《新教材適用2024版高考物理一輪總復習第14章熱學專題強化13應用氣體實驗定律解決“三類模型”問題課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《新教材適用2024版高考物理一輪總復習第14章熱學專題強化13應用氣體實驗定律解決“三類模型”問題課件（47頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。
1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,第十四章,熱學,專題強化十三應用氣體實驗定律解決“三類模型”問題,3,利用氣體實驗定律解決問題的基本思路,選對象：根據(jù)題意，選出所研究的某一部分一定質量氣體,找參量：分別找出這部分氣體狀態(tài)發(fā)生變化前后的,p,、,V,、,T,數(shù)值或表達式，壓強的確定是關鍵,認過程：認清變化過程，正確選用物理規(guī)律,列方程：選擇實驗定律列式求解，有時要討論結果的合理性,一,、,“,玻璃管液封,”,模型,求液柱封閉的氣體壓強時，一般以液片或液柱為研究對象分析受力、列平衡方程，要注意：,(1),液體因重力產生的壓強大小為,p,gh,(,
2、其中,h,為液面的豎直高度,),；,(2),不要漏掉大氣壓強，同時又要注意大氣壓強產生的壓力是否要平衡掉,；,(,3),有時可直接應用連通器原理,連通器內靜止的液體，同種液體在同一水平面上各處壓強相等；,(4),當液體為水銀時，可靈活應用壓強單位,“cmHg”,等，使計算過程簡捷。,(,2023,河南洛陽市高三階段練習,),某簡易溫度報警裝置的示意圖如圖所示，其原理是：導熱性能良好的豎直細管中用水銀封閉了一定質量的空氣,(,視為理想氣體,),，當溫度升高時，水銀柱上升，使電路導通，蜂鳴器發(fā)出報警聲。,27,時，空氣柱長度,L,1,20 cm,，水銀柱上表面與導線下端的距離,L,2,5 cm,，
3、水銀柱高度,h,2 cm,，用該溫度報警裝置測量沸騰的某種液體時恰好報警，該液體沸點與大氣壓強的關系如下表。,例,1,沸點,98,99,100,101,102,壓強,74 cmHg,75 cmHg,76 cmHg,77 cmHg,78 cmHg,(1),求當?shù)氐拇髿鈮簭?p,0,；,(2),若取出,1 cm,水銀柱，求該裝置報警時的熱力學溫度,T,3,。,(,結果保留三位有效數(shù)字,),答案,(1)78 cmHg,(2)385 K,變式訓練,1,(2023,江蘇揚州模擬預測,),如圖所示，,20,的氧氣和,10,的氫氣體積相同，水銀柱在連通兩容器的足夠長的細管中央，當氧氣和氫氣的溫度都升高,10
4、,時，水銀柱,(,),A,不移動,B.,向左移動,C,向右移動,D.,先向右后向左移動,B,變式訓練,2,(2021,全國乙卷，,33(2),如圖，一玻璃裝置放在水平桌面上，豎直玻璃管,A,、,B,、,C,粗細相同且均勻，,A,、,B,兩管的上端封閉，,C,管上端開口，三管的下端在同一水平面內且相互連通。,A,、,B,兩管的長度分別為,l,1,13.5 cm,，,l,2,32 cm,，將水銀從,C,管緩慢注入，直至,B,、,C,兩管內水銀柱的高度差,h,5 cm,，已知外界大氣壓為,p,0,75 cmHg,，求,A,、,B,兩管內水銀柱的高度差,。,答案,1 cm,解析,對,B,管中的氣體，水
5、銀還未上升產生高度差時，初態(tài)為壓強,p,1,B,p,0,，體積為,V,1,B,l,2,S,，末態(tài)壓強為,p,2,，設水銀柱離下端同一水平面的高度為,h,2,，體積為,V,2,B,(,l,2,h,2,),S,，由水銀柱的平衡條件有,p,2,B,p,0,gh,，,B,管氣體發(fā)生等溫壓縮，有,p,1,B,V,1,B,p,2,B,V,2,B,，,聯(lián)立解得,h,2,2 cm,。,對,A,管中的氣體，初態(tài)為壓強,p,1,A,p,0,，體積為,V,1,A,l,1,S,，末態(tài)壓強為,p,2,A,，設水銀柱離下端同一水平面的高度為,h,1,，則氣體體積為,V,2,A,(,l,1,h,1,),S,，由水銀柱的平衡
