高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第三册固体类型及微观结构课文内容课件ppt

这是一份高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第三册固体类型及微观结构课文内容课件ppt，共54页。PPT课件主要包含了玻意耳定律及其应用，平均动能，答案25cm，答案14cm，双曲线，不同的，课时对点练，基础对点练，能力综合练，答案60cmHg等内容，欢迎下载使用。
1.知道玻意耳定律的内容、表达式及适用条件，能用玻意耳定律解答有关问题(重难点)。2.理解等温变化的图像，并能利用图像分析实际问题(重点)。
一、玻意耳定律及其应用
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。
1.如图所示，在一个恒温池中，一串串气泡由池底慢慢升到水面，有趣的是气泡在上升过程中，体积逐渐变大，到水面时就会破裂。问：(1)上升过程中，气泡内气体的压强如何改变?
答案　由p=ρ液gh知，气泡内气体压强变小。
(2)气泡在上升过程中体积为何会变大?
答案　由玻意耳定律pV=C可知，压强变小，气体的体积增大。
2.一定质量的气体温度升高时(体积不变)，pV=C中的C的数值是怎样变化的?为什么?
答案　增大，气体的体积保持不变，当温度升高时，气体分子的平均速率增大，气体分子数密度不变，对器壁的平均作用力变大，压强变大，C值变大。
　(2023·运城市高二月考)水中的一个气泡从距离水面30 m处上升到距离水面10 m处时，它的体积约变为原来体积的(气泡上升过程中温度不变，大气压强p0=1×105 Pa，水的密度为103 kg/m3，g取10 m/s2)A.4倍B.3倍C.2倍D.2.5倍
大气压强为p0=1×105 Pa，距离水面30 m处的压强p1=p0+ρgh1=4p0，距离水面10 m处的压强p2=p0+ρgh2=2p0，根据p1V1=p2V2，它的体积变为原来体积的2倍，故选C。
　如图所示，水银柱长度为19 cm，大气压强为1×105 Pa(相当于76 cm高的水银柱产生的压强)，玻璃管粗细均匀，外界温度恒定。玻璃管开口向上竖直放置时，被封闭的气柱长15 cm，当开口竖直向下放置时(水银没有溢出管外)，被封闭的气柱的长度是多少?
玻璃管开口向上竖直放置时，封闭气体的压强为大气压强加上由水银柱产生的压强p1=p0+ρgh水银封闭气体的体积V1=h1S(S为玻璃管的横截面积)。玻璃管开口向下竖直放置时，封闭气体的压强为大气压强减去由水银柱产生的压强p2=p0-ρgh水银封闭气体的体积V2=h2S
　(2023·湛江市高二期末)气压式升降椅内的气缸填充了氮气，气缸上下运动支配椅子升降。如图乙所示为其简易结构示意图，圆柱形气缸与椅面固定连接，总质量为m=5 kg。横截面积为S=10 cm2的柱状气动杆与底座固定连接。可自由移动的气缸与气动杆之间封闭一定质量氮气，稳定后测得封闭气柱长度为L=21 cm。设气缸气密性、导热性能均良好，忽略摩擦力。已知大气压强为p0=1×105 Pa，环境温度不变，重力加速度为g=10 m/s2。求：(1)初始状态封闭气体的压强；
答案　1.5×105 Pa
对气缸与椅面整体受力分析，由受力平衡有p1S=p0S+mg得p1=1.5×105 Pa
(2)若把质量为M=30 kg的重物放在椅面上，稳定后椅面下降的高度。
放上重物后，设气缸内气体压强为p2，对气缸、椅面与重物整体受力分析由受力平衡有p2S=p0S+(m+M)g得p2=4.5×105 Pa对气缸内气体分析，导热性能良好，室温不变，则气缸内气体温度不变初状态p1=1.5×105 Pa，V1=LS，末状态p2=4.5×105 Pa，V2=L'S，
对气缸内气体由玻意耳定律有p1LS=p2L'S，得L'=7 cm，即高度下降h=L-L'=14 cm。
应用玻意耳定律解题的一般步骤1.确定研究对象，并判断是否满足玻意耳定律的条件。2.确定初、末状态及状态参量(p1、V1；p2、V2)。3.根据玻意耳定律列方程求解(注意统一单位)。4.注意分析隐含条件，作出必要的判断和说明。特别提醒　确定气体压强或体积时，只要初、末状态的单位统一即可，没有必要都转换成国际单位制的单位。
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　　　　。
1.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?
