高考物理總復(fù)習(xí)第50講氣體試驗(yàn)定律理想氣體氣體熱現(xiàn)象的微觀意義講義

1、教學(xué)資料范本高考物理總復(fù)習(xí)第50講氣體實(shí)驗(yàn)定律理想氣體氣體熱現(xiàn)象的微觀意義講義編輯：時(shí)間：1 / 11第50講 氣體實(shí)驗(yàn)定律 理想氣體 氣體熱現(xiàn)象的微觀意義考情剖析考綱要求考查年份考查詳情能力要求氣體實(shí)驗(yàn)定律、 理想氣體I14年T12A(1)一選擇，考查對(duì)理 想氣體的理解理解15年T12A(3)一計(jì)算，考查玻意 耳定律應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物 理問題16年T12A(2)一填空，考查氣體 實(shí)驗(yàn)定律理解17年T12A(1)一選擇，考查氣體 狀態(tài)父化圖象理解分子熱運(yùn)動(dòng)速率的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律，I,14年,T12A(2)一填空，考查分子平均動(dòng)能與溫度的關(guān)系,分析綜合16年,T12A(2)填空，考查分子速率分布圖象的理

2、解,理解氣體壓強(qiáng)的微觀解釋，I ,15年，T12A(2)一填空，考查氣體壓強(qiáng)的微觀解釋，理解弱項(xiàng)清單，氣體分子熱運(yùn)動(dòng)速率分布的統(tǒng)計(jì)規(guī)律(將分布圖中的峰值大小誤以 為是溫度的高低)，氣體壓強(qiáng)的微觀解釋.知識(shí)整合舊、氣體的三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律.等溫變化一一玻意耳定律(i)內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在 不變的情況下,成.這個(gè)規(guī)律稱定律.2 / 11I 1(2)等溫變化的表達(dá)式：px V或pV= C(C為常量)或p iV1 = p2上(p 1、Vi和p2、V2分別表小氣體在初、末兩種不同狀 態(tài)下的壓強(qiáng)和體積).等容變化一一查理定律(1)內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在 不變的情況下，。成.這個(gè)規(guī)律稱定律.(2)等

3、容變化的表達(dá)式：p5 p= CT(CW量)或*制(pi、Ti和p2、T2分別表示氣體在初、末兩種不同狀態(tài)下的壓強(qiáng)和溫度 ).等壓變化一一蓋呂薩克定律(1)內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在 不變的情況下，。成.這個(gè)規(guī)律稱定律.V1 V2(2)等壓變化的表達(dá)式：VxT、V= CT(CJ常量)或 不=工(V1、T1和V2、T2分別表示氣體在初、末兩種不同狀態(tài)下的體積和溫度 ).二、理想氣體的狀態(tài)方程.理想氣體(1)宏觀上講，理想氣體是一種理想化模型，是對(duì)在溫度不低于零下幾十?dāng)z 氏度、壓強(qiáng)不超過大氣壓的幾倍時(shí)的實(shí)際氣體的科學(xué)抽象，始終遵守氣體實(shí)驗(yàn)定 律的氣體.(2)微觀上講，理想氣體分子本身與分子間距離相

4、比可以忽略不計(jì)，分子問 除碰撞外無其他作用力，理想氣體的分子勢能為零，內(nèi)能等于分子的總動(dòng)能.理想氣體的狀態(tài)方程(1)一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)方程： 或:(2)三個(gè)氣體實(shí)驗(yàn)定律可看作一定質(zhì)量理想氣體狀態(tài)方程的特例.三、氣體分子動(dòng)理論和氣體壓強(qiáng).分子熱運(yùn)動(dòng)速率的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律(1)氣體分子之間的距離大約是分子直徑的10倍，氣體分子之間的作用力十 分,可以忽略不計(jì)且氣體分子向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì) .(2)氣體分子的速率分布，表現(xiàn)出“ :的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律.溫度 升高時(shí)，速率大的分子數(shù)目 ,速率小的分子數(shù)目 ,分子的平均 速率.氣體壓強(qiáng)及氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋(1)氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因：由于大量分子無規(guī)則地運(yùn)動(dòng)而

