第二章第三节：气体的等压变化和等容变化1 学案—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修三word版含部分答案

预习案
【自主学习】
阅读教材26页-27页，大约需要10分钟，读后请思考：
1.什么叫气体的等压变化？气体的等温变化的规律叫什么规律？其表达式是什么？
2. 什么叫气体的等容变化？气体的等容变化的规律叫什么规律？其表达式是什么？
【学始于疑】（请将预习中不能解决的问题记录下来，供课堂解决。）
课堂案
例1：教材30页第1题
例2：教材30页第3题
总结解题步骤：
课堂练习：教材30页第4题
【进阶闯关检测】
A类基础关
1．一定质量的理想气体在等压变化中体积增大了，若气体原来温度为300 K，则温度的变化是(　　)
A．升高450 K B．升高了150 ℃
C．升高了40.5 ℃ D．升高了450 ℃
2．在密封容器中装有某种气体，当温度从323 K升高到373 K时，气体的压强从p1变到p2，则(　　)
A．＝ B．＝ C．＝ D．1<<2
B类能力关
3．如图所示，汽缸中封闭着温度为373 K的空气，一重物用绳索经滑轮跟缸中活塞相连接，且处于平衡状态，这时活塞离汽缸底的高度为10 cm，如果缸内空气的温度变为273 K，求重物将上升的高度是多少？
4．容积为2 L的烧瓶，在压强为1.0×105 Pa时，用塞子塞住，此时温度为27 ℃，当把它加热到127 ℃时，塞子被打开了，稍过一会儿，重新把塞子塞好，停止加热并使它逐渐降温到27 ℃，求：
(1)塞子打开前的最大压强；(2)27 ℃时剩余空气的压强。
C类综合关（选做）
5.教材42页A组第5题
6.教材42页A组第6题
【进阶闯关检测】答案
A类基础关
1．一定质量的理想气体在等压变化中体积增大了，若气体原来温度为300 K，则温度的变化是(　　)
A．升高450 K B．升高了150 ℃
C．升高了40.5 ℃ D．升高了450 ℃
答案　B
解析　根据盖—吕萨克定律，＝，则ΔT＝ΔV＝×V＝150 K，升高150 K和升高150 ℃是等效的，故B正确。
2．在密封容器中装有某种气体，当温度从323 K升高到373 K时，气体的压强从p1变到p2，则(　　)
A．＝ B．＝
C．＝ D．1<<2
答案　C
解析　根据查理定律＝C知＝，得＝＜1，C正确，A、B、D错误。
B类能力关
3．如图所示，汽缸中封闭着温度为373 K的空气，一重物用绳索经滑轮跟缸中活塞相连接，且处于平衡状态，这时活塞离汽缸底的高度为10 cm，如果缸内空气的温度变为273 K，求重物将上升的高度是多少？
答案　2.68 cm
解析　设活塞横截面积为S，质量为m，重物的质量为M，则活塞受到自身重力mg、绳的拉力T＝Mg、大气压力p0S、封闭气体压力pS而平衡，根据平衡条件有pS＋T＝mg＋p0S，可知气体温度变化前后气体的压强p不变，以封闭气体为研究对象，设缸内空气温度由373 K变为273 K时，重物上升的高度为x，则
V1＝S·10 cm，T1＝373 K
V2＝(10 cm－x)S，T2＝273 K
由盖—吕萨克定律有＝
代入数据解得x≈2.68 cm。
4．容积为2 L的烧瓶，在压强为1.0×105 Pa时，用塞子塞住，此时温度为27 ℃，当把它加热到127 ℃时，塞子被打开了，稍过一会儿，重新把塞子塞好，停止加热并使它逐渐降温到27 ℃，求：
(1)塞子打开前的最大压强；
(2)27 ℃时剩余空气的压强。
答案　(1)1.33×105 Pa　(2)0.75×105 Pa
解析　塞子打开前，瓶内气体的状态变化为等容变化。塞子打开后，瓶内有部分气体会逸出，此后应选择瓶中剩余气体为研究对象，再利用查理定律求解。
(1)设塞子打开前的最大压强为p2，选瓶中气体为研究对象，
初态：p1＝1.0×105 Pa，T1＝27 ℃＋273.15 K＝300.15 K
末态：T2＝127 ℃＋273.15 K＝400.15 K
由查理定律可得：
p2＝×p1＝×1.0×105 Pa≈1.33×105 Pa。
(2)设塞子塞紧后，27 ℃时剩余空气的压强为p2′，选瓶中剩余气体为研究对象，
初态：p1′＝1.0×105 Pa，T1′＝400.15 K
末态：T2′＝300.15 K
由查理定律得：
p2′＝×p1′＝×1.0×105 Pa＝0.75×105 Pa。
C类综合关（选做）（见教参）