第2节 气体的等温变化 课件-2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册

第二章 气体、固体和液体第2节 气体的等温变化图解课标要点学思用·典例详解   【想一想丨问题拓展】 图2-2-2   图2-2-8    【答案】减小 【学会了吗丨变式题】 A  方法帮 解题课丨关键能力构建题型1 探究气体等温变化的规律实验例3 [链接教材第23页“实验”]某实验小组用如图2-2-9甲所示装置探究气体做等温变化的规律。已知压力表通过细管与注射器内的空气柱相连，从压力表上读取空气柱的压强，从刻度尺上读取空气柱的长度。图2-2-9（1）实验时，为判断气体压强与体积的关系，________（选填“需要”或“不需要”）测出空气柱的横截面积；不需要 （2）关于该实验，下列说法正确的是___；AA.为避免漏气，可在柱塞上涂抹适量润滑油B.实验中应快速推拉柱塞，以免气体进入或漏出注射器C.为方便推拉柱塞，应用手握紧注射器再推拉柱塞D.柱塞移至某位置时，应快速记录此时注射器内空气柱的长度和压力表的压强值【解析】为避免漏气，可在柱塞上涂抹适量润滑油，故A正确；为保持气体温度不变，实验中应缓慢推拉柱塞，且不能用手接触注射器，另外，柱塞移至某位置时，应等压力表指针稳定后，再记录注射器内空气柱的长度和压力表的压强值，故B、C、D错误。 BCA.实验过程中有进气现象B.实验过程中有漏气现象C.实验过程中气体温度降低D.实验过程中气体温度升高 【学会了吗丨变式题】2.(2025·山东烟台期末)某同学为测量固体药物的体积，设计了如图2-2-10甲所示的测量装置（装置密封性良好）。图2-2-10       （3）由于压强传感器和注射器连接处软管存在一定容积，由此造成的测量值与真实值相比______（选填“偏大”“偏小”或“相同”）。偏小 题型2 玻意耳定律的应用问题图2-2-11       建构导图明思路【学会了吗丨变式题】图2-2-123.[教材第42页“复习与提高”A组第3题改编](2025·四川省广元中学月考)如图2-2-12所示，一细线与汽缸中的活塞连接，使汽缸悬空静止。汽缸内封闭着一定质量的理想气体，活塞与汽缸间无摩擦，且不漏气，气体温度保持不变。当大气压强增大时，下列说法正确的是( )DA.细线所受的拉力将增大B.细线所受的拉力将减小C.缸内气体的体积将增大D.缸内气体的体积将减小【解析】 题型3 两部分气体的等温变化问题图2-2-13  . .（1）两管中气体的压强；  （2）活塞下移的距离。  . . 【学会了吗丨变式题】 图2-2-14      提素养 深度学习微专题 气体变质量问题类型1 充气问题图2-2-15  【答案】18次    建构导图明思路  【学会了吗丨变式题】图2-2-16 D   类型2 抽气问题图2-2-17          【解析】  名师点评 （1）每次抽出的气体与容器中剩余气体压强相等、温度相同，因此这两部分气体可看成是容器中原来的气体经历等温膨胀过程变化而来的。（2）多次抽气问题中要注意每次抽出的气体质量、压强都不相等，不能等同于一次抽气。 【学会了吗丨变式题】 CA.2次B.3次C.4次D.5次 类型3 灌气问题  【答案】34瓶. . 图2-2-18 将一个大容器里的气体分装到多个小容器，也是典型的变质量问题，分析这类问题时，把大容器里的气体和多个小容器里的气体看作整体作为研究对象，可将变质量问题转化为质量不变的问题。【学会了吗丨变式题】 BA.86个B.93个C.96个D.100个 类型4 漏气问题  【答案】不能，理由见解析     【答案】5个 建构导图明思路对于容器漏气问题，选择漏出的气体和容器内剩余气体整体为研究对象，将变质量问题转化为定质量问题。