2022届高考物理冲刺第1期-热学模型 学案（无答案）

热学模型一一高考必得15分专题

一、“玻璃管液封”模型

1.三大气体实验定律

（1）玻意耳定律（等温变化）：P1V尸p2V2或pV=C（常数）。

（2）查理定律（等容变化）：,=器哈士（常数）。

（3）盖一吕萨克定律（等压变化）：?=J或（常数）。

11121

2.利用气体实验定律及气态方程解决问题的基本思路

幽碎尸根据题意.选出所研究的某一部分一定质量的气体

分别找出这部分气体状态发生变化前后的P、匕T

史等）f数值或表达式，压强的确定是关键

认清变化过程，正确选用物理规律

选用气态方程或某一实验定律列式求解,有时要讨

秘果的合理性

3.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）液体因重力产生的压强大小为p=〃g/»（其中力为至液面的竖直高度）；

（2）不要漏掉大气压强；

（3）有时可直接应用连通器原理——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；

（4）当液体为水银时，可灵活应用压强单位“cmHg”等，使计算过程简捷。

【模型演练1]（2020•全国卷HI）

1.如图，两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为”=18cm的U型管，左管上端封闭，右管上端

开口。右管中有高痴=4cm的水银柱，水银柱上表面离管口的距离/=12cm。管底水平段的体

积可忽略。环境温度为Ti=283K。大气压强po=76cmHg。

（1）现从右侧端口缓慢注入水银（与原水银柱之间无气隙），恰好使水银柱下端到达右管底部。

此时水银柱的高度为多少？（保留一位小数）

（2）再将左管中密封气体缓慢加热，使水银柱上表面恰与右管口平齐,

此时密封气体的温度为多少？

【模型演练2】（2021•广东广州市、深圳市学调联盟高三第二次调研）

2.如图，粗细均匀的弯曲玻璃管A、8两端开口，管内有一段水银柱，中管内水银面与管口A之

间气体柱长为〃=40cm,右管内气体柱长为"=39cm.先将开口8封闭，再将左管竖直插入

水银槽中，设被封闭的气体为理想气体，整个过程温度不变，若稳定后进入左管的水银面比水

银槽水银面低4cm,已知大气压强po=76cmHg,求：

D

（1）A端上方气柱长度；

（2）稳定后右管内的气体压强._r___d,

A

【模型演练3】（2021•贵州六盘水市•高三一模）

3.如图，一端封闭且粗细均匀的细玻璃管中，用长10cm的水银柱封闭了一段空气，当玻璃管与

水平面夹角为30。倾斜放置时水银柱上端恰好与管口相齐，空气柱长17cm。已知大气压强为

75cmHg,保持环境温度27℃不变，缓慢旋转玻璃管至开口竖直向上。

（1）求玻璃管开口向上竖直放置时被封空气柱的长度；

（2）保持玻璃管开口向上竖直放置，缓慢加热空气柱使水银面与管口齐平，求此时空气柱的温

度。（保留整数）

二、“汽缸活塞类”模型

汽缸活塞类问题是热学部分典型的物理综合题，它需要考虑气体、汽缸或活塞等多个研究对

象，涉及热学、力学等物理知识，需要灵活、综合地应用知识来解决问题。

1.一般思路

（1）确定研究对象，一般地说，研究对象分两类：一类是热学研究对象（一定质量的理想气

体）；另一类是力学研究对象（汽缸、活塞或某系统）。

（2）分析物理过程，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；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。对求解的结果注意检验它们的合理性。

2.常见类型

（1）气体系统处于平衡状态，需综合应用气体实验定律和物体的平衡条件解题。

（2）气体系统处于力学非平衡状态，需要综合应用气体实验定律和牛顿运动定律解题。

（3）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。

【模型演练4]（2021•“八省联考”辽宁省普通高中学业水平选择考适应性测试）

4.某民航客机在一万米左右高空飞行时，需利用空气压缩机来保持机舱内外气体压之比为4：1。

机舱内有一导热气缸，活塞质量m=2kg、横截面积S=10cm2,活塞与气缸壁之间密封良好且无

摩擦。客机在地面静止时，气缸如图（a）所示竖直放置，平衡时活塞与缸底相距《=8cm；客

机在高度处匀速飞行时，气缸如图（b）所示水平放置，平衡时活塞与缸底相距，2=10cm。气

缸内气体可视为理想气体，机舱内温度可认为不变。已知大气压强随高度的变化规律如图（c）

所示，地面大气压强po=LOxl（）5pa,地面重力加速度g=10m/s2。

（1）判断气缸内气体由图（a）状态到图（b）状态的过程是吸热还是放热，并说明原因；

（2）求高度&处的大气压强，并根据图（c）估测出此时客机的飞行高度。

p/105Pa

【模型演练5】（2021・八省联考高三）

5.如图，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口a和Aa、b间距为从a距缸底的高度

为活塞只能在。、万间移动，其下方密封有一定质量的理想气体，已知活塞质量为加，面

积为S,厚度可忽略；活塞和气缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦，开始时活塞处于静止状

态，上、下方气体压强均为po,温度均为方，现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体，直至活塞刚