6、條件有,p,2,A,p,0,g,(,h,h,2,h,1,),，,A,管氣體發(fā)生等溫壓縮，有,p,1,A,V,1,A,p,2,A,V,2,A,。,二、,“,汽缸活塞類,”,模型,1,氣體系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，需綜合應用氣體實驗定律和物體的平衡條件解題。,2,氣體系統(tǒng)處于力學非平衡狀態(tài)，需要綜合應用氣體實驗定律和牛頓運動定律解題。,3,兩個或多個汽缸封閉著幾部分氣體，并且汽缸之間相互關聯(lián)的問題，解答時應分別研究各部分氣體，找出它們各自遵循的規(guī)律，并寫出相應的方程，還要寫出各部分氣體之間壓強或體積的關系式，最后聯(lián)立求解。,例,2,變式訓練,3,(2022,全國乙卷,),如圖，一豎直放置的汽缸由兩個粗細不
7、同的圓柱形筒組成，汽缸中活塞,和活塞,之間封閉有一定量的理想氣體，兩活塞用一輕質彈簧連接，汽缸連接處有小卡銷，活塞,不能通過連接處?；钊?、,的質量分別為,2,m,、,m,，面積分別為,2,S,、,S,，彈簧原長為,l,。初始時系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，此時彈簧的伸長量為,0.1,l,，活塞,、,到汽缸連接處的距離相等，兩活塞間氣體的溫度為,T,0,。已知活塞外大氣壓強為,p,0,，忽略活塞與缸壁間的摩擦，汽缸無漏氣，不計彈簧的體積。,(,1),求彈簧的勁度系數(shù)；,(2),緩慢加熱兩活塞間的氣體，求當活塞,剛運動到汽缸連接處時，活塞間氣體的壓強和溫度。,三,、,“,變質量氣體,”,模型,氣體實驗定律及
8、理想氣體狀態(tài)方程的適用對象都是一定質量理想氣體，但在實際問題中，常遇到氣體的,“,變質量,”,問題；氣體的,“,變質量,”,問題，可以通過巧妙地選擇合適的研究對象，把,“,變質量,”,問題轉化為,“,定質量,”,的問題，從而可以利用氣體實驗定律或理想氣體狀態(tài)方程求解，常見以下四種類型：,1,充氣,(,打氣,),問題,在充氣,(,打氣,),時，將充進容器內的氣體和容器內的原有氣體為研究對象時，這些氣體的質量是不變的。這樣，可將,“,變質量,”,的問題轉化成,“,定質量,”,問題。,2,抽氣問題,在對容器抽氣的過程中，對每一次抽氣而言，氣體質量發(fā)生變化，解決該類變質量問題的方法與充氣,(,打氣,)
9、,問題類似：假設把每次抽出的氣體包含在氣體變化的始末狀態(tài)中，即用等效法把,“,變質量,”,問題轉化為,“,定質量,”,的問題。若等壓抽氣可將多次抽氣視為一次全抽。,3,灌氣,(,氣體分裝,),問題,將一個大容器里的氣體等壓分裝到多個小容器中的問題也是變質量問題，分析這類問題時，可以把大容器中的氣體和多個小容器中的氣體作為一個整體來進行研究，即可將,“,變質量,”,問題轉化為,“,定質量,”,問題。若變壓分裝則需每次獨立求解。,4,漏氣問題,容器漏氣過程中氣體的質量不斷發(fā)生變化，屬于變質量問題，如果選容器內剩余氣體和漏掉的氣體作為整體為研究對象，便可使,“,變質量,”,轉化成,“,定質量,”,問
10、題。,(2023,黑龍江哈爾濱模擬預測,)2022,年,4,月,16,日，神州十三號載人飛船返回艙著陸成功，三名航天員圓滿完成了為期六個月的航天飛行任務，此次飛行任務中航天員翟志剛、王亞平先后從天和核心艙節(jié)點艙成功出艙執(zhí)行任務，出艙時他們身著我國新一代,“,飛天,”,艙外航天服。艙外航天服是一套非常復雜的生命保障系統(tǒng)，簡單的物理模型可以理解為：艙外航天服內密封了一定質量的理想氣體，用來提供適合人體生存的氣壓。出艙前，航天員身著航天服，先從核心艙進入節(jié)點艙，此時航天服密閉氣體的體積為,V,1,4 L,，壓強為,p,1,1.0,10,5,Pa,，溫度為,t,1,27,；然后封閉所有內部艙門，對節(jié)點
