《2025年金版新学案高中物理选择性必修第三册人教版》

【师生互动】 “拔火罐”是我国传统医学的一种治疗手段。如图所示，操作时，医生用点燃的酒精棉球加热一个小罐内的空气，随后迅速把小罐倒扣在需要治疗的部位，冷却后小罐便紧贴在皮肤上。

任务 1.小罐内刚点燃酒精棉球，还未倒扣在治疗部位时，小罐内气体会发生怎样的变化？
任务 2.小罐倒扣在需要治疗的部位后，冷却后为什么小罐会紧贴在皮肤上？
任务 3.若不计小罐体积的变化，温度从 87 ℃降到 27 ℃，压强变为原来的多少倍？($T＝t＋273 K$)

答案： 任务1.压强不变，温度升高，体积增大，小罐内有部分气体溢出。
任务2.小罐倒扣在需要治疗的部位后，气体体积近似不变，温度降低，压强减小，小于外界大气压，所以小罐会紧贴在皮肤上。
任务3.由查理定律得$\frac{p_0}{(273+87)K}=\frac{p}{(273+27)K}$，解得$\frac{p}{p_0}=\frac{5}{6}$。

例2 如图所示，圆柱形汽缸倒置在水平地面上，汽缸内部封有一定质量的气体。已知汽缸质量为$M＝10 kg$，缸壁厚度不计，活塞质量为$m＝5 kg$，其横截面积为$50 cm^2$，所有摩擦均不计。当缸内气体温度为 27 ℃时，活塞刚好与地面接触，但对地面无压力。已知大气压为$p_0＝1.0×10^5 Pa$，g 取$10 m/s^2$，$T＝t＋273 K$。
(1)求此时封闭气体的压强。
(2)现使汽缸内气体温度升高，当汽缸恰对地面无压力时，缸内气体温度为多少摄氏度？$9.0×10^4Pa$127℃
▪▪规律总结▪▪
应用查理定律解题的一般步骤
1.确定研究对象，即被封闭的一定质量的气体。
2.分析被研究气体在状态变化时是否符合定律成立的条件：气体质量一定，体积不变。
3.分别确定初、末状态的温度、压强。
4.根据查理定律列方程求解，并对结果进行讨论。

答案： 例2
(1)$9.0×10^4Pa$
(2)127℃
解析：
(1)设此时封闭气体的压强为$p_1$，对活塞由平衡条件可得$p_0S=p_1S+mg$
解得$p_1=9.0×10^4Pa$。
(2)设此时封闭气体的压强为$p_2$，温度为$T_2$，对汽缸由平衡条件可得$p_0S+Mg=p_2S$
解得$p_2=1.2×10^5Pa$
已知$T_1=(27+273)K=300K$，对汽缸内气体，温度升高过程中，气体体积不变，即为等容变化，由查理定律可得
$\frac{p_1}{T_1}=\frac{p_2}{T_2}$
解得$T_2=400K$
即$t_2=127℃$。

针对练1.在密封容器中装有某种气体，在体积不变时，温度由 50 ℃加热到 100 ℃，$T＝t＋273 K$，气体的压强变化情况是 (B)

A.气体的压强变为原来的 2 倍
B.气体的压强比原来增加了$\frac{50}{323}$
C.气体的压强变为原来的$\frac{373}{273}$
D.气体的压强比原来增加了$\frac{50}{373}$

答案： 针对练1.B 一定质量的气体，在体积不变的情况下，由查理定律可得$\frac{p_1}{T_1}=\frac{p_2}{T_2}$，当温度从50℃升高到100℃时，有$\frac{p_1}{p_2}=\frac{T_1}{T_2}=\frac{273+50}{273+100}=\frac{323}{373}$，所以$p_2=\frac{373}{323}p_1$，因此压强比原来增加了$\frac{50}{323}$。故选B。

针对练2.如图所示，A、B 两容器容积相等，用粗细均匀的细玻璃管连接，两容器内装有不同气体，细管中央有一段水银柱，在两边气体作用下保持平衡时，A 中气体的温度为 273 K，B 中气体的温度为 293 K，如果将它们的温度都降低 10 K，则水银柱将 (A)


A.向 A 移动
B.向 B 移动
C.不动
D.不能确定

答案： 针对练2.A 假定水银柱两边气体的体积不变，即$V_1$、$V_2$不变，所装气体温度分别为$T_1=273K$和$T_2=293K$，当温度降低$\Delta T=10K$时，由查理定律的推论可知$\frac{p}{T}=\frac{\Delta p}{\Delta T}$，则$\Delta p=\frac{p}{T}\Delta T$，因为$p_2=p_1$，$T_2＞T_1$，所以$\Delta p_1＞\Delta p_2$，即A内压强减小得更多，水银柱将向A移动。选故A。