沿斜面向上做匀减速直线运动,设加速度大小为a1,以水银柱为研究对象,根据牛顿第二定律得p0S+mgsin 30°-p1S=ma1,以水银柱和玻璃管为整体,根据牛顿第二定律有Mgsin 30°=Ma1,联立解得p1=p0,对图乙中的玻璃管,它由静止向下做匀加速直线运动,设其加速度大小为a2,以水银柱为研究对象,根据牛顿第二定律得p0S+mg-p2S=ma2,以水银柱和玻璃管为整体,根据牛顿第二定律有Mg=Ma2,联立解得p2=p0,对图丙中的玻璃管,它在水平转台上做匀速圆周运动,以水银柱为研究对象得p3S-p0S=ma,则p3>p0,综上可得p1=p2=p0L3,故B项正确,A、C、D三项错误.
4.血压仪由加压气囊、臂带、压强计等构成,如图所示.加压气囊可将外界空气充入臂带,压强计示数为臂带内气体的压强与大气压强的差值,充气前臂带内气体压强为大气压强,体积为60 cm3;每次挤压气囊都能将60 cm3的外界空气充入臂带中,经N次充气后,压强计臂带内气体体积变为250 cm3,压强计示数为150 mmHg.已知大气压强等于750 mmHg,气体温度不变.忽略细管和压强计内的气体体积.则N等于( )
A.3 B.4
C.5 D.6
√
[解析]根据题意可知,初状态气体的压强为p0=750 mmHg=75 cmHg,体积为V0=60(N+1) cm3,末状态气体的压强为p1=p0+150 mmHg=90 cmHg,体积为V1=250 cm3,由于气体温度不变,由玻意耳定律有p0V0=p1V1,解得N=4,故选B.
5.某科技馆电梯侧壁上竖直固定一个粗细均匀带有刻度的玻璃管,玻璃管上端开口,下端用汞柱封闭一定质量的气体.电梯静止时,汞柱位置如图甲所示;电梯匀变速启动阶段,汞柱位置如图乙所示.已知大气压强p0=75 cmHg,重力加速度g取10 m/s2,假定气体温度保持不变,求电梯启动时的加速度.
[答案]0.5 m/s2,方向竖直向上
[解析]设玻璃管横截面积为S,空气柱前后体积、压强分别为 V1、V2、p1、p2,汞柱的质量为m,密度为ρ,由题意得p1=p0+ph=95 cmHg,V1=l1S,V2=l2S,根据玻意耳定律得p1V1=p2V2,解得p2=96 cmHg,对汞柱受力分析,由牛顿第二定律得(规定竖直向上为正方向),p2S-mg-p0S=ma,m=ρSh,p0=75 cmHg,p2=96 cmHg,mg=20 cmHg·S,得a=0.5 m/s2,方向竖直向上.
【要点总结】
1.不同的等温线温度不同,越靠近原点的等温线温度越低,越远离原点的等温线温度越高.
2.由不同等温线的分布情况可以判断温度的高低.
1.(对玻意耳定律的理解)[2024·福州二中月考] 放暑假了,小明带弟弟去湖边游玩,弟弟看到湖水中鱼儿吐出小气泡,非常开心.小明回家后,给弟弟画了一幅鱼儿在水中吐气泡的图.若湖水的温度恒定不变,
不对
气泡上升过程中,温度不变,气泡内气体压强不断减小,体积不断增大
你认为他画得______(选填“对”或“不对”),原因是:_____________________________________________________________(请运用物理知识简要说明).
[解析] 由于湖水的温度恒定不变,根据等温变化的规律,即,可知越靠近水面,压强越小,则气泡的体积越大.
