高考物理一轮总复习精品课件 第14章 热学 专题提升课18 气体实验定律的综合应用.ppt

解析(1)设密封气体初始体积为V1,压强为p1,左、右管的横截面积均为S,密封气体先经等温压缩过程体积变为V2,压强变为p2。由玻意耳定律有p1V1=p2V2设注入水银后水银柱高度为h,水银的密度为ρ,按题设条件有p1=p0+ρgh0p2=p0+ρghV1=(2H-l-h0)S,V2=HS联立并代入题给数据得h=12.9cm。(2)密封气体再经等压膨胀过程体积变为V3,温度变为T2,按题设条件有V3=(2H-h)S联立并代入题给数据得T2=363K。考点二汽缸活塞模型(师生共研)1.解题的一般思路(1)确定研究对象研究对象分两类:①热学研究对象(一定质量的理想气体);②力学研究对象(汽缸、活塞或某系统)。(2)分析物理过程①对热学研究对象分析清楚初、末状态及状态变化过程,依据气体实验定律列出方程。②对力学研究对象要正确地进行受力分析,依据力学规律列出方程。(3)挖掘题目的隐含条件,如几何关系等,列出辅助方程。(4)多个方程联立求解。注意检验求解结果的合理性。2.两个或多个汽缸封闭着几部分气体,并且汽缸之间相互关联的问题,解答时应分别研究各部分气体,找出它们各自遵循的规律,并写出相应的方程,还要写出各部分气体之间压强或体积的关系式,最后联立求解。典例2.如图所示,一容器由横截面积分别为2S和S的两个汽缸连通而成,容器平放在水平地面上,汽缸内壁光滑。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,活塞没有到达两汽缸的连接处,求:(1)抽气前氢气的压强;(2)抽气后氢气的压强和体积。解析(1)设抽气前氢气的压强为p10,根据力的平衡条件得(p10-p)·2S=(p0-p)·S(2)设抽气后氢气的压强和体积分别为p1和V1,氮气的压强和体积分别为p2和V2。根据力的平衡条件有p2·S=p1·2S由玻意耳定律得p1V1=p10·2V0p2V2=p0V0由于两活塞用刚性杆连接,故V1-2V0=2(V0-V2)对点演练3.(2023江苏镇江中学测试)如图所示,竖直放置的足够高的密闭汽缸内封存着一定质量的理想气体(气体质量可忽略不计),缸体质量m1=10kg,活塞质量m2=2kg,活塞横截面积S=2×10-3m2,活塞上部由一根绳悬挂于天花板上;汽缸下部被一个劲度系数k=1×103N/m的轻弹簧支住,弹簧压缩0.02m,整个装置处于静止状态。封闭在汽缸内的气柱高L1=0.2m,若外界大气压强p0=1×105Pa,g取10m/s2,弹簧始终在其弹性限度内,不计汽缸壁厚和一切摩擦。(结果保留两位有效数字)(1)求此时汽缸内气体的压强;(2)若将绳剪断,待汽缸和活塞重新平衡后(温度保持不变),求汽缸内的气柱高度改变了多少。答案(1)6.0×104Pa(2)0.091m解析(1)对汽缸进行受力分析,其受重力m1g、大气向上的压力p0S、缸内气体向下的压力p1S和弹簧向上的弹力kx,根据平衡条件有p1S+m1g=p0S+kx解得p1=6.0×104Pa。(2)将绳剪断、待系统平衡后,对活塞受力分析,其受重力m2g、大气向下的压力p0S、缸内气体向上的压力p2S,根据平衡条件有p2S=m2g+p0S解得p2=1.1×105Pa缸内气体的初状态压强为p1,体积V1=L1S;末状态气体的压强为p2,体积V2=L2S根据玻意耳定律有p1V1=p2V24.如图甲所示,一竖直导热汽缸静置于水平桌面,用销钉固定的导热活塞将汽缸分隔成A、B两部分,每部分都密闭有一定质量的理想气体,开始时A、B两部分气体体积相等,压强之比为2∶3,拔去销钉,稳定后A、B两部分气体体积之比为2∶1,如图乙所示。已知活塞的质量为m,横截面积为S,重力加速度为g,外界温度保持不变,不计活塞和汽缸间的摩擦,整个过程不漏气,求稳定后B部分气体的压强。本课结束专题提升课18气体实验定律的综合应用第十四章专题概要:本专题是气体实验定律在“玻璃管液封模型”和“汽缸活塞类模型”中的应用。解答“玻璃管液封模型”的关键点是以液柱为研究对象进行受力分析,列平衡方程,尤其注意应用连通器原理寻找各部分之间的压强关系;解答“汽缸活塞类模型”的关键点是以活塞或汽缸为研究对象,进行受力分析并列出方程,挖掘三个气体状态参量p、V、T的隐含信息,结合气体实验定律求解。考点一玻璃管液封模型(师生共研)1.玻璃管液封模型求液柱封闭的气体压强时,一般以液柱为研究对象分析受力、列平衡方程,要注意:(1