2026届高考物理一轮总复习第15章热学第79讲专题强化二十三变质量问题理想气体的图像问题关联气体问题课件

这是一份2026届高考物理一轮总复习第15章热学第79讲专题强化二十三变质量问题理想气体的图像问题关联气体问题课件，共36页。PPT课件主要包含了核心考点·重点突破，单一气体多过程问题，关联气体问题，变质量问题等内容，欢迎下载使用。
第79讲　专题强化二十三　变质量问题理想气体的图像问题　关联气体问题
(能力考点·深度研析)解题的一般思路(1)确定研究对象研究对象分两类：热学研究对象(一定质量的理想气体)；力学研究对象(汽缸、活塞或某系统)。
(2)分析物理过程，确定状态参量①对热学研究对象，分析清楚一定质量的理想气体状态变化过程及对应每一过程初、末状态，写出对应状态的状态参量，依据气体实验定律列出方程。②分析力学研究对象(汽缸、活塞或某系统)的受力情况，依据力学规律列出方程求解气体压强。(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。
[答案]　(1)100 N　(2)327 K
【跟踪训练】(2025·开封模拟)如图所示，一端开口、长为L＝40 cm的玻璃管锁定在倾角为α＝30°的光滑斜面上，一段长为10 cm的水银柱密封一定质量的理想气体。环境温度为27 ℃，已知当地大气压强p0＝75 cmHg。(1)如果解除锁定，玻璃管沿斜面下滑，稳定后水银恰好未溢出管口，求解除锁定前水银柱上端距管口的距离；(2)如果对密封气体缓慢加热(玻璃管仍然锁定在斜面上)，求水银柱恰好移动到管口时的温度。
[答案]　(1)1.875 cm　(2)320 K[解析]　(1)设解除锁定前密封气体的压强为p1、体积为V1，玻璃管的横截面积为S，水银柱的长度为L0，水银柱上端距管口的距离为x，则有p1＝p0＋L0sin α＝80 cmHg，V1＝(L－L0－x)S解除锁定后，设密封气体的压强为p2，体积为V2，则有p2＝p0＝ 75 cmHg，V2＝(L－L0)S此过程为等温变化，由玻意耳定律可得p1V1＝p2V2，代入数据解得x＝1.875 cm。
(能力考点·深度研析)解决关联气体问题的一般思路是：(1)每一部分气体分别作为研究对象。(2)分析每部分气体的初、末状态参量，判断遵守的定律。(3)根据状态变化规律列出方程。(4)列出两部分气体初、末状态各参量之间的关系方程。(5)联立方程组求解。
(1)抽气之后A、B的压强pA、pB。(2)弹簧的劲度系数k。
【跟踪训练】如图，两侧粗细均匀、横截面积相等的U形管竖直放置，左管上端开口且足够长，右管上端封闭。左管和右管中水银柱高h1＝h2＝5 cm，两管中水银柱下表面距管底高均为H＝21 cm，右管水银柱上表面离管顶的距离h3＝20 cm。管底水平段的体积可忽略，气体温度保持不变，大气压强p0＝75 cmHg，重力加速度为g。
(1)现往左管中再缓慢注入h＝25 cm的水银柱，求稳定时右管水银柱上方气柱的长度；(2)求稳定时两管中水银柱下表面的高度差。
[答案]　(1)15 cm　(2)20 cm[解析]　(1)设两侧管的横截面积为S，对右管上方气体，有p3＝p0＝75 cmHg，V3＝h3Sp3′＝p0＋ρgh＝100 cmHg，V3′＝h3′S由玻意耳定律有p3h3S＝p3′h3′S解得h3′＝15 cm。