2.(气体等温变化的图像)(多选)如图所示是一定质量的气体由状态变到状态再变到状态的过程,、两点在同一条双曲线上,则此变化过程中( )
A.从到的过程温度升高
B.从到的过程温度升高
C.从到再到的过程温度先降低再升高
D.、两点的温度相等
√
√
[解析] 作出过B点的等温线如图所示,可知,故从A到B的过程温度升高,A正确;从B到C的过程温度降低,B错误;从A到B再到C的过程温度先升高后降低,C错误;A、C两点在同一等温线上,温度相同,D正确.
3.(玻意耳定律的应用)如图所示,水平地面上放置两个完全相同的气缸和活塞,活塞上各放一个质量为的物块.活塞光滑,横截面积为,离气缸底部距离均为.右边气缸底部有一个杂物,此时两个气缸都处于静止状态.气缸开口向上且足够高,活塞质量不计.现都取走物块,待活塞重新静止,设气体温度保持不变,外界大气压为,重力加速度为,则左边活塞移动的距离为____,右边活塞移动的距离______(选填“大于”“等于”或“小于”)左侧活塞移动的距离.
小于
[解析] 初始状态下两气缸中气体的压强均为,活塞重新静止后两气缸中气体的压强均为,设左边活塞移动的距离为,则根据玻意耳定律可得,联立以上两式解得,设右边气缸中杂物的体积为,右边活塞移动的距离为,则根据玻意耳定律有,解得,故.第5节 气体实验定律
第1课时 玻意耳定律及其应用
[教材链接] 1.(1)温度 反比 (2)p∝ (3)质量 温度
2.平均动能 增多 减少
[科学探究] 气球的体积减小时,封闭在气球内的气体的压强就会增大,当气体压强增大到一定的程度就会撑爆气球
例1 B [解析] 设体积变成2V时气体的压强为p1,由玻意耳定律可得pV=p1·2V,解得p1=,故选B.
例2 0.3 m
[解析] 设活塞A下移距离为l,活塞B下移的距离为x,对圆筒中的气体
初状态p1=p0,V1=l0S
末状态p2=p0+,V2=(l0+x-l)S
由玻意耳定律得p1V1=p2V2
即p0l0S=(p0+)·(l0+x-l)·S
根据胡克定律有F=kx
联立解得l=0.3 m
例3 15.0 cm
[解析] 以cmHg为压强单位,设玻璃管的横截面积为S,在活塞下推前,玻璃管下部空气柱的压强为p1=p0+p2
其中p2=25.0 cmHg
设活塞下推后,下部空气柱的压强为p1',由玻意耳定律得p1l1S=p1'l1'S
如图,设活塞下推距离为Δl,则此时玻璃管上部空气柱的长度为l3'=l3+l1-l1'-Δl
设此时玻璃管上部空气柱的压强为p3',则p3'=p1'-p2
由玻意耳定律得p0l3S=p3'l3'S
联立解得Δl=15.0 cm
[物理观念] 1.双曲线
2.不同的
3.T2.一定质量的气体,温度越高,气体压强与体积的乘积必然越大,在p-V图像上的等温线离坐标原点越远.
4.T2.直线的斜率表示p与V的乘积,斜率越大,p与V乘积越大,温度越高.
例4 AD [解析] D→A是一个等温过程,A正确;p-图线斜率越大,温度越高,则T2>T1,故A到B温度升高,B、C错误;B→C是一个等温过程,V增大,p减小,D正确.
例5 B [解析] 由题图可知pAVA=pBVB,所以A、B两状态的温度相等,在同一等温线上,可在p-V图上作出等温线,如图所示.由于离原点越远的等温线温度越高,所以从状态A到状态B温度应先升高后降低,分子平均速率先增大后减小,故选B.
随堂巩固
1.不对 气泡上升过程中,温度不变,气泡内气体压强不断减小,体积不断增大
[解析] 由于湖水的温度恒定不变,根据等温变化的规律,即p1V1=p2V2,可知越靠近水面,压强越小,则气泡的体积越大.
