新教材適用2025版高考物理二輪總復(fù)習(xí)第1部分核心主干復(fù)習(xí)專題專題6熱學(xué)原子物理第15講熱學(xué)題型2氣體實(shí)驗(yàn)定律與理想氣體狀態(tài)方程教師用書

題型2氣體試驗(yàn)定律與志向氣體狀態(tài)方程1.壓強(qiáng)的計(jì)算(1)被活塞或汽缸封閉的氣體，通常分析活塞或汽缸的受力，應(yīng)用平衡條件或牛頓其次定律求解，壓強(qiáng)單位為Pa。(2)水銀柱密封的氣體，應(yīng)用p＝p0＋ph或p＝p0－ph計(jì)算壓強(qiáng)，壓強(qiáng)p的單位為cmHg或mmHg。2.合理選取氣體改變所遵循的規(guī)律列方程(1)若氣體質(zhì)量肯定，p、V、T中有一個(gè)量不發(fā)生改變，則選用對應(yīng)的氣體試驗(yàn)定律列方程求解。(2)若氣體質(zhì)量肯定，p、V、T均發(fā)生改變，則選用志向氣體狀態(tài)方程列式求解。3.關(guān)聯(lián)氣體問題解決由活塞、液柱相聯(lián)系的兩部分氣體問題時(shí)，依據(jù)兩部分氣體壓強(qiáng)、體積的關(guān)系，列出關(guān)聯(lián)關(guān)系式，再結(jié)合氣體試驗(yàn)定律或志向氣體狀態(tài)方程求解?！舱骖}探討2〕(2024·湖北高考卷)如圖所示，豎直放置在水平桌面上的左右兩汽缸粗細(xì)勻稱，內(nèi)壁光滑，橫截面積分別為S、2S，由體積可忽視的細(xì)管在底部連通。兩汽缸中各有一輕質(zhì)活塞將肯定質(zhì)量的志向氣體封閉，左側(cè)汽缸底部與活塞用輕質(zhì)細(xì)彈簧相連。初始時(shí)，兩汽缸內(nèi)封閉氣柱的高度均為H，彈簧長度恰好為原長。現(xiàn)往右側(cè)活塞上表面緩慢添加肯定質(zhì)量的沙子，直至右側(cè)活塞下降eq\f(1,3)H，左側(cè)活塞上升eq\f(1,2)H。已知大氣壓強(qiáng)為p0，重力加速度大小為g，汽缸足夠長，汽缸內(nèi)氣體溫度始終不變，彈簧始終在彈性限度內(nèi)。求(1)最終汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)。(2)彈簧的勁度系數(shù)和添加的沙子質(zhì)量?！敬鸢浮?1)eq\f(18,17)p0(2)k＝eq\f(2p0S,17H)m＝eq\f(2p0S,17g)【解析】(1)對左右氣缸內(nèi)所封的氣體，初態(tài)壓強(qiáng)p1＝p0體積V1＝SH＋2SH＝3SH末態(tài)壓強(qiáng)p2，體積V2＝S·eq\f(3,2)H＋eq\f(2,3)H·2S＝eq\f(17,6)SH依據(jù)玻意耳定律可得p1V1＝p2V2解得p2＝eq\f(18,17)p0。(2)對右邊活塞受力分析可知mg＋p0·2S＝p2·2S解得m＝eq\f(2p0S,17g)對左側(cè)活塞受力分析可知p0S＋k·eq\f(1,2)H＝p2S解得k＝eq\f(2p0S,17H)?！舱骖}探討3〕(2024·湖南高考卷)汽車剎車助力裝置能有效為駕駛員踩剎車省力。如圖所示，剎車助力裝置可簡化為助力氣室和抽氣氣室等部分構(gòu)成，連桿AB與助力活塞固定為一體，駕駛員踩剎車時(shí)，在連桿AB上施加水平力推動(dòng)液壓泵實(shí)現(xiàn)剎車。助力氣室與抽氣氣室用細(xì)管連接，通過抽氣降低助力氣室壓強(qiáng)，利用大氣壓與助力氣室的壓強(qiáng)差實(shí)現(xiàn)剎車助力。每次抽氣時(shí)，K1打開，K2閉合，抽氣活塞在外力作用下從抽氣氣室最下端向上運(yùn)動(dòng)，助力氣室中的氣體充溢抽氣氣室，達(dá)到兩氣室壓強(qiáng)相等；然后，K1閉合，K2打開，抽氣活塞向下運(yùn)動(dòng)，抽氣氣室中的全部氣體從K2排出，完成一次抽氣過程。