【学会了吗丨变式题】 （1）求漏出气体的质量占原来球内气体质量的百分比（结果保留一位小数）；   【答案】12次 类型5 气体混合问题图2-2-19        . .. .建构导图明思路两个或两个以上容器的气体混合在一起的过程也是变质量问题，以容器中的所有气体为研究对象，就可将变质量问题转化成“定”质量问题。【学会了吗丨变式题】 （1）两罐中气体的压强；  （2）甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比。  高考帮 考试课丨核心素养聚焦考向1 探究气体等温变化的规律实验 图2-2-20回答以下问题：（1）在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体___。B      增大 本题考查探究气体等温变化规律的创新实验，该实验源于教材，又在教材实验方案上进行创新，要求考生吃透实验原理，以不变应万变，综合提升实验探究及创新能力。考向2 考查玻意耳定律的应用图2-2-21  . .      本题以使用汲液器汲取液体为素材，创设了与生产生活紧密联系的物理问题情境，主要考查气体压强的计算、玻意耳定律等知识点，重点考查理解能力和推理论证能力。信息提取析题意 续表【类题链接丨变式题】图2-2-22        考向3 考查等温变化的图像问题图2-2-23      【答案】见解析  【答案】如图2-2-24所示  图2-2-24 考向4 考查抽气问题图2-2-25        本题通过汽车刹车助力装置的简化模型,考查考生的信息加工能力以及对气体变化过程的综合分析能力,要求考生掌握玻意耳定律和相应的力学知识,体现了高考对考生综合能力的考查。【类题链接丨变式题】 图2-2-26（1）抽气前氢气的压强;  （2）抽气后氢气的压强和体积。  新考法 实验创新考法解读 高考物理对实验探究能力的考查非常灵活。在内容上不再局限于《普通高中物理课程标准》要求的21个学生必做实验；在题型上不断突破常规实验题型，在选择题或计算题中也会出现以实验为背景的试题；在考查方式上不断融合创新，将多个模块实验深度融合。 图2-2-27（1）研究集气室内气体压强与体积的关系 不会      图2-2-28见解析  图2-2-29乙  练习帮 习题课丨学业质量测评A 基础练丨知识测评建议时间：25分钟1.(2023·江苏卷)在“探究气体等温变化的规律”的实验中,实验装置如图所示。利用注射器选取一段空气柱为研究对象。下列改变空气柱体积的操作正确的是( )BA.把柱塞快速地向下压B.把柱塞缓慢地向上拉C.在橡胶套处接另一注射器,快速推动该注射器柱塞D.在橡胶套处接另一注射器,缓慢推动该注射器柱塞【解析】  探究气体等温变化的规律实验时需要注意以下两点：①选取一定质量的气体，因此需要在注射器底部用橡胶套封住，而且还要在柱塞上涂油防止漏气；②缓慢地推、拉柱塞，以保证在气体体积改变时温度不变。2.新学习探索情境如图所示，将水杯开口向下倒置在水盆中，可在杯中封闭一段气体。现将水杯缓慢向上提起一段高度（杯口始终未露出水面，杯内气体未漏出），设环境温度保持不变，此过程中杯中封闭气体( )DA.体积变小，压强变小B.体积变大，压强变大C.体积变小，压强变大D.体积变大，压强变小  A  . . BA.2次B.3次C.4次D.5次 下，红酒瓶与外界之间导热良好且气体温度不变，不考虑红酒对气体的溶解。用开瓶器至少需要打几次气才能使瓶塞弹出( )5.[鲁科版教材习题改编](2025·四川达州期末，多选)如图所示，在底端封闭的细玻璃管中，用少量水银封闭一定质量的理想气体，细玻璃管沿竖直方向放置且管口朝上，假设玻璃管足够长，环境的温度始终保持不变。则下列说法正确的是( )AC 【解析】6.