第二章第三节：气体的等压变化和等容变化2 学案—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修三

预习案
【自主学习】
阅读教材27页-30页，大约需要10分钟，读后请思考：
1. 教材27页的例题中，如果先经过等容过程，变为300K，后经过等温过程变为2m3,结果相同吗？试推导计算式。
2. 什么叫理想气体？
3. 理想气体的状态方程中各字母的含义是什么？
4.如何用分子动理论解释气体实验定律？
【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42页A组第4题。
例2：教材43页A组第7题。
例3：图甲是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的V?T图像。已知气体在状态A时的压强是1.5×105 Pa。
(1)请写出A→B过程中气体压强变化的情形，并根据图像提供的信息，计算图中TA的温度值；
(2)请在图乙坐标系中，作出气体由状态A经过状态B变为状态C的p?T图像，并在图线相应位置上标出字母A、B、C。如果需要计算才能确定有关坐标值，请写出计算过程。
总结解题步骤：
练习1：教材44页B组第4题、
练习2：教材44页B组第7题。
【进阶闯关检测】
A类基础关
1．(多选)关于理想气体，下列说法正确的是(　　)
A．理想气体能严格遵守气体实验定律
B．实际气体在温度不太高、压强不太小的情况下，可看成理想气体
C．实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下，可看成理想气体
D．所有的实际气体在任何情况下，都可以看成理想气体
2．(多选)关于一定质量的理想气体的状态变化，下列说法中正确的是(　　)
A．当压强不变而温度由100 ℃上升到200 ℃时，其体积增大为原来的2倍
B．气体由状态1变到状态2时，一定满足方程＝
C．体积增大到原来的4倍，可能是压强减半，热力学温度加倍
D．压强增大到原来的4倍，可能是体积加倍，热力学温度减半
3．(多选)两个相同的密闭容器中分别装有等质量的同种理想气体，已知容器中气体的压强不相同，则下列判断中正确的是(　　)
A．压强小的容器中气体的温度比较高
B．压强大的容器中气体单位体积内的分子数比较少
C．压强小的容器中气体分子的平均动能比较小
D．压强大的容器中气体分子对器壁单位面积的平均作用力比较大
B类能力关
4．如图所示为0.5 mol某种气体的p?t图线，图中p0为标准大气压。则气体在标准状况下的体积是 L，在B状态时的体积是 L。
C类综合关（选做）
5.如图所示，A、B两容器容积相等，用粗细均匀的细玻璃管连接，两容器内装有不同气体，细管中央有一段水银柱，在两边气体作用下保持平衡时，A中气体的温度为273 K，B中气体的温度为293 K，如果将它们的温度都降低10 K，则水银柱将(　　)
A．向A移动 B．向B移动
C．不动 D．不能确定
例3答案
答案　(1)压强不变　200 K　(2)见解析
解析　(1)由图甲可以看出，A与B的连线的延长线过原点O，所以A→B是一个等压变化的过程，即pA＝pB；根据盖—吕萨克定律可得：＝，所以TA＝·TB＝×300 K＝200 K。
(2)由图甲可知，由B→C是一个等容变化的过程，根据查理定律得：＝，又pB＝pA，
所以pC＝·pB＝pB＝pB＝pA＝×1.5×105 Pa＝2.0×105 Pa。
则可画出气体由状态A→B→C的p?T图像，如图所示。
【进阶闯关检测】答案
A类基础关
1．(多选)关于理想气体，下列说法正确的是(　　)
A．理想气体能严格遵守气体实验定律
B．实际气体在温度不太高、压强不太小的情况下，可看成理想气体
C．实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下，可看成理想气体
D．所有的实际气体在任何情况下，都可以看成理想气体
答案　AC
解析　理想气体是在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体，A正确；理想气体是实际气体在温度不太低、压强不太大情况下的抽象，C正确，B、D错误。
2．(多选)关于一定质量的理想气体的状态变化，下列说法中正确的是(　　)
A．当压强不变而温度由100 ℃上升到200 ℃时，其体积增大为原来的2倍
B．气体由状态1变到状态2时，一定满足方程＝
C．体积增大到原来的4倍，可能是压强减半，热力学温度加倍
D．压强增大到原来的4倍，可能是体积加倍，热力学温度减半
答案　BC
解析　一定质量的理想气体，压强不变时，体积与热力学温度成正比，温度由100 ℃(373 K)上升到200 ℃(473 K)时，体积不增大为原来的2倍，故A错误；一定质量的理想气体，由状态1变到状态2，一定满足方程＝，故B正确；根据理想气体状态方程＝C，一定质量的理想气体，体积增大到原来的4倍，可能是压强减半，热力学温度加倍，故C正确；根据理想气体状态方程＝C，压强增大到原来的4倍，若是体积加倍，则热力学温度变为原来的8倍，故D错误。
3．(多选)两个相同的密闭容器中分别装有等质量的同种理想气体，已知容器中气体的压强不相同，则下列判断中正确的是(　　)
A．压强小的容器中气体的温度比较高
B．压强大的容器中气体单位体积内的分子数比较少
C．压强小的容器中气体分子的平均动能比较小
D．压强大的容器中气体分子对器壁单位面积的平均作用力比较大
答案　CD
解析　两个相同的容器分别装有等质量的同种气体，则两容器中气体所含的分子总数相同，即分子数密度相同，B错误；容器中气体的压强不同，一定是由于两容器中气体分子平均动能不同造成的，压强小的容器中分子的平均动能一定较小，温度较低，A错误，C正确；压强大的容器中气体分子对器壁单位面积的平均作用力比较大，D正确。
B类能力关
4．如图所示为0.5 mol某种气体的p?t图线，图中p0为标准大气压。则气体在标准状况下的体积是 L，在B状态时的体积是 L。
答案　11.2　14
解析　根据Vmol＝22.4 L/mol，可得0.5 mol气体在标准状况下的体积是11.2 L；气体从0 ℃升温到127 ℃的过程中，p＝k(273.15 K＋t)＝kT∝T，所以气体做等容变化，VA＝11.2 L；从A→B，气体做等压变化，所以＝，即＝，可得VB＝14 L。
C类综合关（选做）
5.如图所示，A、B两容器容积相等，用粗细均匀的细玻璃管连接，两容器内装有不同气体，细管中央有一段水银柱，在两边气体作用下保持平衡时，A中气体的温度为273 K，B中气体的温度为293 K，如果将它们的温度都降低10 K，则水银柱将(　　)
A．向A移动 B．向B移动
C．不动 D．不能确定
答案　A
解析　假定两个容器的体积不变，即V1、V2不变，所装气体温度分别为T1＝273 K和T2＝293 K，当温度降低ΔT＝10 K时，由查理定律可知＝，则Δp＝ΔT，因为p2＝p1，T2>T1，所以Δp1>Δp2，即A内压强减小得更多，所以最终A内压强更小，水银柱将向A移动，故A正确。