2.AD [解析] 作出过B点的等温线如图所示,可知TB>TA=TC,故从A到B的过程温度升高,A正确;从B到C的过程温度降低,B错误;从A到B再到C的过程温度先升高后降低,C错误;A、C两点在同一等温线上,温度相同,D正确.
3. 小于
[解析] 初始状态下两气缸中气体的压强均为p1=p0+,活塞重新静止后两气缸中气体的压强均为p0,设左边活塞移动的距离为Δl,则根据玻意耳定律可得p1lS=p0(l+Δl)S,联立以上两式解得Δl=,设右边气缸中杂物A的体积为V0,右边活塞移动的距离为Δl',则根据玻意耳定律有p1(Sl-V0)=p0[(l+Δl')S-V0],解得Δl'=-,故Δl'<Δl.第5节 气体实验定律
第1课时 玻意耳定律及其应用
1.C [解析] 气体发生等温变化,根据玻意耳定律可知其压强和体积的乘积不变,所以若气体体积增大为原来的2倍,则压强变为原来的,故C正确.
2.BC [解析] 温度是分子平均动能的标志,由于温度不变,气体质量是一定的,分子总数不变,故分子的平均动能不变,故A、D错误;据玻意耳定律得p1V1=2p1V2,得V2=V1,ρ1=,ρ2=,则ρ2=2ρ1,故B、C正确.
3.B [解析] 设活塞和沙漏的总质量为m,则对活塞和沙漏整体分析可知pS+mg=p0S,则当m减小时,p增大;根据玻意耳定律pV=C可知,体积减小,故选B.
4.D [解析] 设大气压强为p0,A管内原来空气柱长度为l,横截面积为S,根据题意可得p0=p1=72 cmHg,V1=lS,抽尽B管上面的空气,则A管内空气柱压强为p2=18 cmHg,体积为V2=(l+9 cm)S,由玻意耳定律得p1V1=p2V2,解得l=3 cm,故A、B、C错误,D正确.
5.AB [解析] 选项A图中可以直接看出温度不变;B图说明p∝,即pV为常量,是等温过程;C图横坐标为温度,不是等温变化;D图的p-V图线不是双曲线,故不是等温线,故选A、B.
6.B [解析] △OBC的面积S2=BC·OC=pBVB,同理,△OAD的面积S1=pAVA,根据玻意耳定律pAVA=pBVB,可知两个三角形面积相等,故B正确.
7.AD [解析] 由题意知,p-V图像为双曲线的一支,同一图像上任意一点横、纵坐标的乘积为定值,温度越高,压强与体积的乘积就越大,等温线离原点越远,比较可得A、B两个状态在同一条等温线上,所以这两个状态的温度相同,即tA=tB,同理可得tC=tD,A正确,C错误;B和C两个状态分别在两条等温线上,所以B和C的温度不相等,B错误;同一p-V图像中的等温线,越靠近坐标原点表示的温度越低,故有tA=tB8.C [解析] 一定质量的气体状态发生变化,满足玻意耳定律,说明气体温度不变化,温度是分子平均动能的标志,则气体分子的平均动能不变化,故A、B错误;一定质量的气体分子总数一定,根据玻意耳定律,压强增大,体积减小,故分子的密集程度增大,分子之间的平均距离变小,故C正确,D错误.
9.A [解析] 设玻璃管横截面积为S,初态,左管封闭气体的压强为p1=75 cmHg-25 cmHg=50 cmHg,体积V1=30S(cm3),当两侧管内水银面相平时,设气柱长为L,则气体体积为V2=LS,压强p2=75 cmHg,由玻意耳定律可得p1V1=p2V2,联立解得L=20 cm,故A正确,B、C、D错误.
10.C [解析] 气缸导热且外界温度不变,则缸内气体的温度不变,则气缸内分子平均动能不变,选项A错误;气缸内气体体积减小,则气体分子数密度增大,选项B错误;加沙子之前气体压强p1=p0+,加沙子之后气体压强p2=p0+,根据玻意耳定律,有p1LS=p2·S,联立解得沙子的质量M=+m,选项C正确;若使活塞下移,则由玻意耳定律有p1LS=p3·S,p3=p0+,解得M'=2+m=4M,选项D错误.