5、碰撞器壁，形成對(duì)器壁各處均勻、持續(xù)的壓力，作用在器壁 的壓力叫做氣體的壓強(qiáng).決定氣體壓強(qiáng)大小的因素a.宏觀上：決定于氣體的 ?口.b.微觀上：決定于分子的 ?口(2)氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋3 / 11等溫變化：一定質(zhì)量的理想氣體，溫度保持不變，體積增大時(shí)，壓強(qiáng) ,原因是：等容變化：一定質(zhì)量的理想氣體，體積保持不變，溫度增大時(shí)，壓強(qiáng) ,原因是：等壓變化：一定質(zhì)量的理想氣體，壓強(qiáng)保持不變，溫度增大時(shí)，體積 ,原因是：方法技巧考點(diǎn)1 三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律、理想氣體及狀態(tài)方程定律變化過程f質(zhì)量氣體的兩條 圖線圖線特點(diǎn)?？偠傻葴刈兓?.等溫變化在p-V圖 中是雙曲線，由pV= nRT,砒大，pVfi 越大

6、，所以，遠(yuǎn)離原 點(diǎn)的等溫線的溫度越 高，即丁2。.一 I、八，12.等溫變化在p-v 圖中是通過原點(diǎn)的直 線.T大，斜率大，所以丁2 Tl.查理定律等谷變化岡1.等容變化在p-t圖 中是通過t軸上一273C的直線.由于在 同一溫度（如0 C）下 ,同一氣體的壓強(qiáng)大 時(shí)，體積小，所以V 1V2.2.等容變化在p-T圖 中是通過原點(diǎn)的直線 .體積大時(shí)，斜率小4 / 11,所以 V1V2.蓋呂薩克定律等壓義化a1.等壓變化在V-t圖 中是通過t軸上一273 C的直線，由于在同 一溫度卜，同一氣體 的體積大時(shí)，壓強(qiáng)小,所以 P1P2.2.等壓變化在V-T圖 中是通過原點(diǎn)的直線 .壓強(qiáng)大時(shí)斜率小，所以P

7、 1P2.理想氣體狀態(tài)方程pV/T=C【典型例題11有一傳熱良好的圓柱形氣缸置于水平地面上，并用一光滑的質(zhì)量為M舌塞密封一定質(zhì)量的理想氣體，活塞面積為S.開始時(shí)汽缸開口向上如圖甲，已知外界大氣壓 強(qiáng)P o,被封氣體的體積V0.(1)求被封氣體的壓強(qiáng)：(2)現(xiàn)將汽缸倒置如耳乙,待系統(tǒng)重新穩(wěn)定后，活塞移動(dòng)的距離是多少?IW I.如圖所示，在兩端封閉的均勻半圓管道內(nèi)封閉有理想氣體，管內(nèi)有不計(jì)質(zhì)量可自由移動(dòng)的活塞P,將管內(nèi)氣體分成兩部分，其中0%管道的水平直徑的夾角9 = 45 .兩部分氣體的溫度均為T 0=300 K,壓強(qiáng)均為p 0= 1.0X105Pa現(xiàn)對(duì)管道左側(cè)氣體緩慢加熱，管道右側(cè)氣體溫度保持

