新教材適用2024版高考物理一輪總復(fù)習(xí)第14章熱學(xué)專題強(qiáng)化13應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律解決“三類模型”問題課件

《新教材適用2024版高考物理一輪總復(fù)習(xí)第14章熱學(xué)專題強(qiáng)化13應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)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(guān)《新教材適用2024版高考物理一輪總復(fù)習(xí)第14章熱學(xué)專題強(qiáng)化13應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律解決“三類模型”問題課件（47頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、單擊此處編輯母版標(biāo)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(xué),專題強(qiáng)化十三應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律解決“三類模型”問題,3,利用氣體實(shí)驗(yàn)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(zhì)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(dá)式，壓強(qiáng)的確定是關(guān)鍵,認(rèn)過程：認(rèn)清變化過程，正確選用物理規(guī)律,列方程：選擇實(shí)驗(yàn)定律列式求解，有時要討論結(jié)果的合理性,一,、,“,玻璃管液封,”,模型,求液柱封閉的氣體壓強(qiáng)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(chǎn)生的壓強(qiáng)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(qiáng)，同時又要注意大氣壓強(qiáng)產(chǎn)生的壓力是否要平衡掉,；,(,3),有時可直接應(yīng)用連通器原理,連通器內(nèi)靜止的液體，同種液體在同一水平面上各處壓強(qiáng)相等；,(4),當(dāng)液體為水銀時，可靈活應(yīng)用壓強(qiáng)單位,“cmHg”,等，使計算過程簡捷。,(,2023,河南洛陽市高三階段練習(xí),),某簡易溫度報警裝置的示意圖如圖所示，其原理是：導(dǎo)熱性能良好的豎直細(xì)管中用水銀封閉了一定質(zhì)量的空氣,(,視為理想氣體,),，當(dāng)溫度升高時，水銀柱上升，使電路導(dǎo)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(dǎo)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(diǎn)與大氣壓強(qiáng)的關(guān)系如下表。,例,1,沸點(diǎn),98,99,100,101,102,壓強(qiáng),74 cmHg,75 cmHg,76 cmHg,77 cmHg,78 cmHg,(1),求當(dāng)?shù)氐拇髿鈮簭?qiáng),p,0,；,(2),若取出,1 cm,水銀柱，求該裝置報警時的熱力學(xué)溫度,T,3,。,(,結(jié)果保留三位有效數(shù)字,),答案,(1)78 cmHg,(2)385 K,變式訓(xùn)練,1,(2023,江蘇揚(yáng)州模擬預(yù)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(xì)管中央，當(dāng)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(xùn)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(xì)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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(chǎn)生高度差時，初態(tài)為壓強(qiáng),p,1,B,p,0,，體積為,V,1,B,l,2,S,，末態(tài)壓強(qiáng)為,p,2,，設(shè)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(qiáng),p,1,A,p,0,，體積為,V,1,A,l,1,S,，末態(tài)壓強(qiáng)為,p,2,A,，設(shè)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(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律和物體的平衡條件解題。,2,氣體系統(tǒng)處于力學(xué)非平衡狀態(tài)，需要綜合應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律和牛頓運(yùn)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(guān)聯(lián)的問題，解答時應(yīng)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(yīng)的方程，還要寫出各部分氣體之間壓強(qiáng)或體積的關(guān)系式，最后聯(lián)立求解。,例,2,變式訓(xùn)練,3,(2022,全國乙卷,),如圖，一豎直放置的汽缸由兩個粗細(xì)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(zhì)彈簧連接，汽缸連接處有小卡銷，活塞,不能通過連接處。活塞,、,的質(zhì)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(qiáng)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(dāng)活塞,剛運(yùn)動到汽缸連接處時，活塞間氣體的壓強(qiáng)和溫度。,三,、,“,變質(zhì)量氣體,”,模型,氣體實(shí)驗(yàn)定律及

8、理想氣體狀態(tài)方程的適用對象都是一定質(zhì)量理想氣體，但在實(shí)際問題中，常遇到氣體的,“,變質(zhì)量,”,問題；氣體的,“,變質(zhì)量,”,問題，可以通過巧妙地選擇合適的研究對象，把,“,變質(zhì)量,”,問題轉(zhuǎn)化為,“,定質(zhì)量,”,的問題，從而可以利用氣體實(shí)驗(yàn)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(jìn)容器內(nèi)的氣體和容器內(nèi)的原有氣體為研究對象時，這些氣體的質(zhì)量是不變的。這樣，可將,“,變質(zhì)量,”,的問題轉(zhuǎn)化成,“,定質(zhì)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(zhì)量發(fā)生變化，解決該類變質(zhì)量問題的方法與充氣,(,打氣,)

