《高考物理一輪復(fù)習(xí)專題十氣體實(shí)驗(yàn)定律綜合應(yīng)用精講深剖1102361》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理一輪復(fù)習(xí)專題十氣體實(shí)驗(yàn)定律綜合應(yīng)用精講深剖1102361（9頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、專題十 氣體實(shí)驗(yàn)定律綜合應(yīng)用 【專題解讀】 1..本專題是氣體實(shí)驗(yàn)定律在玻璃管液封模型和汽缸活塞類模型中的應(yīng)用，高考在選考模塊中通常以計(jì)算題的形式命題． 2．學(xué)好本專題可以幫助同學(xué)們熟練的選取研究對(duì)象和狀態(tài)變化過程，掌握處理兩類模型問題的基本思路和方法． 3．本專題用到的相關(guān)知識(shí)和方法有：受力分析、壓強(qiáng)的求解方法、氣體實(shí)驗(yàn)定律等． 考向一　玻璃管液封模型 1．三大氣體實(shí)驗(yàn)定律 (1)玻意耳定律(等溫變化)：p1V1＝p2V2或pV＝C(常數(shù))． (2)查理定律(等容變化)：＝或＝C(常數(shù))． (3)蓋—呂薩克定律(等壓變化)：＝或＝C(常數(shù))． 2．利用氣體實(shí)驗(yàn)定律及氣

2、態(tài)方程解決問題的基本思路 3．玻璃管液封模型 求液柱封閉的氣體壓強(qiáng)時(shí)，一般以液柱為研究對(duì)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＝ρgh(其中h為至液面的豎直高度)； (2)不要漏掉大氣壓強(qiáng)，同時(shí)又要盡可能平衡掉某些大氣的壓力； (3)有時(shí)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(shí)，可靈活應(yīng)用壓強(qiáng)單位“cmHg”等，使計(jì)算過程簡(jiǎn)捷． 【例1】　如圖1所示，一粗細(xì)均勻的U形管豎直放置，A側(cè)上端封閉，B側(cè)上端與大氣相通，下端開口處開關(guān)K關(guān)閉；A側(cè)空氣柱的長(zhǎng)度為l＝10.0 cm，B側(cè)水銀面比A

3、側(cè)的高h(yuǎn)＝3.0 cm.現(xiàn)將開關(guān)K打開，從U形管中放出部分水銀，當(dāng)兩側(cè)水銀面的高度差為h1＝10.0 cm時(shí)將開關(guān)K關(guān)閉．已知大氣壓強(qiáng)p0＝75.0 cmHg. 圖1 (1)求放出部分水銀后A側(cè)空氣柱的長(zhǎng)度； (2)此后再向B側(cè)注入水銀，使A、B兩側(cè)的水銀面達(dá)到同一高度，求注入的水銀在管內(nèi)的長(zhǎng)度． 【答案】(1)12.0 cm　(2)13.2 cm 方法總結(jié) 氣體實(shí)驗(yàn)定律的應(yīng)用技巧 1．用氣體實(shí)驗(yàn)定律解題的關(guān)鍵是恰當(dāng)?shù)剡x取研究對(duì)象(必須是一定質(zhì)量的氣體)，搞清氣體初、末狀態(tài)的狀態(tài)參量，正確判斷出氣體狀態(tài)變化的過程是屬于等溫、等壓還是等容過程，然后列方程求解． 2．分

4、析氣體狀態(tài)變化過程的特征要注意以下兩個(gè)方面：一是根據(jù)題目的條件進(jìn)行論證(比如從力學(xué)的角度分析壓強(qiáng)的情況，判斷是否屬于等壓過程)；二是注意挖掘題目的隱含條件(比如緩慢壓縮導(dǎo)熱良好的汽缸中的氣體，意味著氣體溫度與環(huán)境溫度保持相等)． 階梯練習(xí) 1．如圖2所示，一細(xì)U型管兩端開口，用兩段水銀柱封閉了一段空氣柱在管的底部，初始狀態(tài)時(shí)氣體溫度為280 K，管的各部分尺寸如圖所示，圖中封閉空氣柱長(zhǎng)度L1＝20 cm.其余部分長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)2＝15 cm，L3＝10 cm， h1＝4 cm，h2＝20 cm；現(xiàn)使氣體溫度緩慢升高，取大氣壓強(qiáng)為p0＝76 cmHg，求： 圖2 (1)氣體溫度升高

