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2.4 实验：探究等温变化的规律 预习案 高二物理教科版（2019）选择性必修第三册
1.知道气体的等温变化，学会用实验探究温度不变时气体的变化规律。
2.能熟练应用公式“pV = 常量”解决气体等温变化问题。
3.知道等温变化的p-V图像和图像，并学会其应用
重、难点
探究气体等温变化的规律，熟悉p-V图像和图像。
探究气体等温变化的规律
1.等温变化：一定质量的某种气体，如果在状态变化时，其①_______保持不变
2.实验探究：气体等温变化的规律
（1）方案一
实验器材 铁架台、注射器、②_______、刻度尺等
研究对象(系统) 气柱玻管内被封闭的一段③_______
数据收集 气体的压强由④_______读出，气体的体积由⑤_______读出
数据处理 以压强p为纵坐标，以体积的倒数为横坐标，作出图像
图像特点 图像是一条过原点的⑥_______
实验结论 一定质量的某种气体，在温度保持不变的情况下，压强p与体积V成⑦_______，其表达式为⑧_______
（2）方案二：用注射器密闭一定质量的气体并按入压强传感器，压强传感器通过数据采集器与计算机相连，从注射器壁上的刻度可知气体的体积，启动相应程序，缓慢改变注射器内的气体体积，并将其输入程序中，即可得到图像。
参考答案
①温度 ②压强计 ③空气柱 ④气压计 ⑤体积标尺 ⑥直线 ⑦反比 ⑧pV = 常量
1.如图所示，一竖直放置、开口向上的足够长的粗细均匀的试管，用长度为的水银柱将一定质量的理想气体封闭在管内，气柱长，现把试管顺时针缓慢旋转至水平，假设该过程中气体的温度不变，大气压强恒为.则管内气柱的长度变为( )
A. B. C. D.
2.如图，装有水银的玻璃细管位于竖直平面内，其中a管水平、左端用活塞封闭了一段气柱；b、c管竖直，b管上端封闭了一定量的气体、c管上端与大气相通。最初b、c两管中水银面恰好相平，现保持温度和大气压不变，将活塞缓慢向左拉动一小段距离（b、c管仍有水银），稳定后b管中水银面将( )
A.高于c管中水银面，a管中的气柱长将变短
B.高于c管中水银面，a管中的气柱长将变长
C.低于c管中水银面，a管中的气柱长将变短
D.低于c管中水银面，a管中的气柱长将变长
3.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( )
A.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
4.如图所示，开口向下并插入水银槽中的粗细均匀的玻璃管内封闭着长为H的空气柱，管内水银柱高于水银槽h，若将玻璃管竖直向上缓慢地提起（管下端未离开槽内水银面），则H和h的变化情况为( )
A.H和h都增大
B.H和h都减小
C.H减小，h增大
D.H增大，h减小
答案以及解析
1.答案：A
解析：设水银柱长度为h，开始气柱长为，则由题意可得，初始状态：，.末状态为：；.根据玻意耳定律可得：，解得：，故A正确，BCD错误.故选A.
2.答案：B
解析：设开始时a管中的压强为，b、c管水银高度为，大气压强为，则
将a管活塞缓慢向左拉动时，a管中气体压强减小，b、c管中水银下降，设稳定后a管中的压强为，c管水银高度为，则
故
该过程a管中气体为等温变化，根据玻意耳定律可得
因此
即a管中的气柱变长，设b管中气体初始压强为，稳定后为，由题意可知
由于b管中气体为等温变化，根据玻意耳定律可得
由于b管中水银下降，因此
故
因此稳定后b管中水银面高于c管中水银面。
故选B。
3.答案：D
解析：将水杯缓慢向上提起一段高度，由于水杯上升，水杯内水面与杯口水面的高度差减小，则杯内气体压强变小，气体做等温变化，根据，可知此过程中杯中封闭气体体积变大，故ABC错误，D正确;
故选:D。
4.答案：A
解析：假设管内水银柱高度不变，由于向上提起玻璃管，封闭空气柱变长，根据玻意耳定律，气体体积增大，空气柱压强变小，根据
得h增大。所以H和h都增大。
故选A。

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