适用于新高考新教材广西专版2024届高考物理二轮总复习专题6热学课件

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1.(2023江苏卷)如图所示,密闭容器内一定质量的理想气体由状态A变化到状态B。该过程中(　　)A.气体分子的数密度增大B.气体分子的平均动能增大C.单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力减小D.单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减小
解析 气体发生等容变化,故气体分子的数密度不变,选项A错误;气体温度升高,故气体分子的平均动能增大,选项B正确;气体压强增大,故单位时间内气体分子对单位面积的作用力增大,选项C错误;由于气体分子的平均动能增大,气体体积不变,故单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数增大,选项D错误。
2.(2023辽宁卷)“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置,可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量。“空气充电宝”某个工作过程中,一定质量理想气体的p-T图像如图所示。该过程对应的p-V图像可能是(　　)
解析 从a到b气体发生等压变化,温度升高,气体体积增大,选项C、D错误;从b到c气体压强减小,p-T图线的斜率减小,故气体体积增大,选项A错误,选项B正确。
3.(2022湖北卷)一定质量的理想气体由状态a变为状态c,其过程如p-V图中a→c直线段所示,状态b对应该线段的中点。下列说法正确的是(　　)A.a→b是等温过程B.a→b过程中气体吸热C.a→c过程中状态b的温度最低D.a→c过程中外界对气体做正功
解析 由理想气体的状态方程 =C,可知a→b气体温度升高,内能增加,且体积增大气体对外界做功,则W0,所以,a→c过程中气体吸收热量,故B、D错误,C正确。
10.(命题点2)如图所示,开口向下的汽缸内封闭有一定质量的气体,缸体质量为m,活塞横截面积为S。活塞与直立在地面上的粗弹簧接触,活塞和缸体悬在空中,活塞与汽缸无摩擦且不漏气,活塞离缸体底部的距离为h。活塞与缸体的导热性能良好,大气压强为p0,环境温度为T0,重力加速度为g。现使环境温度缓慢升高,使缸体上升 h的高度,此过程气体吸收的热量为Q。(1)环境温度升高了多少?(2)此过程气体的内能增量为多少?
充气、抽气中的变质量问题
【主题概述】1.充气中的变质量问题设想将充进容器内的气体用一个无形的弹性口袋收集起来,那么当我们取容器内原有的和口袋内的全部气体作为研究对象时,这些气体状态不管怎样变化,其质量总是不变的。这样,就将变质量问题转化成等质量问题了。2.抽气中的变质量问题用抽气筒对容器抽气的过程中,对每一次抽气而言,气体质量都发生变化,其解决方法和充气问题类似,取剩余气体和抽出的气体作为研究对象,这些气体不管怎样变化,其质量总是不变的。
【考向预测】变质量问题实际通过巧妙选择研究对象可以转变为等质量的问题,故在高考题和各地模拟题中经常出现,主要包括充气、抽气、分装和漏气等几种情况。
【典例分析】[典例]右图为一个带有阀门K、容积为2 dm3的容器(容积不可改变)。先打开阀门让其与大气连通,再用打气筒向里面打气,打气筒活塞每次可以打进1.0×105 Pa、200 cm3的空气,忽略打气和用气时气体的温度变化。(设外界大气的压强p0=1×105 Pa)(1)若要使气体压强增大到5.0×105 Pa,应打多少次气?(2)若上述容器中装的是5.0×105 Pa的氧气,现用它给容积为0.7 dm3的真空瓶充气,使瓶中的气压最终达到符合标准的2.0×105 Pa,则可充多少瓶?
