2.2 气体的等温变化 同步学案

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2.2 气体的等温变化
一、自主学习
（一）等温变化
一定质量的气体,在____________不变的条件下,其压强与_____变化时的关系。
（二）玻意耳定律
1.内容:一定质量的某种气体,在温度不变的情况下,压强p和体积V成____________。
2.公式:____________或____________。
3.适用条件:
①气体质量不变、____________。
②气体温度不太低、压强不太大。
（三）气体的等温变化的p-V图像
1.p-V图像:一定质量的气体的p-V图像为____________的一支,如图甲所示。
2. p-1/V图像:一定质量气体的1/V图像为过原点的____________,如图乙所示。
二、课堂探究
[情景设问]
小鱼吐出的泡泡，在上升过程中体积逐渐增大，到水面破裂，气泡在上升过程中体积为何会逐渐增大呢？
（一）气体的等温变化
[思考]
结合生活经验，对于一定质量的气体，能否出现只有一个状态参量发生变化而其他的状态参量不发生变化的情况？
结论1：对于一定质量的气体，压强、温度、体积三个状态参量中只有一个参量变而其他参量不变是不可能的，起码其中的_______参量变或_______参量都发生变化。
[讨论]一定质量的气体，它的状态参量：温度T、体积V、压强P之间有什么关系呢？
结论2：我们首先研究一种特殊的情况：一定质量的气体，在温度不变的条件下，其压强与体积变化时的关系。我们把这种变化叫作气体的______________。
（二）探究气体等温变化的规律
[讨论]如何确定气体的状态参量数值呢？
实验装置
结论3：
①温度（ T ）——_______。
②体积（ V ）——容器的_______。
③压强（ p ）——_______。
[思考]如何控制气体的质量m、温度T保持不变？
这段空气柱就是研究对象，实验过程中它的质量不会变化；实验过程中如果空气柱体积的变化不太快，它的温度大致等于环境温度，不会有明显变化。
[讨论]实验中有哪些注意事项？
实验过程中不能用手触摸玻璃管；稳定后再读数。
数据处理
温度不变时压强与体积的关系
检验 p 与 1/V 的线性关系
结论4：
玻意耳定律：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V 成反比，即__________或__________（C为常量）。
[思考]玻意耳定律的使用条件和适用范围是什么？
结论5：
使用条件：____________________。
适用范围：____________________。
[做一做]用传感器探究气体等温变化的规律。
用传感器探究气体等温变化的规律
结论6：
研究对象是_________________。气体压强传感器通过塑料管与注射器相连。由注射器壁上的刻度可以读出气体的体积 V；由压强传感器测得的压强值 p 在计算机屏幕上可以实时显示。这样就可以获得不同体积时气体压强的数值。由计算机作出气体的____ 图像，就可以判断 p 与 V 是否具有反比例函数的关系。
三、典题精讲
【例题1】(多选)一定质量的气体,在等温变化过程中,下列物理量中发生改变的有( 　　)
A.分子的平均速率
B.单位体积内的分子数
C.气体的压强
D.分子总数
E.气体的体积
【例题2】容积为20L的钢瓶充满氧气后，压强为150atm，打开钢瓶的阀门让氧气同时分装到容积为1L的小瓶中，若小瓶原来是真空的，小瓶中充气后压强为10atm，分装过程中无漏气，且温度不变，那么最多能分装（　　）
A．15瓶 B．20瓶 C．280瓶 D．300瓶
核心素养专练
1.一只轮胎容积为V=10L，已装有p1=1atm的空气。现用打气筒给它打气，已知打气筒的容积为V0=1L，要使胎内气体压强达到p2=2.5atm，应至少打多少次气？（设打气过程中轮胎容积及气体温度维持不变，大气压强p0=1atm）（　　）
