高考物理一轮复习 培优计划 高考必考题突破讲座（12）气体实验定律的解题策略学案.doc

高考必考题突破讲座(十二)气体实验定律的解题策略题型特点考情分析命题趋势气体实验定律的研究对象为一部分气体或多部分气体的高考题各占一半，研究对象为多部分气体的问题，更能考查学生综合分析能力，题型多为计算题或综合性的选择题，题目难度中等2017全国卷，33(2)2016全国卷，33(2)高考对气体实验定律或理想气体状态方程的考查频率很高，多以大题出现，选择题常与分子动理论及热力学定律综合，预测2019年高考中本知识会以计算题形式出现1应用气体实验定律及理想气体状态方程流程图2涉及问题研究对象必须是质量一定的气体解题方法1玻意耳定律(等温变化)2查理定律(等容变化)3盖吕萨克定律(等压变化)答题步骤1确定研究对象：它可以是由两个或多个物体组成的系统，也可以是全部气体和某一部分气体(状态变化时质量必须一定)2确定状态参量：找出变化前后的p、v、t数值或表达式3认识变化过程：除题设条件指明外，常需通过研究对象跟周围环境的相互关系来确定4列方程求解规范解答1文字叙述类的题目要规范解答，指代具体例如，对某部分气体应用玻意耳定律列方程2认真审题，不要因粗心大意失分例如，t的单位是开尔文，不是摄氏度角度1与图象有关的综合问题与pt、vt图象有关的问题，常与气体实验定律、热力学定律、气体的微观解释等相结合，比其他单独命题的题目难度大些，需要考生全面掌握、灵活运用相关知识角度2关联“多系统”气体状态变化问题多个系统相互联系的定质量气体问题，往往以压强建立起系统间的关系，各系统独立进行状态分析，要确定每个研究对象的变化性质，分別应用相应的实验定律，并充分应用各研究对象之间的压强、体积、温度等量的有效关联若活塞可自由移动，一般要根据活塞平衡确定两部分气体的压强关系角度3关联“多过程”气体状态变化问题研究对象(一定质量的气体)发生了多种不同性质的变化，表现出“多过程”现象对于“多过程”现象，则要确定每个有效的“子过程”及其性质，选用合适的实验定律，并充分应用各“子过程”间的有效关联解答时，特别注意变化过程可能的“临界点”，找出临界点对应的状态参量，在“临界点”的前、后可以形成不同的“子过程”角度4变质量气体问题分析变质量问题时，可通过巧妙地选择研究对象，使这类问题转化为定质量气体问题，用气体实验定律求解(1)打气问题：选择原有气体和即将充入的气体作为研究对象，就可把充气过程中的气体质量变化问题转化为定质量气体的状态变化问题(2)抽气问题：将每次抽气过程中抽出的气体和剩余气体作为研究对象，质量不变，故抽气过程可以看成是等温膨胀过程(3)灌气问题：把大容器中的剩余气体和多个小容器中的气体整体作为研究对象，可将变质量问题转化为定质量问题(4)漏气问题：选容器内剩余气体和漏出气体整体作为研究对象，便可使问题变成一定质量气体的状态变化，可用理想气体的状态方程求解例1一定质量的理想气体，从初始状态a经状态b、c、d再回到状态a，其体积v与温度t的关系如图所示图中ta、va和td为已知量(1)从状态a到b，气体经历的是_等容_(选填“等温”“等容”或“等压”)过程；(2)从b到c的过程中，气体的内能_不变_(选填“增大”“减小”或“不变”)；(3)从c到d的过程中，气体对外_做负功_(选填“做正功”“做负功”或“不做功”)，同时_放热_(选填“吸热”或“放热”)；(4)气体在状态d时的体积vd！#解析本题主要考查理想气体vt图象的变化过程分析和热力学第一定律的理解，解题的关键是通过vt图象分析各状态参量的变化，以及明确应用热力学第一定律时各物量正、负的意义(1)由vt图象知，从状态a到状态b，气体体积不变，即等容过程；(2)从b到c过程，气体温度不变，内能不变；(3)从c到d过程，气体的体积变小，温度降低，气体对外界做负功；由热力学第一定律可判断气体放出热量；(4)由气体状态方程，结合papd得vd例2(2017全国卷)如图，容积均为v的气缸a、b下端有细管(容积可忽略)连通，阀门k2位于细管的中部，a、b的顶部各有一阀门k1、k3；b中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)初始时，三个阀门均打开，活塞在b的底部；关闭k2、k3，通过k1给气缸充气，使a中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭k1.