已知助力氣室容積為V0，初始?jí)簭?qiáng)等于外部大氣壓強(qiáng)p0，助力活塞橫截面積為S，抽氣氣室的容積為V1。假設(shè)抽氣過程中，助力活塞保持不動(dòng)，氣體可視為志向氣體，溫度保持不變。(1)求第1次抽氣之后助力氣室內(nèi)的壓強(qiáng)p1。(2)第n次抽氣后，求該剎車助力裝置為駕駛員省力的大小ΔF。【答案】(1)eq\f(V0,V0＋V1)p0(2)eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(V0,V0＋V1)))n))p0S【解析】(1)以原助力氣室中封閉的氣體為探討對象，其經(jīng)驗(yàn)等溫膨脹過程，由玻意耳定律得p0V0＝p1(V0＋V1)解得p1＝eq\f(V0,V0＋V1)p0。(2)完成一次抽氣后，助力氣室中封閉氣體的壓強(qiáng)變?yōu)橹暗膃q\f(V0,V0＋V1)，所以第n次抽氣后，助力氣室中封閉氣體的壓強(qiáng)為pn＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(V0,V0＋V1)))np0對助力活塞與連桿AB構(gòu)成的系統(tǒng)受力分析得ΔF＝(p0－pn)S＝eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(V0,V0＋V1)))n))p0S?！矊c(diǎn)訓(xùn)練〕1.(2024·遼寧高考卷)“空氣充電寶”是一種通過壓縮空氣實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能的裝置，可在用電低谷時(shí)儲(chǔ)存能量、用電高峰時(shí)釋放能量?！翱諝獬潆妼殹蹦硞€(gè)工作過程中，肯定質(zhì)量志向氣體的p－T圖像如圖所示。該過程對應(yīng)的p－V圖像可能是(B)【解析】依據(jù)eq\f(pV,T)＝C可得p＝eq\f(C,V)T，從a到b，氣體壓強(qiáng)不變，溫度上升，則體積變大；從b到c，氣體壓強(qiáng)減小，溫度降低，因c點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率小于b點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率，c態(tài)的體積大于b態(tài)體積，故選B。2.(2024·安徽黃山三模)如圖所示是一種演示氣體定律的儀器——哈勃瓶，它是一個(gè)底部開有圓孔，瓶頸很短的平底大燒瓶，在瓶內(nèi)塞有一氣球，氣球的吹氣口反扣在瓶口上，瓶底的圓孔上配有一個(gè)橡皮塞。在一次試驗(yàn)中，瓶內(nèi)由氣球和橡皮塞封閉肯定質(zhì)量的志向氣體，起先時(shí)氣球自然松弛，氣球內(nèi)氣體與外界連通，氣體體積為V，瓶內(nèi)氣體體積為2V。用打氣筒出氣口緊密貼合氣球吹氣口并向氣球內(nèi)緩慢打入氣體，直至氣球體積增大到2V，容器和氣球?qū)崃己?，外界溫度不變，氣球壁厚度不?jì)、重力不計(jì)，大氣壓強(qiáng)為p0，在此過程中(C)A．瓶內(nèi)氣體內(nèi)能減小B．瓶內(nèi)氣體吸熱C．瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)由p0變?yōu)?p0D．氣球中充入的氣體質(zhì)量等于起先時(shí)氣球中氣體質(zhì)量【解析】瓶內(nèi)氣體做等溫改變，內(nèi)能不變，故A錯(cuò)誤；瓶內(nèi)氣體體積減小，則外界對氣體做功，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律ΔU＝Q＋W，可知瓶內(nèi)氣體向外界放熱，故B錯(cuò)誤；對瓶內(nèi)氣體，依據(jù)玻意耳定律有p0·2V＝pV，解得p＝