(2)对两水银柱下方气柱，注入水银柱前，有p2＝p0＋ρgh1＝80 cmHg，V2＝2HS注入水银柱后有p2′＝p0＋ρg(h1＋h)＝105 cmHg设注入水银柱后气柱的长度为L1，则V2′＝L1S，由玻意耳定律有p2·2HS＝p2′·L1S解得L1＝32 cm此时两侧水银柱下表面的高度差为Δh＝2H－L1＋2(h3－h3′)＝20 cm。
(能力考点·深度研析)1．理想气体状态方程的推论(1)把一定质量的气体分成几部分
3．常见的四种变质量问题
►考向1　气体密度的计算 (2023·全国甲卷)一高压舱内气体的压强为1.2个大气压，温度为17 ℃，密度为1.46 kg/m3。(1)升高气体温度并释放出舱内部分气体以保持压强不变，求气体温度升至27 ℃时舱内气体的密度；(2)保持温度27 ℃不变，再释放出舱内部分气体使舱内压强降至1.0个大气压，求舱内气体的密度。
[答案]　(1)1.41 kg/m3　(2)1.18 kg/m3
►考向2　抽气、打气和灌气分装问题 (2023·湖南卷)汽车刹车助力装置能有效为驾驶员踩刹车省力。如图，刹车助力装置可简化为助力气室和抽气气室等部分构成，连杆AB与助力活塞固定为一体，驾驶员踩刹车时，在连杆AB上施加水平力推动液压泵实现刹车。助力气室与抽气气室用细管连接，通过抽气降低助力气室压强，利用大气压与助力气室的压强差实现刹车助力。每次抽气时，K1打开，K2闭合，抽气活塞在外力作用下从抽气气室最下端向上运动，助力气室中的气体充满抽气气室，达到两气室压强相等；然后，K1闭合，K2打开，抽气活塞向下运动，抽气气室中的全部气体从K2排出，完
成一次抽气过程。已知助力气室容积为V0，初始压强等于外部大气压强p0，助力活塞横截面积为S，抽气气室的容积为V1。假设抽气过程中，助力活塞保持不动，气体可视为理想气体，温度保持不变。
(1)求第1次抽气之后助力气室内的压强p1；(2)第n次抽气后，求该刹车助力装置为驾驶员省力的大小ΔF。
►考向3　打气问题 (2024·安徽卷)某人驾驶汽车，从北京到哈尔滨。在哈尔滨发现汽车的某个轮胎内气体的压强有所下降(假设轮胎内气体的体积不变，且没有漏气，可视为理想气体)，于是在哈尔滨给该轮胎充入压强与大气压相同的空气，使其内部气体的压强恢复到出发时的压强(假设充气过程中，轮胎内气体的温度与环境温度相同，且保持不变)。已知该轮胎内气体的体积V0＝30 L，从北京出发时，该轮胎内气体的温度t1＝－3 ℃，压强p1＝2.7×105 Pa。哈尔滨的环境温度t2＝－23 ℃，大气压强p0取1.0× 105 Pa。求：(1)在哈尔滨时，充气前该轮胎内气体压强的大小；(2)充进该轮胎的空气体积。
[答案]　(1)2.5×105 Pa　(2)6 L
►考向4　漏气问题 (2025·广东广州市联考)现代瓷器的烧制通常采用电热窑炉。如图是窑炉的简图，上方有一单向排气阀，当窑内气压升高到2.4p0(p0为大气压强)时，排气阀才会开启。某次烧制过程，初始时窑内温度为27 ℃，窑内气体体积为V0，压强为p0。
(1)求窑内温度为387 ℃时窑内气体的压强；(2)求窑内温度为927 ℃时，排出气体质量与窑内原有气体质量的比值。
►考向5　灌气分装问题 已知某钢瓶容积200 L，在室外测得其瓶内氧气压强为3×105 Pa，环境温度为－23 ℃，医院病房内温度27 ℃(钢瓶的热胀冷缩可以忽略)。则：
(1)移入室内达热平衡后钢瓶内氧气的压强为多少？(2)现在室内对容积5 L内部真空的小钢瓶分装，分装后每个小钢瓶压强为2×105 Pa，在分装过程中大小钢瓶温度均保持不变。最多可分装多少瓶小钢瓶供病人使用？