已知室温为27 ，气缸导热(1)打开k2，求稳定时活塞上方气体的体积和压强；(2)接着打开k3，求稳定时活塞的位置；(3)再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20 ，求此时活塞下方气体的压强解析(1)设打开k2后，稳定时活塞上方气体的压强为p1，体积为v1，依题意，被活塞分开的两部分气体都经历等温过程由玻意耳定律得p0vp1v1，(3p0)vp1(2vv1)，联立式得v1，p12p0.(2)打开k3后，由式知，活塞必定上升设在活塞下方气体与a中气体的体积之和为v2(v22v)时，活塞下气体压强为p2.由玻意耳定律得(3p0)vp2v2，由式得p2p0，由式知，打开k3后活塞上升直到b的顶部为止；此时p2为p2p0(3)设加热后活塞下方气体的压强为p3，气体温度从t1300 k升高到t2320 k的等容过程中，由查理定律得，将有关数据代入式得p31.6p0答案(1)2p0(2)见解析(3)1.6 p0例3如图，两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同汽缸直立放置，汽缸底部和顶部均有细管连通，顶部的细管带有阀门k.两汽缸的容积均为v0，汽缸中各有一个绝热活塞(质量不同，厚度可忽略)开始时k关闭，两活塞下方和右活塞上方充有气体(可视为理想气体)，压强分别为p0和；左活塞在汽缸正中间，其上方为真空；右活塞上方气体体积为.现使汽缸底与一恒温热源接触，平衡后左活塞升至汽缸顶部，且与顶部刚好没有接触；然后打开k，经过一段时间，重新达到平衡已知外界温度为t0，不计活塞与汽缸壁间的摩擦，求：(1)恒温热源的温度t；(2)重新达到平衡后左汽缸中活塞上方气体的体积vx解析(1)与恒温热源接触后，在k未打开时，右活塞不动，两活塞下方的气体经历等压过程，由盖吕萨克定律得，由此得tt0.(2)由初始状态的力学平衡条件可知，左活塞的质量比右活塞的大，打开k后，左活塞下降至某一位置，右活塞必须升至汽缸顶才能满足力学平衡条件汽缸顶部与外界接触，底部与恒温热源接触，两部分气体各自经历等温过程，设左活塞上方气体压强为p，由玻意耳定律得pvx，(pp0)(2v0vx)p0v0，联立得6vv0vxv0.其一解为vx，另一解vxv0，不合题意，舍去答案(1)t0(2)v0例4(2017湖北武汉质检)某医院使用的氧气瓶容积为32 l，在温度为27 时瓶内压强为15 atm，按规定当使用到17 时压强降到1 atm，便应重新充气该医院在22 时，平均每天用0.1 atm的氧气429 l，问一瓶氧气能用多少天？解析设一瓶氧气能用n天，据题意，气体初态时p015 atm，v032 l，t0300 kn天用掉的氧气p10.1 atm，v1429n l，t1295 k瓶内剩余的氧气p21 atm，v232 l，t2290 k由分态式理想气体状态方程得，代入数据得n10，所以一瓶氧气能用10天答案10天1(多选)一定质量理想气体的状态经历了如图所示的ab、bc、cd、da四个过程，其中bc的延长线通过原点，cd垂直于ab且与水平轴平行，da与bc平行则气体体积在(ab)aab过程中不断增加bbc过程中保持不变ccd过程中不断增加dda过程中保持不变解析因为bc的延长线通过原点，所以bc是等容线，即气体体积在bc过程中保持不变，选项b正确；ab是等温线，压强减小则体积增大，选项a正确；cd是等压线，温度降低则体积减小，选项c错误；连接ao交cd于e，则ae是等容线，即vave，因为vdve，所以vdve，所以da过程中体积不是保持不变，选项d错误2(2018江苏镇江模拟)容积为2 l的烧瓶，在压强为1.0105 pa时，用塞子塞住，此时温度为27 ；当把它加热到127 时，塞子被打开了，稍过一会儿，重新把塞子塞好，停止加热并使它逐渐降温到27 ，求：(1)塞子打开前的最大压强；(2)27 时剩余空气的压强解析塞子打开前，瓶内气体的状态变化为等容变化塞子打开后，瓶内有部分气体会逸出，此后应选择瓶中剩余气体为研究对象，再利用查理定律求解(1)塞子打开前，选瓶中气体为研究对象初态p11.0105 pa，t1(27327) k300 k末态p2？