8、不變，當(dāng)可動(dòng)活塞暇慢移動(dòng)到管道最低點(diǎn)時(shí)(不計(jì)摩擦)，求：管道右側(cè)氣體的壓強(qiáng);5 / 11IW I.（17年蘇北四市三模）如圖所示，一導(dǎo)熱性能良好，內(nèi)壁光滑的氣缸豎直放置， 用不漏氣的輕質(zhì)活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，固定導(dǎo)熱隔板上有一小孔，將 A 、B兩部分氣體連通，已知活塞的橫截面積為 S,初始時(shí)A、B兩部分體積相同，溫 度為T0,大氣壓強(qiáng)p 0.（1）若緩慢加熱氣體，使A B兩部分體積之比達(dá)到2： 1,求此時(shí)的溫度T 1； （2）保持氣體溫度T 0不變，在活塞上施加一豎直向下的推力，緩慢推動(dòng)活塞,當(dāng)A、B兩部分體積之比為1 ： 2時(shí)，求氣體的壓強(qiáng)p和所加推力大小F.區(qū)1考點(diǎn)2 對(duì)氣體分子運(yùn)動(dòng)

9、和氣體壓強(qiáng)的理解.氣體分子間距較大，分子力可以忽略，因此分子間除碰撞外不受其他力 的作用，故氣體能充滿它能達(dá)到的整個(gè)空間.分子做無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，速率有大有小，且一直在變化，大量分子的速率 按“中間多，兩頭少”的規(guī)律分布.溫度升高時(shí)，速率小的分子數(shù)減小，速率大的分子數(shù)增多，分子的平均 速率將增加，速率分布規(guī)律仍然呈現(xiàn)“中間多，兩頭少”分布圖象.氣體壓強(qiáng)是大量分子頻繁地碰撞器壁產(chǎn)生的.氣體的壓強(qiáng)大小與溫度和體積有關(guān).單位體積內(nèi)分子數(shù)越多，分子在單 位時(shí)間內(nèi)對(duì)單位面積器壁碰撞的次數(shù)就越多，壓強(qiáng)就越大；溫度越高，氣體分子 運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能就越大，每個(gè)分子對(duì)器壁碰撞的作用力就越大，壓強(qiáng)就越大.氣體壓強(qiáng)的確定

10、要根據(jù)氣體所處的外部條件，往往需要利用跟氣體接觸 的液柱和活塞等物體的受力和運(yùn)動(dòng)情況計(jì)算.【典型例題2】（17年蘇北四市聯(lián)考）如圖為密閉鋼瓶中的理想氣體分子在兩種不同溫度下的速率 分布情況，可知，一定溫度下氣體分子的速率呈現(xiàn)分布規(guī)律；T1溫度下氣體分子的平均動(dòng)能 （選填“大于”、“等于”或“小于” ）T 2 溫度下氣體分子的平均動(dòng)能.6 / 11【學(xué)習(xí)建議】理解分子熱運(yùn)動(dòng)速度分布的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，由線狀分布到柱狀分布，其峰值并不是溫 度的高低.【典型例題3】（選填“減（17年南京一模）如圖所示，導(dǎo)熱性能良好的氣缸開口向下，缸內(nèi)用活塞封閉一定 質(zhì)量的理想氣體，活塞在氣缸內(nèi)可以自由滑動(dòng)且不漏氣，具下方用

11、細(xì)繩吊著砂桶 ,系統(tǒng)處于平衡狀態(tài).現(xiàn)砂桶中的細(xì)沙不斷流出，這一過程可視為一緩慢過程， 且環(huán)境溫度不變，則在此過程中氣缸內(nèi)氣體分子的平均速率小”、“不變”、“增大”），單位時(shí)間單位面積缸壁上受到氣體分子撞擊的次 數(shù)（選填“減少”、“不變【學(xué)習(xí)建議】理解溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，壓強(qiáng)的微觀上是由平均動(dòng)能和數(shù)密度決定，宏 觀上是由溫度和體積決定.當(dāng)堂檢測 1.（多選）下列對(duì)理想氣體的理解，正確的有（A.理想氣體實(shí)際上并不存在，只是一種理想模型B.只要?dú)怏w壓強(qiáng)不是很高就可視為理想氣體C. 一定質(zhì)量的某種理想氣體的內(nèi)能與溫度、體積都有關(guān)D.在任何溫度、任何壓強(qiáng)下，理想氣體都遵循氣體實(shí)驗(yàn)定律.如圖所示，一