A．8次 B．10次 C．12次 D．15次
2.在用注射器“验证玻意耳定律”的实验中，某同学对气体的初状态和末状态的测量和计算都正确无误。结果末状态的pV值与初状态的p0V0值明显不等。造成这一结果的原因不可能是（　　）
A．气体与外界间有热交换 B．气体温度发生变化
C．有气体泄漏 D．体积改变得太迅速
3.医院里的某一氧气瓶的容积为0.08m3，开始时瓶中氧气的压强为20个大气压。病人每次吸氧需要消耗1个大气压的氧气9L，当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时，需重新充气。若病人吸氧过程中氧气的温度保持不变，则这瓶氧气重新充气前可供病人吸氧的次数为（　　）
A．160次 B．180次 C．200次 D．250次
4.如图所示为中学物理课上一种演示气体定律的有趣仪器--哈勃瓶，它是一个底部开有圆孔，瓶颈很短的平底大烧瓶。在瓶内塞有一气球，气球的吹气口反扣在瓶口上，瓶底的圆孔上配有一个橡皮塞。在一次实验中，瓶内由气球和橡皮塞封闭一定质量的气体，在对气球缓慢吹气过程中，当瓶内气体体积减小△V时，压强增大20%．若使瓶内气体体积减小2△V，则其压强增大（　　）
A．20% B．30% C．40% D．50%
5.医院急诊室给病人输液的装置如图所示，在输液过程中（　　）
A．a部分气体压强不变，b处药液下滴速度不变
B．a部分气体压强减小，b处药液下滴速度减少
C．a部分气体压强增大，b处药液下滴速度不变
D．a部分气体压强增大，b处药液下滴速度变快
6.对于一定质量的理想气体，下面表述正确的是（　　）
A．当分子热运动变剧烈时，压强一定增大
B．等温压缩过程，气体压强一定增大
C．等容变化过程，气体温度一定不变
D．压强增大，体积一定减少
7.如图所示，为中学物理课上一种演示气体定律的有趣仪器--哈勃瓶，它是一个底部开有圆孔，瓶颈很短的平底大烧瓶．在瓶内塞有一气球，气球的吹气口反扣在瓶口上，瓶底的圆孔上配有一个橡皮塞． 在一次实验中，瓶内由气球和橡皮塞封闭一定质量的气体，在对气球缓慢吹气过程中，当瓶内气体体积减小△V时，压强增大20%．若使瓶内气体体积减小2△V，则其压强增大（　　）
A．20% B．30% C．40% D．50%
8.一定质量的理想气体，在等温变化过程中，下列物理量发生改变的有（　　）
A．分子的平均速率 B．单位体积内的分子数
C．气体的内能 D．分子总数
9.如图所示，圆筒形容器A、B用细而短的管连接，活塞F与容器A的内表面紧密接触，且不计摩擦。初始K关闭，A中有温度为T0的理想气体，B内为真空，整个系统对外绝热。现向右缓慢推动活塞F，直到A中气体的体积与B的容积相等时，气体的温度变为T1，则此过程中气体内能将__________（填“变大”、“不变”、“变小”）。然后固定活塞不动，将K打开，使A中的气体缓慢向B扩散，平衡后气体的温度变为T2，那么T2__________T1（填“＞”、“=”、“＜”）。
12.如图所示时一位同学的美术作品，请根据你所掌握的物理知识指出正确的画法（用简单的文字表述，不要画图），并指出这样画的物理学依据（假设湖水温度不变）正确画法：__________；物理学依据：__________。
参考答案
自主学习
（一）温度 体积
（二）反比 pV=C p1V1=p2V2 温度不变
（三）双曲线 倾斜直线
课堂探究
结论1：两个 三个
结论2：等温变化
结论3：温度计 容积 气压计
结论4：pV=C p1V1=p2V2
结论5：一定质量气体且温度不变 温度不太低，压强不太大
结论6：注射器中的空气柱 p-V
典题精讲
【例题1】BCE
【例题2】C
核心素养专练
1.D
2.A
3.A
4.D
5.C
6.B
7.D
8.B
9.变大，=
10.上面的气泡体积比下面的气泡体积要逐渐增大； 温度不变时，压强减小，体积增大。
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