，t2(273127) k400 k由查理定律可得p21.0105 pa1.33105 pa(2)重新将塞子塞紧后，选瓶中剩余气体为研究对象初态p11.0105 pa，t1400 k末态p2？，t2300 k由查理定律可得p21.01050.75105 pa答案(1)1.33105 pa(2)0.75105 pa3一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形汽缸内，汽缸壁导热良好，活塞可沿汽缸壁无摩擦地滑动开始时气体压强为p，活塞下表面相对于汽缸底部的高度为h，外界的温度为t0.现取质量为m的沙子缓慢地倒在活塞的上表面，沙子倒完时，活塞下降了.若此后外界的温度变为t，求重新达到平衡后气体的体积已知外界大气的压强始终保持不变，重力加速度大小为g解析设汽缸的横截面积为s，沙子倒在活塞上后，对气体产生的压强为p，由玻意耳定律得phs(pp)(hh)s，解得pp，外界的温度变为t后，设活塞距底面的高度为h，根据盖吕萨克定律，得，解得hh，据题意可得p，气体最后的体积vsh，联立式得v答案4如图所示，由u形管和细管连接的玻璃泡a、b和c浸泡在温度均为0 的水槽中，b的容积是a的3倍阀门s将a和b两部分隔开a内为真空，b和c内都充有气体u形管内左边水银柱比右边的低60 mm.打开阀门s，整个系统稳定后，u形管内左右水银柱高度相等假设u形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积(1)求玻璃泡c中气体的压强(以mmhg为单位)；(2)将右侧水槽的水从0 加热到一定温度时，u形管内左右水银柱高度差又为60 mm，求加热后右侧水槽的水温解析(1)在打开阀门s前，两水槽水温均为t0273 k设玻璃泡b中气体的压强为p1，体积为v1vb，玻璃泡c中气体的压强为pc，依题意有p1pcp，式中p60 mmhg.打开阀门s后，两水槽水温仍为t0，设玻璃泡b中气体的压强为pb，依题意，有p2pbpc，玻璃泡a和b中气体的体积v2vavb，根据玻意耳定律得p1v1p2v2，联立式，并代入已知数据得pcp180 mmhg.(2)当右侧水槽的水温加热至t时，u形管左右水银柱高度差为p玻璃泡c中气体的压强pcpbp，玻璃泡c的气体体积不变，根据查理定律得，联立式，并代入题给数据得t364 k答案(1)180 mmhg(2)364 k5(2018江西南昌模拟)如图所示，一定质量的理想气体密封在体积为v0的容器中，室温为t0300 k，有一光滑导热活塞c(不占体积)将容器分成a、b两室，b室的体积是a室的两倍，a室容器连接有一u形管(u形管内气体的体积忽略不计)，两边水银柱高度差为76 cm，b室容器连接有一阀门k，可与大气相通(外界大气压强p076 cmhg)(1)将阀门k打开后，a室的体积变成多大？(2)在(1)的情况下，将容器加热到500 k，u形管内两边水银面的高度差为多少？解析(1)打开阀门，a室内气体压强最终会与外界相同，气体做等温变化pa1(7676) cmhg，体积va1v0，pa276 cmhg，由玻意耳定律得pa1va1pa2va2，代入数据解得va2v0(2)从t0300 k升高到t，体积恰好变为v0，该过程气体做等压变化，由盖吕萨克定律得，解得t450 kt1500 k450 k，故从t450 k升高到t1500 k，压强变为pa3，该过程气体做等容变化，由查理定律得，代入数据解得pa3p0，pp08.4 cmhg，加热到500 k时，水银面高度差为8.4 cm答案(1)v0(2)8.4 cm6(2017山东济南模拟)如图甲所示是一定质量的气体由状态a经过状态b变为状态c的vt图象已知气体在状态a时的压强是1.5105 pa(1)写出从a到b过程中压强变化