12、定質(zhì)量的某種氣體的等壓線，等壓線上的 a、b兩個(gè)狀態(tài)比 較，下列說法正確的是（）7 / 11第2題圖A.在相同時(shí)間內(nèi)撞在單位面積上的分子數(shù) b狀態(tài)較多B.在相同時(shí)間內(nèi)撞在單位面積上的分子數(shù) a狀態(tài)較多C.在相同時(shí)間內(nèi)撞在相同面積上的分子數(shù)兩狀態(tài)一樣多D,單位體積的分子數(shù)兩狀態(tài)一樣多.(多選)氧氣分子在0 C和100 C溫度下單位速率間隔的分子數(shù)占總分子 數(shù)的百分比隨氣體分子速率的變化分別如圖中兩條曲線所示.下列說法正確的是 ()a第3題圖A.圖中兩條曲線下面積相等B.圖中虛線對(duì)應(yīng)于氧氣分子平均動(dòng)能較小的情形C.圖中實(shí)線對(duì)應(yīng)于氧氣分子在100 C時(shí)的情形D.圖中曲線給出了任意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)

13、目E.與0 C時(shí)相比，100 C時(shí)氧氣分子速率出現(xiàn)在0400 m/ s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較大.給某包裝袋充入氮?dú)夂竺芊?，在室溫下，袋中氣體壓強(qiáng)為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、體積為1 L,將其緩慢壓縮到壓強(qiáng)為2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時(shí)，氣體的體積變?yōu)?.45 L.請(qǐng)通過計(jì)算判斷該包裝袋是否漏氣？.如圖所示，一圓柱形絕熱氣缸豎直放置，通過絕熱活塞封閉著一定質(zhì)量 的理想氣體，活塞的質(zhì)量為m橫截面積為S,與容器底部相距h.現(xiàn)通過電熱絲緩 慢加熱氣體，當(dāng)活塞上升高度h,此時(shí)氣體的溫度為T 1.已知大氣壓強(qiáng)為P 0,重力 加速度為g,不計(jì)活塞與氣缸的摩擦.求：(1)加熱過程中氣體對(duì)外界做的功；(2)現(xiàn)停止對(duì)氣體加

14、熱，同時(shí)在活塞上緩慢添加砂粒，當(dāng)添加砂粒的質(zhì)量為m0時(shí)，活塞恰好回到原來的位置，求此時(shí)氣體的溫度.8 / 11第5題圖9 / 11第50講氣體實(shí)驗(yàn)定律、理想 氣體、氣體熱現(xiàn)象的微觀意義知識(shí)整合 基礎(chǔ)自測一、1.溫度壓強(qiáng)體積反比玻意耳.(1)體積壓強(qiáng)溫度.(1)壓強(qiáng)體積溫度p1V1 p2V2 pV正比查理 正比蓋呂薩克T1 T2 T三、1. (1) 微弱均等(2)中間多，兩頭少增加減少增大2.(1)單位面積上a.溫度 體積 b,平均動(dòng)能 分子的密集程度(2)減小溫度相同，分子的平均動(dòng)能相同，體積增大時(shí)，單位體積內(nèi)的分子數(shù)減小，所以氣體壓強(qiáng)減小增大單位體積內(nèi)的分子數(shù)不變，溫度增大，分子的平均動(dòng)能增