[链接教材第24页图2.2-2、图2.2-3](2025·江苏扬州期中)如图所示，开口向下、导热性能良好的汽缸悬挂在天花板下，用活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞下方连接着一个沙桶，周围环境温度保持不变。现缓缓向沙桶里倒上细沙，则下列关于密封气体的状态变化图像可能正确的是( )CA. B. C. D. 【解析】由于汽缸导热性能良好，汽缸内的气体温度不变，故A、B错误；现缓缓向沙桶里倒上细沙，气体体积增大，压强减小，由玻意耳定律得知，气体体积与压强成反比，即压强与体积的倒数成正比，故C正确，D错误。 （1）当井内密闭气体的压强为多大时，井盖恰好被顶起？  （2）井盖恰好被顶起的瞬间，相较于初始时水位，水位上升的高度是多少？  B 综合练丨选考通关建议时间：35分钟 A     √  C  11.[链接教材第25页“做一做”]如图甲所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，将注射器活塞移动到适当的位置，逐一连接注射器、压强传感器、数据采集器和计算机。推、拉活塞，改变注射器内气体体积，根据注射器针筒上的刻度读出体积值并输入计算机，同时由压强传感器将对应体积的压强值通过数据采集器传送给计算机，实验完成后，实验模拟系统即可按要求显示出各种图线。图甲（1）关于该实验,下列说法正确的是___。CA.为方便推拉活塞，可以用手握住注射器B.实验中气体的压强和体积都可以通过数据采集器获得C.为保证封闭气体的气密性，应在活塞与注射器壁间涂上润滑油D.实验过程中要以较快的速度推拉活塞，以免操作动作慢使气体的质量发生改变【解析】为避免气体温度发生变化，不能用手握住注射器，故A错误；实验中气体体积是通过注射器针筒上的刻度直接读取的，不是通过数据采集器获得的，故B错误；为保证封闭气体的气密性，应在活塞与注射器壁间涂上润滑油，故C正确；为避免气体的温度发生变化，实验过程中不能以较快的速度推拉活塞，故D错误。 双曲线的一支 A. B. C. D.  图乙    （1）打开气闸舱门前，求气闸舱中抽出的气体与原有气体的质量之比；  （2）假设打开气闸舱门前，从气闸舱中抽出的气体都排入工作舱，求排入气体后，工作舱中的压强（结果保留两位有效数字）。    （1）最终汽缸内气体的压强。  （2）弹簧的劲度系数和添加的沙子质量。  C 培优练丨能力提升建议时间：10分钟14.人们使用气压式保温瓶时，只需按压保温瓶顶端，即可将水从瓶中压出。如图所示是气压式保温瓶结构示意图，请分析回答下列问题。（未按压瓶盖时，瓶内空气的压强等于外界大气压，保温瓶绝热。）（1）保温瓶中的水越少，需按压瓶盖的次数越多，才能将水从瓶中压出，请分析其原因。【解析】由气压式保温瓶的结构示意图可知，水越少，出水口距水面的高度越大，压出水时所需的压强越大，同时，保温瓶内水面上方的空气体积也越大，而瓶盖下方气室的体积一定，每次按压能压入的空气相对水面上方的空气体积的比例就越小，故需按压的次数就越多。（2）已知保温瓶中水的占比，估测压出水时所需的按压次数，需用到什么气体实验定律?若要满足该气体定律的适用条件，应怎样选取研究对象?【解析】需要运用玻意耳定律来估测按压次数，因此必须满足气体质量一定、温度不变的条件。通常情况下，保温瓶内水面上方的空气体积远大于气室的体积，因此，气体被压缩时温度的变化非常微小，可近似看作温度不变。按压瓶盖往瓶中注入空气，瓶中气体质量必定增大，然而若将压入瓶中的空气和瓶中原有的空气看作一个整体，以其为研究对象，则满足了气体质量一定的条件，从而可运用玻意耳定律来解答本题。（3）若保温瓶中只有半瓶水时，希望按压两次就能出水，则还需要满足什么条件?