答案　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。
答案　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。
　 (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.TA>TBD.B→C过程中，气体体积增大、压强减小、温度不变
D→A是一个等温过程，A正确；由题图可知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。
　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
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。
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.人们常常用充气泵为鱼缸内的水补充氧气。如图为充气泵气室的工作原理图。设大气压强为p0，气室内气体的压强为p，气室通过阀门K1、K2与空气导管相连接，温度保持不变。则下列说法正确的是A.向上拉橡皮膜时，p>p0，K1关闭，K2开通B.向上拉橡皮膜时，pp0，K1关闭，K2开通D.向下压橡皮膜时，ptDD.tD>tA
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=tBTA=TC，故从A到B的过程温度升高，A项正确；从B到C的过程温度降低，B项错误；从A到B再到C的过程温度先升高再降低，C项错误；A、C两点在同一等温线上，温度相等，D项正确。
8.(2024·广西名校模拟)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 cmB.25 cmC.40 cmD.45 cm
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。
9.(多选)(2023·十堰市高二月考)如图所示，两端开口的均匀玻璃管竖直插入水银槽中，管中有一段高为h1的水银柱封闭一定质量的气体，这时管下端开口处内、外水银面高度差为h2，若保持环境温度不变，当外界压强增大时，下列分析正确的是A.h2变长B.h2不变C.水银柱上升D.水银柱下降
管内封闭气体的压强p=p0+ρgh1，也可以有p=p0+ρgh2，则知h1=h2，h1不变，则h2不变。当外界压强增大时，管内封闭气体压强p增大，根据玻意耳定律pV=C可知气体的体积减小，则水银柱下降，故选B、D。
10.(2023·齐齐哈尔市高二月考)如图，自动洗衣机洗衣缸的底部与竖直均匀细管相通，细管上部封闭，并与压力传感器相接。洗衣缸进水时，细管中的空气被水封闭，随着洗衣缸中水面的上升，细管中的空气被压缩，当细管中空气压强达到一定数值时，压力传感器使进水阀门关闭，这样就可以自动控制进水量。已知刚进水时细管中被封闭空气柱长度为52 cm(忽略此时洗衣缸内水位的高度)，大气压强p0=1.0×105 Pa，水的密度ρ=1.0×103 kg/m3，重力加速度g=10 m/s2。当空气柱被压缩到50 cm长时，压力传感器关闭洗衣机进水阀门，则此时洗衣缸内水位高度为(设整个过程中温度保持不变)A.40 cmB.42 cmC.44 cmD.46 cm
设洗衣缸内水位高度为h，刚进水时细管中被封闭空气柱长度为l1，细管横截面积为S，压力传感器关闭时空气柱长度为l2，则由玻意耳定律可知p0l1S=pl2S，则压力传感器关闭洗衣机进水阀门时管内气体的压强为p=p0+ρg(h-l1+l2)，解得h=42 cm，故选B。
11.(2024·兰州市第一中学高二期中)如图所示，一端封闭、粗细均匀的U形玻璃管开口向上竖直放置，管内用水银将一段气体封闭在管中。当温度为T时，被封闭的气柱长L=22 cm，两边水银柱高度差h=16 cm，已知大气压强p0=76 cmHg。(1)求此时被封闭的气柱的压强p；
封闭气柱的压强p=p0-ph=76 cmHg-16 cmHg=60 cmHg
(2)现向开口端缓慢注入水银，设气体温度保持不变，再次稳定后封闭气柱长度变为20 cm，求此时两边水银柱的高度差。
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.(2023·云南省泸西县一中高二期末)如图所示，竖直放置的导热性良好的气缸，活塞横截面积为S=0.01 m2，可在气缸内无摩擦滑动，气缸侧壁有一个小孔与装有水银的U形玻璃管相通，气缸内封闭了一段高为H=70 cm的气柱(U形管内的气体体积不计)。已知活塞质量m=6.8 kg，大气压强p0=1×105 Pa，水银密度ρ=13.6×103 kg/m3，g=10 m/s2。(1)求U形管中左管与右管的水银面的高度差h1；
(2)若在活塞上加一竖直向上的拉力使U形管中左管水银面高出右管水银面h2=5 cm，求活塞平衡时到气缸底部的距离为多少厘米(结果保留整数)。