15、大，所以氣體壓強(qiáng)增大增大 溫度增大，分子的平均動(dòng)能增大，若要維持壓強(qiáng)不變，單位體積內(nèi)的分子數(shù)需要 減少，所以體積增大方法技巧典型例題1”P0ss2MgV0(p0S- MO S(1)對(duì)活塞受力分析：Mg+ pS= pS得P =M什 p0SS-;(2)氣缸倒置后，對(duì)活塞受力分析得:M什 p1S= pS所以 p1 =p0S- Mg一s對(duì)封閉氣體運(yùn)用?，敹蓀V)= p1V1,(p0S+ Mg V0p0S- Mg，所以AhV1-V0 2MgV0 = _ = S(p0S- M。S.變式訓(xùn)練1 (1)1.5 X 105 Pa (2)900 K【解析】(1)對(duì)于管道右側(cè)氣體，由于氣體做等溫變化 p0M =

16、P2M, %=2V1解得p0VTT03p2 V2=T ，M分氣體的壓強(qiáng)p2p2=1.5X105 Pa. (2)對(duì)于管道左側(cè)氣體，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，有= 2V/當(dāng)活塞噌動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，對(duì)活塞P受力分析可得出兩部變式訓(xùn)練2 . 3丁01pcS【解析】設(shè)B的體積為V,則初狀態(tài)AB總體積2V 3V3_2 V,末狀態(tài)總體積為3 V,等壓變化有 而=7計(jì)算得出丁1=丁010 / 11(2)氣體作等溫壓縮后，A的體積變?yōu)閂/2 ,等溫變化有5 2V= p g41 一VS出p=/期由平衡條件有PS= P0S+ F彳4F= -P0S. 33典型例題2 中間多、兩頭少 小于 【解析】由圖可以知道，兩種溫度下氣體

17、分子速率都呈現(xiàn)“中間多、兩頭少”的分布特點(diǎn).因?yàn)門i時(shí)速率較低的氣體分子占比例較大，則說明 Ti溫度下氣體分子的平均動(dòng) 能小于T溫度下氣體分子的平均動(dòng)能.典型例題3 不變 增加 【解析】因溫度不變，分子的平均動(dòng)能不變，則氣體的平均速率不變；以活塞和沙桶整體為研究對(duì)象，設(shè)總質(zhì)量為 m,有pS+ m( poS細(xì)沙流出后，則p增大，因?yàn)槠骄俾什蛔?，根?jù)壓強(qiáng)的微觀含義可以知道，單 位時(shí)間單位面積器壁上受到氣體分子撞擊的次數(shù)增加.當(dāng)堂檢測AD【解析】理想氣體是對(duì)壓強(qiáng)不是很高，溫度不是很大的實(shí)際氣體的抽象，是理想化模型，ADtB昔.理想氣體的氣體分子間無作用力，不存在分子勢能，故理想氣體的內(nèi)能取決于氣體

18、的溫度，與體積無關(guān)，C昔.B【解析】等壓變化，而b狀態(tài)的體積大于a狀態(tài)的體積，則b狀態(tài)的分子密集程度小于a狀態(tài) 的分子密集程度，同時(shí)，a狀態(tài)的溫度低，氣體分子的平均動(dòng)能小，分子對(duì)容器 的碰撞作用力小，a狀態(tài)下在相同時(shí)間內(nèi)撞在單位面積上的分子數(shù) a狀態(tài)較多，才 可能使壓強(qiáng)相同；故選B.ABC【解析】兩條曲線下的面積相等均為1, A寸.溫度越高分子運(yùn)動(dòng)越劇烈，分子平均動(dòng)能越 大，則知圖中虛線表示0 C時(shí)氧氣分子的分子數(shù)速率分布，實(shí)線表示100 C時(shí)氧 氣分子的分子數(shù)速率分布，即虛線對(duì)應(yīng)的氧氣分子平均動(dòng)能小，故B、C項(xiàng)正確.圖中曲線給出了任意速率區(qū)間的氧氣分子占總分子數(shù)的比例，并非分子數(shù)目， D昔.由圖象知0 C時(shí)氧氣分子速率出現(xiàn)在0400m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較大，E錯(cuò).漏氣 【解析】P0V0 = PiM,代入數(shù)據(jù)得M = 0.5若不漏氣，設(shè)加壓后的