11.0.5 m/s2,方向竖直向上
[解析] 设玻璃管横截面积为S,空气柱前后体积、压强分别为 V1、V2、p1、p2,汞柱的质量为m,密度为ρ,由题意得p1=p0+ph=95 cmHg,V1=l1S,V2=l2S
根据玻意耳定律得p1V1=p2V2,解得p2=96 cmHg
对汞柱受力分析,由牛顿第二定律得(规定竖直向上为正方向),p2S-mg-p0S=ma,m=ρSh,p0=ρgh0,p2=ρgh2,解得a=0.5 m/s2,方向竖直向上
12.l0
[解析] 设悬挂时空气柱长为l1,选取气缸内封闭的气体为研究对象,气体发生等温变化
初始状态:p1=p0,V1=l0S
悬挂时对气缸进行受力分析(如图)
由平衡条件得p0S=p2S+mg
整理得p2=p0-
末状态:p2=p0-,V2=l1S
由玻意耳定律知p1V1=p2V2
由以上各式得l1=l0
13.C [解析] 当活塞被轻弹簧拉住时,气缸内气体的压强为p1,对气缸根据平衡条件有p1S+Mgsin θ=p0S,当气缸被轻弹簧拉住时,设气缸内气体的压强为p2,对活塞根据平衡条件有p2S+mgsin θ=p0S,缸内气体做等温变化,根据玻意耳定律有p1l1S=p2l2S,解得M≈3.5m,所以C正确,A、B、D错误.第5节 气体实验定律
第1课时 玻意耳定律及其应用
学习任务一 对玻意耳定律的理解及应用
[教材链接] 阅读教材,完成下列填空:
1.玻意耳定律
(1)内容:一定质量的气体,在 保持不变的条件下,压强与体积成 .
(2)公式: 或p1V1=p2V2.
(3)条件:气体的 一定, 保持不变.
2.微观解释
从微观角度看,一定质量的气体分子总数不变.温度保持不变时,分子 保持不变.当气体体积减小时,单位体积内的分子数 ,气体的压强也就增大;当气体体积增大时,单位体积内的分子数 ,气体的压强也就减小.
[科学探究] 如图所示,当我们用力挤压气球时,气球的体积减小,这时气球很容易发生“爆炸”,你能说出其中的道理吗
例1 [2024·广西桂林三中月考] 一定质量的某种气体温度不变,体积为V时,压强为p,当体积变成2V时,压强为 ( )
A.2p B. C.4p D.
[反思感悟]
例2 如图所示,一个上下都与大气相通的直圆筒,内部横截面积为S=0.01 m2,中间用两个活塞A和B密闭一定质量的气体.A、B都可沿圆筒无摩擦地上下滑动,且不漏气.A的质量不计,B的质量为M,并与一劲度系数为k=5×103 N/m的较长的弹簧相连.已知大气压p0=1×105 Pa,平衡时两活塞之间的距离l0=0.6 m,现用力压A,使之缓慢向下移动一段距离后,保持平衡.此时用于压A的力F=500 N,求活塞A下移的距离.
例3 [2024·泉州一中月考] 如图所示,一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置.玻璃管的下部封有长l1=25.0 cm的空气柱,中间有一段长为l2=25.0 cm的水银柱,上部空气柱的长度l3=40.0 cm.已知大气压强为p0=75.0 cmHg.现将一活塞(图中未画出)从玻璃管开口处缓缓往下推,使管下部空气柱长度变为l1'=20.0 cm.假设活塞下推过程中没有漏气,求活塞下推的距离.
【要点总结】
应用玻意耳定律解题时的两个误区
误区1:误认为在任何情况下玻意耳定律都成立.只有一定质量的气体在温度不变时,定律成立.