好到达8处。重力加速度为g。求：

（1）活塞即将离开卡口a时，汽缸中气体的压强pi和温度乃；b**J

（2）活塞刚到达b处时，汽缸中气体的温度T2。3-f

三、“变质量气体”模型

分析变质量气体问题时，要通过巧妙地选择研究对象，使变质量气体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。

【模型演练6】

6.新冠肺炎疫情发生以来，各医院都特别加强了内部环境消毒工作。如图所示，是某医院消毒喷

雾器设备。喷雾器的储液桶与打气筒用软细管相连，已知储液桶容积为10L,打气筒每打次气

能向储液桶内压入Po=L0xl()5pa的空气v，o=200mL。现往储液桶内装入8L药液后关紧

桶盖和喷雾头开关，此时桶内压强为p=L0xl()5pa,打气过程中储液桶内气体温度与外界温

度相同且保持不变，不计储液桶两端连接管以及软细管的容积。

(1)若打气使储液桶内消毒液上方的气体压强达到3x10“、后，求打气筒打气次数至少是多少？

(2)当储液桶内消毒液上方的气体压强达到3xl05pa后，打开喷雾器开关K直至储液桶消毒液上

方的气压为2xlO5Pa,求在这过程中储液桶喷出药液的体积是多少？

筒

储淞桶

【模型演练7】（2021•重庆市九龙坡区一模）

7.如图所示，水平放置粗细均匀的玻璃管，管口用橡胶塞封住，一可自由移动的活塞将玻璃管内

分隔为A、B两部分，两部分中均有理想气体。开始时活塞静止，A部分气体的体积是B部分

气体体积的2.5倍，其压强均为p。现松动橡胶塞，使B中气体向外缓慢漏出，整个过程中气

体温度保持不变。当A部分气体的体积变为原来的L2倍时，再将橡胶塞塞紧，求B中剩余气

体与漏气前B中气体的质量比。（不计活塞与管壁间的摩擦）

A8

।&r

【模型演练8】（2021•山东省昌乐第一中学高三期末）

8.如图所示，气缸中有一可自由滑动的活塞把气缸隔成两个密闭的气室，左室顶部有一个截面积

为S的圆孔，初始时两个气室与外界大气相通，体积均为％。圆孔中塞上质量为〃，的橡皮塞，

橡皮塞与圆孔间的最大静摩擦力为用打气筒向右侧气室打气，直至橡皮塞刚好上滑。气

体温度均保持不变，室外空气密度为夕，大气压强为P。，重力加速度为g,求：

（1）橡皮塞刚好上滑时左室气体的体积；

（2）为了使橡皮塞刚好上滑，需要向右侧气室内打入的空气质量。

三年高考乙卷（I卷）真题练习

1.（202卜高考）如图，一定量的理想气体从状态次为，匕，◎经热力学过程外、be、s后又回

到状态心对于必、he,CO三个过程，下列说法正确的是（）

A.而过程中，气体始终吸热产勿（）

B.或过程中，气体始终放热

C.恒过程中，气体对外界做功

D.加过程中，气体的温度先降低后升高

t---->

E.儿过程中，气体的温度先升高后降低2V/V.

2.（2021・高考）如图，一玻璃装置放在水平桌面上，竖直玻璃管A、B、C粗细均匀，A、B两管

的上端封闭，C管上端开口，三管的下端在同一水平面内且相互连通。A、B两管的长度分别

为4=13.5cm,4=32cm。将水银从C管缓慢注入，直至B、C两管内水银柱的高度差

/?=5cm。已知外界大气压为p（,=75cmHg。求A、B两管内水银柱的高''。鸟

度差。

3.（2020.高考）分子间作用力尸与分子间距r的关系如图所示，尸

F

时，尸=0。分子间势能由r决定，规定两分子相距无穷远时分子I

间的势能为零。若一分子固定于原点O,另一分子从距。点很远_

~~>---~r

处向。点运动，在两分子间距减小到。的过程中，势能

（填“减小“不变”或“增大”）；在间距由。减小到〃的过程中，势

能（填“减小""不变''或"增大”）；在间距等于〃处，势能（填“大于”“等于”或“小

于“）零。

4.（2020•高考）甲、乙两个储气罐储存有同种气体（可视为理想气体）。甲罐的容积为匕罐中气

体