5、到多少時(shí)右側(cè)水銀柱開始全部進(jìn)入豎直管； (2)氣體溫度升高到多少時(shí)右側(cè)水銀柱與管口相平． 【答案】(1)630 K　(2)787.5 K 2．在水下氣泡內(nèi)空氣的壓強(qiáng)大于氣泡表面外側(cè)水的壓強(qiáng)，兩壓強(qiáng)差Δp與氣泡半徑r之間的關(guān)系為Δp＝，其中σ＝0.070 N/m.現(xiàn)讓水下10 m處一半徑為0.50 cm的氣泡緩慢上升．已知大氣壓強(qiáng)p0＝1.0×105 Pa，水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，重力加速度大小g＝10 m/s2. (1)求在水下10 m處氣泡內(nèi)外的壓強(qiáng)差； (2)忽略水溫隨水深的變化，在氣泡上升到十分接近水面時(shí)，求氣泡的半徑與其原來半徑之比的近似值． 【答案】(

6、1)28 Pa　(2) 考向二　汽缸活塞類模型 1．解題思路 (1)弄清題意，確定研究對(duì)象，一般地說，研究對(duì)象分兩類：一類是熱學(xué)研究對(duì)象(一定質(zhì)量的理想氣體)；另一類是力學(xué)研究對(duì)象(汽缸、活塞或某系統(tǒng))． (2)分析清楚題目所述的物理過程，對(duì)熱學(xué)研究對(duì)象分析清楚初、末狀態(tài)及狀態(tài)變化過程，依據(jù)氣體實(shí)驗(yàn)定律列出方程；對(duì)力學(xué)研究對(duì)象要正確地進(jìn)行受力分析，依據(jù)力學(xué)規(guī)律列出方程． (3)注意挖掘題目的隱含條件，如幾何關(guān)系等，列出輔助方程． (4)多個(gè)方程聯(lián)立求解．對(duì)求解的結(jié)果注意檢驗(yàn)它們的合理性． 2．常見類型 (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．

7、 (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(dòng)定律解題． (3)封閉氣體的容器(如汽缸、活塞、玻璃管等)與氣體發(fā)生相互作用的過程中，如果滿足守恒定律的適用條件，可根據(jù)相應(yīng)的守恒定律解題． (4)兩個(gè)或多個(gè)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(shí)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． 說明　當(dāng)選擇力學(xué)研究對(duì)象進(jìn)行分析時(shí)，研究對(duì)象的選取并不唯一，可以靈活地選整體或部分為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，列出平衡方程或動(dòng)力學(xué)方程． 【例2】　如圖3所示，一開口向上豎直放置于水平面的

8、導(dǎo)熱汽缸，活塞面積S＝0.02 m2，開始時(shí)活塞距缸底0.4 m，缸內(nèi)氣體溫度為400 K．現(xiàn)使外界環(huán)境溫度緩慢降低至某一溫度，此過程中氣體放出熱量900 J，內(nèi)能減少了700 J．不計(jì)活塞的質(zhì)量及活塞與汽缸間的摩擦，外界大氣壓強(qiáng)p0＝1.0×105 Pa，在此過程中，求： 圖3 (1)外界對(duì)氣體做的功W； (2)活塞下降的高度； (3)末狀態(tài)氣體的溫度． 【答案】(1)200 J　(2)0.1 m　(3)300 K (3)氣體發(fā)生等壓變化，根據(jù)蓋—呂薩克定律＝ 代入數(shù)據(jù)：＝ 解得：T2＝300 K. 方法總結(jié) 多系統(tǒng)問題的處理技巧 多個(gè)系統(tǒng)相互聯(lián)系的定質(zhì)量氣

