高中物理人教专题70 气体实验定律和图像（解析版）.docx

2023届高中物理一轮复****多维度导学与分层专练
专题70 气体实验定律和图像
导练目标
导练内容
目标1
气体实验定律的基本规律及推论
目标2
理想气体的常见图像
目标3
探究温度不变情况下一定质量气体的压强和体积的关系
【知识导学与典例导练】
气体实验定律的基本规律及推论
1.理想气体状态方程与气体实验定律的关系
p1V1T1=p2V2T2温度不变:p1V1=p2V2　玻意耳定律体积不变:p1T1=p2T2　查理定律压强不变:V1T1=V2T2　盖—吕萨克定律
2.两个重要的推论
（1）查理定律的推论:Δp=p1T1ΔT
（2）盖-吕萨克定律的推论:ΔV=V1T1ΔT
【例1】如图所示，容器A和容器B分别盛有氢气和氧气，用一段水平细玻璃管相通，管内有一段水银柱将两种气体隔开，当氢气的温度为0 ℃， 氧气温度是20 ℃时，水银柱静止。下列说法正确的是（　　）
A．两气体均升高温度20℃时，水银柱向右边移动
B．两气体均升高温度20℃时，水银柱向左边移动
C．如果将容器在竖直平面内缓慢逆时针转动90°，保持各自温度不变（水银全部在细管中），现让温度都升高10℃，则水银柱向下移动
D．如果将容器在竖直平面内缓慢逆时针转动90°，保持各自温度不变（水银全部在细管中），现让温度都升高10℃，则水银柱向上移动
【答案】AD
【详解】AB.假设两个容器体积不变，根据查理定律可知两气体均升高温度20℃时，氢气压强的增加量氧气压强的增加量可知两气体均升高温度20℃时，氢气压强的增加量大于氧气压强的增加量，所以水银柱向右边移动，故A正确，B错误；
CD．如果将容器在竖直平面内缓慢逆时针转动90°，稳定时氢气的压强大于氧气，假设两个容器体积不变，根据查理定律现让温度都升高10℃，氢气压强的增加量氧气压强的增加量初始时氢气的压强大于氧气，可知两气体均升高温度10℃时，氢气压强的增加量大于氧气压强的增加量，所以水银柱向上边移动，故D正确，C错误。故选AD。
理想气体的常见图像
1．一定质量的气体不同图像的比较
类别
特点(其中C为常量)
举例
p­V
pV＝CT，即pV之积越大的等温线温度越高，线离原点越远
p­
p＝CT，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高
p­T
p＝T，斜率k＝，即斜率越大，体积越小
V­T
V＝T，斜率k＝，即斜率越大，压强越小
[注意]　上表中各个常量“C”意义有所不同。可以根据pV＝nRT确定各个常量“C”的意义。
2．气体状态变化图像的分析方法
(1)明确点、线的物理意义：求解气体状态变化的图像问题，应当明确图像上的点表示一定质量的理想气体的一个平衡状态，它对应着三个状态参量；图像上的某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态变化的一个过程。
(2)明确图像斜率的物理意义：在V­T图像(p­T图像)中，比较两个状态的压强(或体积)大小，可以比较这两个状态到原点连线的斜率的大小，其规律是：斜率越大，压强(或体积)越小；斜率越小，压强(或体积)越大。
(3)明确图像面积物理意义：在p­V图像中，p­V图线与V轴所围面积表示气体对外界或外界对气体所做的功。
【例2】某汽车的四冲程内燃机利用奥托循环进行工作，该循环由两个绝热过程和两个等容过程组成。如图所示为一定质量的理想气体所经历的奥托循环，则该气体（　　）
A．状态a和c在同一条等温线上
B．在a→b过程中增加的内能在数值上等于abefa所围的“面积”
C．在一次循环过程中吸收的热量大于放出的热量
D．b→c过程中增加的内能小于d→a过程中减少的内能
【答案】BC
【详解】A．从c到d为绝热膨胀，有，外界对气体做功，根据热力学第一定律，可知
，即内能减少，温度降低，状态c的温度高于状态d的温度；从d到a，体积不变，由查理定律可知压强减小，则温度降低，则状态d的温度高于状态a的温度，可得状态c的温度高于状态a的温度，所以状态a的温度小于状态c的温度，A错误；
B．在a→b过程中为绝热压缩，外界对气体做功，，根据热力学第一定律，可知
即外界对其做的功全部用于增加内能，而p-V图线与坐标轴所围面积表示外界对气体做功，所以在a→b过程中增加的内能在数值上等于abefa所围的“面积”，B正确；
CD．从b→c过程系统从外界吸收热量，从c→d系统对外做功，从d→a系统放出热量，从a→b外界对系统做功，根据p-V图像“面积”即为气体做功大小，可知c到d过程气体对外界做功，图像中b→c→d→a围成的图形的面积为气体对外界做的功，整个过程气体内能变化为零，则 即在一次循环过程中吸收的热量大于放出的热量，则b→