误区2:误认为气体的质量变化时,一定不能用玻意耳定律进行分析.
当气体经历多个质量发生变化的过程时,可以分段应用玻意耳定律列方程,也可以把发生变化的所有气体作为研究对象,保证初、末态的气体的质量、温度不变,应用玻意耳定律列方程.
学习任务二 气体等温变化的p-V图像及p-图像
[物理观念]
1.在平面直角坐标系中,气体的压强p随体积V的变化关系如图所示,图线的形状为 ,它描述的是温度不变时的p-V关系,称为等温线.
2.一定质量的气体,不同温度下的等温线是 .
3.如图所示为一定质量的气体在不同温度下的p-V图线,T1和T2哪一个大 为什么
4.如图所示为一定质量的气体在不同温度下的p-图线,T1和T2哪一个大 为什么
例4 (多选)如图所示,D→A→B→C表示一定质量的某种气体状态变化的过程,则下列说法正确的是 ( )
A.D→A是一个等温过程
B.A→B是一个等温过程
C.T1>T2
D.B→C过程中,气体体积增大、压强减小、温度不变
[反思感悟]
例5 如图所示是一定质量的某种气体状态变化的p-V图像,气体由状态A变化到状态B的过程中,关于气体的温度和分子平均速率的变化情况,下列说法正确的是 ( )
A.都一直保持不变
B.温度先升高后降低
C.温度先降低后升高
D.平均速率先减小后增大
[反思感悟]
【要点总结】
1.不同的等温线温度不同,越靠近原点的等温线温度越低,越远离原点的等温线温度越高.
2.由不同等温线的分布情况可以判断温度的高低.
(对玻意耳定律的理解)[2024·福州二中月考] 放暑假了,小明带弟弟去湖边游玩,弟弟看到湖水中鱼儿吐出小气泡,非常开心.小明回家后,给弟弟画了一幅鱼儿在水中吐气泡的图.若湖水的温度恒定不变,你认为他画得 (选填“对”或“不对”),原因是:
(请运用物理知识简要说明).
2.(气体等温变化的图像)(多选)如图所示是一定质量的气体由状态A变到状态B再变到状态C的过程,A、C两点在同一条双曲线上,则此变化过程中 ( )
A.从A到B的过程温度升高
B.从B到C的过程温度升高
C.从A到B再到C的过程温度先降低再升高
D.A、C两点的温度相等
3.(玻意耳定律的应用)如图所示,水平地面上放置两个完全相同的气缸和活塞,活塞上各放一个质量为m的物块.活塞光滑,横截面积为S,离气缸底部距离均为l.右边气缸底部有一个杂物A,此时两个气缸都处于静止状态.气缸开口向上且足够高,活塞质量不计.现都取走物块,待活塞重新静止,设气体温度保持不变,外界大气压为p0,重力加速度为g,则左边活塞移动的距离为 ,右边活塞移动的距离 (选填“大于”“等于”或“小于”)左侧活塞移动的距离. 第5节 气体实验定律
第1课时 玻意耳定律及其应用建议用时:40分钟
◆ 知识点一 玻意耳定律及其简单应用
1.一定质量的气体发生等温变化时,若体积增大为原来的2倍,则压强与原来的压强的比值为 ( )
A.2 B.1 C. D.