9、,問題類似：假設(shè)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(zhì)量,”,問題轉(zhuǎn)化為,“,定質(zhì)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(zhì)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(jìn)行研究，即可將,“,變質(zhì)量,”,問題轉(zhuǎn)化為,“,定質(zhì)量,”,問題。若變壓分裝則需每次獨(dú)立求解。,4,漏氣問題,容器漏氣過程中氣體的質(zhì)量不斷發(fā)生變化，屬于變質(zhì)量問題，如果選容器內(nèi)剩余氣體和漏掉的氣體作為整體為研究對象，便可使,“,變質(zhì)量,”,轉(zhuǎn)化成,“,定質(zhì)量,”,問

10、題。,(2023,黑龍江哈爾濱模擬預(yù)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(wù)，此次飛行任務(wù)中航天員翟志剛、王亞平先后從天和核心艙節(jié)點(diǎn)艙成功出艙執(zhí)行任務(wù)，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(fù)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(nèi)密封了一定質(zhì)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(jìn)入節(jié)點(diǎn)艙，此時航天服密閉氣體的體積為,V,1,4 L,，壓強(qiáng)為,p,1,1.0,10,5,Pa,，溫度為,t,1,27,；然后封閉所有內(nèi)部艙門，對節(jié)點(diǎn)

11、艙泄壓，直到節(jié)點(diǎn)艙壓強(qiáng)和外面壓強(qiáng)相等時才能打開艙門。,例,3,(1),節(jié)點(diǎn)艙氣壓降低到能打開艙門時，密閉航天服內(nèi)氣體體積膨脹到,V,2,8 L,，假設(shè)溫度不變，求此時航天服內(nèi)氣體壓強(qiáng),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(diào)節(jié)方式來保證密閉航天服內(nèi)氣體壓強(qiáng)為,p,2,，溫度為,t,2,3,，體積為,V,1,4 L,，求調(diào)節(jié)后航天服內(nèi)的氣體質(zhì)量與原有氣體質(zhì)量之比。,答案,(1),p,2,0.5,10,5,Pa,(2)59,變式訓(xùn)練,4,(2023,遼寧阜蒙縣高三開學(xué)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(chǎn)生,4,倍大氣壓強(qiáng)的高壓氣體，氣體溫度為,27,?，F(xiàn)將高壓氣體充入浮筒氣囊中，當(dāng)氣囊內(nèi)氣體壓強(qiáng)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(nèi)的氣體可忽略不計，計算氣體壓強(qiáng)時不考慮氣囊的高度，氣囊導(dǎo)熱性良好，大氣壓強(qiáng),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(jié)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(dá)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(nèi)緩慢注入氣體，求,A,汽缸中的活塞到達(dá)汽缸底部后，,B,汽缸內(nèi)第,部分氣體的壓強(qiáng)。,3,(2022,山東卷,),某些魚類通過調(diào)節(jié)體內(nèi)魚鰾的體積實(shí)現(xiàn)浮沉。如圖所示，魚鰾結(jié)構(gòu)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(rèn)為體積恒定，,B,室壁薄，體積可變；兩室內(nèi)氣體視為理想氣體，可通過閥門進(jìn)行交換。質(zhì)量為,M,的魚靜止在水面下,H,處。,B,室內(nèi)氣體體積為,V,，質(zhì)量為,m,；設(shè),B,室內(nèi)氣體壓強(qiáng)與魚體外壓強(qiáng)相等、魚體積的變化與,B,室氣體體積的變化相等，魚的質(zhì)量不變，魚鰾內(nèi)氣體溫度不變，水的密度為,、重力加速度為,g,，大氣壓強(qiáng)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(zhì)量,m,；,(2),魚靜止于水面下,H,1,處時，,B,室內(nèi)氣體質(zhì)量,m,1,。,4,(2023,黑龍江牡丹江市高三階段練習(xí),),豎直平面內(nèi)有一直角形內(nèi)徑處處相同的細(xì)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(qiáng),p,0,75 cmHg,。若對封閉氣體緩慢加熱，當(dāng)水平管內(nèi)水銀全部進(jìn)入豎直管內(nèi)時，氣體的溫度是多少？,答案,450 K,