思维点拨 打气时气体做等温变化,巧妙地选取研究对象把变质量问题变为等质量问题:取原来容器内的气体和多次打入的气体之和为研究对象,利用玻意耳定律求解;分瓶时取分瓶之前容器内的高压氧气为研究对象,先求出把高压氧气降压至气压符合要求的氧气体积,再把这部分气压符合要求的氧气分瓶,注意扣除此时容器内的气压符合要求的氧气体积。
答案 (1)40　(2)4解析 (1)设需要打气n次,因每次打入的气体相同,故可视n次打入的气体一次性打入,则气体的初状态:p1=1.0×105 Pa,V1=V0+nΔV末状态:p2=5.0×105 Pa,V2=V0其中V0=2 dm3,ΔV=0.2 dm3由玻意耳定律得p1V1=p2V2代入数据解得n=40。
(2)以分瓶前容器中的氧气为研究对象,设气压为p3=2.0×105 Pa时气体的体积为V3由玻意耳定律得p2V2=p3V3代入数据解得V3=5 dm3真空瓶的容积为V瓶=0.7 dm3
素养提升 分装问题和漏气问题的解答技巧(1)分装问题:将一个大容器里的气体分装到多个小容器中的问题,可以把大容器中的气体和多个小容器中的气体整体作为研究对象,将变质量问题转化为恒定质量问题。(2)漏气问题:容器漏气过程中气体的质量不断发生变化,不能用理想气体状态方程求解。如果选容器内剩余气体为研究对象,便可使变质量问题变成一定质量的气体状态变化的问题,可用理想气体状态方程求解。
【类题演练】1.体育课上某同学发现一只篮球气压不足,用气压计测得球内气体压强为1.2p0(p0为大气压强),已知篮球内部容积为7.5 L。现用简易打气筒给篮球打气,每次能将体积为0.2 L、压强为p0的空气打入球内,已知篮球的正常气压范围为1.5p0~1.6p0。忽略球内容积与气体温度的变化,为使篮球内气压回到正常范围,求需打气的次数范围。
答案 12≤n≤15解析 对球内原有气体,当压强降为p0时,设其体积为V1,由玻意耳定律有1.2p0V0=p0V1 解得V1=9 L设需打气n次才能使球内气压回到正常范围,设球内正常气压为p1,每次打入的空气为ΔV。由玻意耳定律有p1V0=p0(V1+nΔV)当p1=1.5p0时,解得n=11.25当p1=1.6p0时,解得n=15故需打气的次数范围为12≤n≤15。
2.如图所示,某材料制备系统由供气瓶、反应室、加热器和真空泵等设备组成。供气瓶的容积为20 L,储存的气体压强为3.0×105 Pa,反应室的容积为10 L。制备材料前,反应室处于真空状态,关闭所有阀门。制备材料时,先打开阀门1,供气瓶向反应室缓慢供气,当反应室气压达到1.0×102 Pa时,关闭阀门1;对反应室内气体缓慢加热,使其从室温25 ℃升到200 ℃,进行材料合成。实验结束后,待反应室温度降至室温,将其抽至真空状态。环境温度恒定,忽略材料体积,气体不参与反应。(1)加热后,求反应室内气体的压强;(结果保留3位有效数字)(2)当供气瓶剩余气体压强降到1.5×105 Pa时,需更换新的供气瓶,供气瓶最多能给反应室充气多少次?
答案 (1)159 Pa　(2)3 000次
(2)设可以供给n次,则根据玻意耳定律得p0V0=np1V1+pV0解得n=3 000。
3.(2023广东茂名一模)如图所示,某同学用打气筒给篮球打气。已知圆柱形打气筒内部空间的高度为h0=0.6 m,内部横截面积为S=2×10-3 m2,当外管往上提时,空气从气筒外管下端的中套上的小孔进入气筒内,手柄往下压时气筒不漏气,当筒内气体压强大于篮球内气体压强时,单向阀门K便打开,即可将打气筒内气体推入篮球中,若篮球的容积V=7.5×10-3 m3,每次打气前打气筒中气体的初始压强为p0=1.0×105 Pa,篮球内初始气体的压强为p1=1.2×105 Pa,打气过程中气体温度不变,忽略活塞与筒壁间的摩擦力,每次活塞均提到最高处,求:(1)第一次打气活塞下移多大距离时,阀门K打开;(2)至少打气几次可以使篮球内气体的压强增加到2p0。