教科版高中物理选择性必修第三册精品课件 第2章 固体、液体和气体 专题提升课2 变质量气体问题和关联气体问题.ppt

第二章固体、液体和气体专题提升课2变质量气体问题和关联气体问题

学习目标1.会巧妙地选择研究对象,使变质量气体问题转化为定质量的气体问题。(科学思维)2.会利用图像对气体状态、状态变化及规律进行分析,并应用于解决气体状态变化问题。(科学思维)

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重难探究?能力素养全提升

探究点一变质量气体问题知识归纳变质量问题的分析方法分析变质量问题时,可以通过巧妙地选择合适的研究对象,使这类问题转化为一定质量的气体问题,从而用气体实验定律或理想气体状态方程解决问题。1.打气问题向球、轮胎中充气是一个典型的变质量的气体问题,只要选择球内原有气体和即将打入的气体作为研究对象,就可把充气过程中的气体质量变化的问题转化为定质量气体状态变化的问题。

2.抽气问题从容器内抽气的过程中,容器内的气体质量不断减小,这属于变质量问题。分析时,将每次抽气过程中抽出的气体和剩余气体作为研究对象,质量不变,故抽气过程可看作等温膨胀过程。3.漏气问题容器漏气过程中气体质量不断减小,属于变质量问题。如果选容器内剩余气体为研究对象,便可使变质量问题变成定质量的气体状态变化问题,就可以应用气体实验定律或理想气体状态方程求解。

应用体验【例1】(2023山东枣庄高三期末)用来喷洒农药的压缩喷雾器的结构如图所示,A的容积为7.5L,装入药液后,药液上方空气的体积为1.5L,压强为1×105Pa。关闭阀门K,用打气筒B每次打进1×105Pa的空气250cm3。

(1)要使药液上方气体的压强为4×105Pa,求打气的次数。答案18

(2)当A中有4×105Pa的空气后,打开阀门K可喷洒药液,直到不能喷洒时,求喷雾器内剩余药液的体积。(忽略喷管中的药液)答案1.5L

A

探究点二关联气体问题知识归纳关联气体问题1.问题特点玻璃管、连通器或气缸被液柱或者活塞分隔成两部分或多部分气体,它们之间存在着压强和体积的联系。2.解题思路分别取每一部分气体为研究对象,利用气体等温变化规律分析列式,通过压强或体积关系建立各部分气体之间的联系。

应用体验【例2】(2023山东东营高三模拟)如图,一容器由横截面积分别为2S和S的两个气缸连通而成,容器平放在水平地面上,气缸内壁光滑。整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分,分别充有氢气、空气和氮气。平衡时,氮气的压强和体积分别为p0和V0,氢气的体积为2V0,空气的压强为p,现缓慢地将中部的空气全部抽出,抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变,活塞没有到达两气缸的连接处,求:

(1)抽气前氢气的压强;

(2)抽气后氢气的压强和体积。

对点演练2(2023吉林东北师大附中月考)有一两端封闭、横截面积均匀的U形玻璃管,两臂的长度相等,分别封有适量的气体1和气体2,一段水银柱把两种气体隔开,如图所示。将此U形管两端朝上竖直立起后,两臂中气柱的长度分别为L1=12cm,L2=18cm,此时气体1的压强相当于54cm高的水银柱产生的压强;将此U形管平放在水平桌面上时(两臂在同一水平面上),则两臂中气柱的长度各是多少?(设水银柱不断裂,没有发生气体从一臂通过水银逸入另一臂中的情况)

答案11.25cm18.75cm解析平放时两气体的压强相等,设为p。对气体1,初状态压强p1=ρgh1根据气体等温变化规律,有p1L1S=pL1S对气体2,初状态压强p2=p1+ρg(L2-L1)根据气体等温变化规律,有p2L2S=pL2S根据几何关系,有L1+L2=L1+L2联立得L1=11.25cm,L2=18.75cm。

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1.(打气问题)(2023山东聊城高二期末)空气压缩机的储气罐中储有1.0×105Pa的空气6.0L,现再充入1.0×105Pa的空气9.0L。设充气过程为等温过程,空气可看作理想气体,则充气后储气罐中气体压强为()A.2.5×105Pa B.2.0×105PaC.1.5×105Pa D.1.0×105Pa解析取全部气体为研究对象,由p1(V1+V2)=pV1得p=2.5×105Pa,故A正确。A

2.(气体分装问题)(2023河南开封高二期末)容积为20L的钢瓶充满氧气后,压强为1.5×107Pa,打开钢瓶的阀门让氧气同时分装到容积为5L的小瓶中,若小瓶原来是抽空的,小瓶中充气后压强为1.0×106Pa,分装过程中无漏气,且温度不变,那么最多能分装()A.4瓶 B.50瓶C.56瓶 D.60瓶C

D

4.(关联气体问题)(2023河南郑州月考)如图所示,A、B两个相同且内壁光滑的导热气缸固定在水平地面上,气缸内的两活塞(重力忽略不计)用轻杆连接,一个移动时