2.(多选)一定质量的气体,在温度不变的条件下,将其压强变为原来的2倍,则下列说法正确的是 ( )
A.气体分子的平均动能增大
B.气体的密度变为原来的2倍
C.气体的体积变为原来的一半
D.气体的分子总数变为原来的2倍
3.[2024·北京通州区期中] 如图所示,气缸倒挂在天花板上,用光滑的活塞密封一定量的气体,活塞下悬挂一个沙漏,保持温度不变,在沙缓慢漏出的过程中,气体的( )
A.压强变大,体积变大
B.压强变大,体积变小
C.压强变小,体积变大
D.压强变小,体积变小
4.如图所示,一端封闭、一端开口、横截面积相同的U形管AB,管内灌有水银,两管内水银面高度相等,管A内封有一定质量的气体,气体压强为72 cmHg.今将开口端B接到抽气机上,抽尽B管上面的空气,结果两水银柱产生18 cm的高度差,则A管内原来空气柱长度为 ( )
A.18 cm B.12 cm C.6 cm D.3 cm
◆ 知识点二 气体等温变化的p-V图像及p-图像
5.(多选)下列选项图中,p表示压强,V表示体积,T表示热力学温度,各图中正确描述一定质量的气体发生等温变化的是 ( )
A B
C D
6.[2024·厦门一中月考] 如图是一定质量的某种气体在p-V 图中的等温线,A、B是等温线上的两点,△OAD和△OBC的面积分别为S1和S2,则 ( )
A.S1>S2 B.S1=S2
C.S17.(多选)如图为一定质量的某种气体的两条p-V图线,两曲线均为双曲线的一部分,则下列关于各状态温度的关系式正确的是(A、B、C、D为四个状态)( )
A.tA=tB
B.tB=tC
C.tC>tD
D.tD>tA
8.一定质量的气体状态发生变化,满足玻意耳定律,若气体压强增大,下列说法正确的是 ( )
A.分子的平均动能增大
B.分子的平均动能减小
C.分子的密集程度增大
D.分子之间的平均距离增大
9.[2024·吉林四平期末] 如图所示,两根粗细相同的玻璃管下端用橡皮管相连,左管内封有一段长30 cm的气体,右管开口,左管水银面比右管内水银面高25 cm,大气压强为75 cmHg,现移动右侧玻璃管,使两侧管内水银面相平,此时气体柱的长度为 ( )
A.20 cm B.25 cm
C.40 cm D.45 cm
10.[2024·福州一中月考] 如图所示,气缸内用厚度不计、质量为m的活塞封闭一定质量的气体,活塞横截面积为S,到气缸底部距离为L,活塞与气缸壁间的摩擦不计,气缸导热性能良好,现缓慢地在活塞上加一定质量的细沙,活塞下移达到稳定,环境温度保持不变,大气压强为p0,重力加速度为g,则 ( )
A.气缸内分子平均动能增大
B.气缸内气体分子数密度减小
C.细沙质量为+m
D.若使活塞下移,所加细沙质量是活塞下移所加细沙质量的2倍
11.某科技馆电梯侧壁上竖直固定一个粗细均匀带有刻度的玻璃管,玻璃管上端开口,下端用汞柱封闭一定质量的气体.电梯静止时,汞柱位置如图甲所示;电梯匀变速启动阶段,汞柱位置如图乙所示.已知大气压强p0=75 cmHg,重力加速度g取10 m/s2,假定气体温度保持不变,求电梯启动时的加速度.
12.今有一质量为m的气缸,用活塞封着一定质量的气体,当气缸水平横放时,气缸内空气柱长为l0(图甲),现把活塞按如图乙所示悬挂,气缸悬在空中保持静止.求此时气缸内空气柱长度为多少 已知大气压为p0,活塞的横截面积为S,重力加速度为g,它与气缸之间无摩擦且不漏气,气体温度保持不变.
13.[2024·河北衡水一中月考] 如图所示,在倾角θ=37°的光滑斜面上,放置一个带有活塞A的导热气缸B,活塞与气缸壁之间无摩擦,当活塞A用轻弹簧拉住时活塞到气缸底部的距离为l1;当让气缸B开口向下、气缸底部被轻弹簧拉住时,活塞到气缸底部的距离为l2,并测得l2=0.8l1.已知活塞的质量为m,重力加速度为g,大气压强p0与气缸横截面积S的乘积p0S=8mg,操作过程中环境温度不变,轻弹簧平行于斜面,sin 37°=0.6.则气缸的质量M为 ( )
A.m B.2.6m C.3.5m D.3.9m