11、艙泄壓，直到節(jié)點艙壓強和外面壓強相等時才能打開艙門。,例,3,(1),節(jié)點艙氣壓降低到能打開艙門時，密閉航天服內氣體體積膨脹到,V,2,8 L,，假設溫度不變，求此時航天服內氣體壓強,p,2,；,(2),打開艙門后，航天員安全出艙，由于外界溫度極低，航天服自動控制系統(tǒng)啟動，系統(tǒng)能通過加熱和充氣或者放氣等調節(jié)方式來保證密閉航天服內氣體壓強為,p,2,，溫度為,t,2,3,，體積為,V,1,4 L,，求調節(jié)后航天服內的氣體質量與原有氣體質量之比。,答案,(1),p,2,0.5,10,5,Pa,(2)59,變式訓練,4,(2023,遼寧阜蒙縣高三開學考試,),浮筒氣囊打撈法是打撈沉船的一種方法，是用
12、若干浮筒氣囊與沉船拴住，在水下充氣后，借浮力將沉船浮出水面。已知某個打撈浮筒氣囊的最大容積為,5 m,3,，沉船位置離水面約為,20 m,，該處水溫為,3,。打撈船上打氣裝置可持續(xù)產生,4,倍大氣壓強的高壓氣體，氣體溫度為,27,。現(xiàn)將高壓氣體充入浮筒氣囊中，當氣囊內氣體壓強和外部水壓相等時停止充氣，此過程需要打氣裝置充入多少體積的高壓氣體？假定高壓氣體充入浮筒氣囊前，氣囊內的氣體可忽略不計，計算氣體壓強時不考慮氣囊的高度，氣囊導熱性良好，大氣壓強,p,0,1,10,5,Pa,，水的密度,1.0,10,3,kg/m,3,，重力加速度,g,10 m/s,2,。,(,結果保留三位有效數(shù)字,),答案
13、,4.17 m,3,答案,p,2.0,10,5,Pa,10 m,解析,對瓶中所封的氣體，由玻意耳定律可知,p,0,V,0,pV,即,1.0,10,5,(380,80),p,(380,230),解得,p,2.0,10,5,Pa,根據(jù),p,p,0,gh,解得,h,10 m,(1),將環(huán)境溫度緩慢升高，求,B,汽缸中的活塞剛到達汽缸底部時的溫度；,(2),將環(huán)境溫度緩慢改變至,2,T,0,，然后用氣泵從開口,C,向汽缸內緩慢注入氣體，求,A,汽缸中的活塞到達汽缸底部后，,B,汽缸內第,部分氣體的壓強。,3,(2022,山東卷,),某些魚類通過調節(jié)體內魚鰾的體積實現(xiàn)浮沉。如圖所示，魚鰾結構可簡化為通過
14、閥門相連的,A,、,B,兩個密閉氣室，,A,室壁厚，可認為體積恒定，,B,室壁薄，體積可變；兩室內氣體視為理想氣體，可通過閥門進行交換。質量為,M,的魚靜止在水面下,H,處。,B,室內氣體體積為,V,，質量為,m,；設,B,室內氣體壓強與魚體外壓強相等、魚體積的變化與,B,室氣體體積的變化相等，魚的質量不變，魚鰾內氣體溫度不變，水的密度為,、重力加速度為,g,，大氣壓強為,p,0,，求：,(1),魚通過增加,B,室體積獲得大小為,a,的加速度，需從,A,室充入,B,室的氣體質量,m,；,(2),魚靜止于水面下,H,1,處時，,B,室內氣體質量,m,1,。,4,(2023,黑龍江牡丹江市高三階段練習,),豎直平面內有一直角形內徑處處相同的細玻璃管，,A,端封閉，,C,端開口，最初,AB,段處于水平狀態(tài)，中間有一段水銀將氣體封閉在,A,端，各部分尺寸如圖所示。初始時，封閉氣體溫度為,T,1,300 K,，外界大氣壓強,p,0,75 cmHg,。若對封閉氣體緩慢加熱，當水平管內水銀全部進入豎直管內時，氣體的溫度是多少？,答案,450 K,
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