9、體問題，往往以壓強(qiáng)建立起系統(tǒng)間的關(guān)系，各系統(tǒng)獨(dú)立進(jìn)行狀態(tài)分析，要確定每個(gè)研究對(duì)象的變化性質(zhì)，分別應(yīng)用相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)定律，并充分應(yīng)用各研究對(duì)象之間的壓強(qiáng)、體積、溫度等量的有效關(guān)聯(lián)，若活塞可自由移動(dòng)，一般要根據(jù)活塞平衡確定兩部分氣體的壓強(qiáng)關(guān)系． 階梯練習(xí) 3．如圖4所示，導(dǎo)熱性能極好的汽缸，高為L(zhǎng)＝1.0 m，開口向上固定在水平面上，汽缸中有橫截面積為S＝100 cm2、質(zhì)量為m＝20 kg的光滑活塞，活塞將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在汽缸內(nèi)．當(dāng)外界溫度為t＝27 ℃、大氣壓為p0＝1.0×105 Pa時(shí)，氣柱高度為l＝0.80 m，汽缸和活塞的厚度均可忽略不計(jì)，取g＝10 m/s2，求：

10、(1)如果氣體溫度保持不變，將活塞緩慢拉至汽缸頂端，在頂端處，豎直拉力F為多大； (2)如果僅因?yàn)榄h(huán)境溫度緩慢升高導(dǎo)致活塞上升，當(dāng)活塞上升到汽缸頂端時(shí)，環(huán)境溫度為多少攝氏度． 【答案】(1)240 N　(2)102 ℃ (2)由蓋—呂薩克定律得 ＝ 代入數(shù)據(jù)解得t＝102 ℃. 變質(zhì)量氣體問題的分析技巧 分析變質(zhì)量氣體問題時(shí)，要通過巧妙地選擇研究對(duì)象，使變質(zhì)量氣體問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量氣體問題，用氣體實(shí)驗(yàn)定律求解． 1．打氣問題：選擇原有氣體和即將充入的氣體作為研究對(duì)象，就可把充氣過程中氣體質(zhì)量變化問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量氣體的狀態(tài)變化問題． 2．抽氣問題：將每次抽氣過程中抽出

11、的氣體和剩余氣體作為研究對(duì)象，質(zhì)量不變，故抽氣過程可以看成是等溫膨脹過程． 3．灌氣問題：把大容器中的剩余氣體和多個(gè)小容器中的氣體整體作為研究對(duì)象，可將變質(zhì)量問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題． 4．漏氣問題：選容器內(nèi)剩余氣體和漏出氣體整體作為研究對(duì)象，便可使問題變成一定質(zhì)量氣體的狀態(tài)變化，可用理想氣體的狀態(tài)方程求解． 【例4】某自行車輪胎的容積為V，里面已有壓強(qiáng)為p0的空氣，現(xiàn)在要使輪胎內(nèi)的氣壓增大到p，設(shè)充氣過程為等溫過程，空氣可看作理想氣體，輪胎容積保持不變，則還要向輪胎充入溫度相同、壓強(qiáng)也是p0、體積為________的空氣． A.V B.V C．(－1)V D．(＋1)V 【答案】C 【解析】設(shè)充入氣體體積為V0，根據(jù)玻意耳定律可得p0(V＋V0)＝pV，解得V0＝(－1)V，C項(xiàng)正確． 【例5】如圖5所示，一太陽能空氣集熱器，底面及側(cè)面為隔熱材料，頂面為透明玻璃板，集熱器容積為V0.開始時(shí)內(nèi)部封閉氣體的壓強(qiáng)為p0，經(jīng)過太陽暴曬，氣體溫度由T0＝300 K升至T1＝350 K. 圖5 (1)求此時(shí)氣體的壓強(qiáng)； (2)保持T1＝350 K不變，緩慢抽出部分氣體，使氣體壓強(qiáng)再變回到p0.求集熱器內(nèi)剩余氣體的質(zhì)量與原來總質(zhì)量的比值． 【答案】(1)p0　(2) 9