2027届高三物理一轮复习课件第15章 第4讲 专题提升：气体实验定律的综合应用

这是一份2027届高三物理一轮复习课件第15章 第4讲 专题提升：气体实验定律的综合应用，共25页。PPT课件主要包含了题型二汽缸活塞模型，解题基本思路等内容，欢迎下载使用。
题型一　玻璃管液封模型
目 录 索 引
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)液体因所受重力产生的压强为p=ρgh(其中h为液体的竖直高度);(2)不要漏掉大气压强,同时又要尽可能平衡掉某些大气的压力;(3)灵活应用连通器原理,即连通器内静止的液体,同种液体在同一水平面上各处压强相等。
考向一　单独气体典题1 (2025广东卷)如图是某铸造原理示意图。往气室注入空气增加压强,使金属液沿升液管进入已预热的铸型室,待铸型室内金属液冷却凝固后获得铸件。柱状铸型室通过排气孔与大气相通,大气压强p0=1.0×105 Pa,铸型室底面积S2=0.2 m2,高度h2=0.2 m,底面与注气前气室内金属液面高度差H=0.15 m。柱状气室底面积S1=0.8 m2,注气前气室内气体压强为p0,金属液的密度ρ=5.0×103 kg/m3。重力加速度g取10 m/s2。空气可视为理想气体,不计升液管的体积。
(1)求金属液刚好充满铸型室时,气室内金属液面下降的高度h1和气室内气体压强p1。(2)若在注气前关闭排气孔使铸型室密封,且注气过程中铸型室内温度不变,求注气后铸型室内的金属液高度为h3=0.04 m时,气室内气体压强p2。
答案 (1)0.05 m　1.2×105 Pa　(2)1.35×105 Pa解析 (1)由题意可知,铸型室内金属液的体积等于气室内金属液减少的体积,即h1S1=h2S2故气室内金属液面下降的高度h1=0.05 m分析得到气室内气体压强p1=p0+ρg(h1+h2+H)=1.2×105 Pa。(2)当上方铸型室液面高为h3=0.04 m时,设下方气室内液面下降高度为h4,则h3S2=h4S1解得h4=0.01 m铸型室内气体发生等温变化,由玻意耳定律有p0h2S2=p'(h2-h3)S2故此时铸型室内气体压强p'=1.25×105 Pa因此此时气室内气体压强p2=p'+ρg(h3+h4+H)=1.35×105 Pa。
考向二　关联气体典题2 (2026河北秦皇岛模拟)如图所示,竖直放置的容器A和B通过一细管相连,容器A内的液面比容器B内的液面低h,容器A的横截面积是容器B横截面积的3倍。两容器内分别封闭Ⅰ和Ⅱ两部分气体。容器A上端与一活塞相连,初始时气体Ⅰ的压强小于活塞上面的气体压强,活塞被一对卡环挡住,使活塞不能下降。初始时气体Ⅱ的高度为2h,其压强为p。(1)若对气体Ⅰ进行降温后,两容器内液面相平,气体Ⅱ温度不变。求此时气体Ⅰ的压强p1;(2)若将活塞向上缓慢拉(两部分气体温度保持不变),当两容器内液面相平时,已知液体的密度为ρ,重力加速度为g,满足ρgh=p。求此时气体Ⅰ的体积与初始时体积的比值。
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。
考向一　单独气体典题3 (2025湖南月考)某些特定文物需要用惰性气体进行密封保存。如图甲为一博物馆保存文物所使用的容器,主体由上端开口的圆桶、盖板、卡销和充气阀门组成。圆桶高为h=30 cm,内部横截面积为S=2×10-2 m2。盖板质量可以忽略且与圆桶之间密封性较好。卡销厚度可以忽略,距离圆桶底部27 cm处,卡销上表面装有压力传感器,能测量盖板对卡销的作用力。初始时,圆桶中充满惰性气体,盖板稳定于圆桶的开口处。如图乙在盖板上放置一质量为m=50 kg的砝码,稳定后盖板刚好位于卡销处且压力传感器的示数为零。忽略盖板与圆桶之间的摩擦以及气体温度的变化,充气阀门始终闭合。大气压p0=1.0×105 Pa,重力加速度g取10 m/s2,求:
(1)该文物的体积;(2)若经过长时间的放置后,惰性气体有少量泄漏,压力传感器的示数为FN=100 N,求泄漏的惰性气体占原有气体的质量的百分比。
(1)求B气体的压强;(2)当环境温度缓慢升高至T1时,活塞Ⅰ恰好上升至卡销MN处,求T1;(3)在(2)的变化中,气体A吸收热量Q1,气体B吸收热量Q2,求气体A、B构成的系统内能的变化量。