2025年高考高三物理一轮复习专题二十四 气体实验定律的综合应用课件

第十六单元

热学专题二十四

气体实验定律的综合应用热点题型探究教师备用习题作业手册题型一

变质量气体问题考向一

进气情况两种情况解决方法充气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，那么当我们取容器和口袋内的全部气体为研究对象时，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为定质量问题灌气（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看作整体作为研究对象，可将变质量问题转化为定质量问题.

[答案]

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（1）在该市检测时大钢瓶所处环境温度为多少摄氏度?

（2）一个大钢瓶可分装多少小钢瓶供病人使用?[答案]

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考向二

出气情况两种情况解决方法抽气问题用抽气筒对容器抽气的过程中，对每一次抽气而言，气体质量发生变化，其解决方法同充气问题类似，假设把每次抽出的气体包含在气体变化的始末状态中，即把变质量问题转化为定质量问题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，可将变质量问题转化为定质量问题

（1）窑炉不排气的情况下，求达到烧制温度时窑炉内的气体压强；

题型二

关联气体问题关联气体问题的解题思路（1）分别研究各部分气体，分析它们的初状态和末状态的参量.（2）找出它们各自遵循的规律，并写出相应的方程.（3）找出各部分气体之间压强或体积的关系式.（4）联立求解.对求解的结果注意分析合理性.

（1）求弹簧的劲度系数；

（2）缓慢加热两活塞间的气体，求当活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，活塞间气体的压强和温度.

（1）右侧空气柱长度（保留2位小数）；

（2）左侧管内水银面下降的高度.

教师备用习题

教师备用习题题型一变质量气体问题

教师备用习题[答案]

1：3教师备用习题

教师备用习题

教师备用习题2.如图所示，横截面积为S＝5×10－4m2的汽缸竖直放置，卡环上方的活塞A连同其上的物块质量为m1＝10kg。质量为m2＝1kg的自由活塞B的下方封有一定质量的氮气，两活塞之间有单向进气口与大气相连，空气柱的高度为h1＝60cm，氮气柱的高度为h2＝16cm。现通过打气筒由进气口缓慢向汽缸内充入压强为p0的空气，每次充入50mL，直至活塞A恰好离开卡环，充气过程不发生漏气。汽缸与活塞均用导热材料做成，环境温度保持不变，气体都可以视为理想气体，大气压强p0＝1.0×105Pa，初始时A、B间空气的压强为p0，取g＝10m/s2。求：教师备用习题(1)氮气的初态压强p2和末态的压强p2'；[解析]初态时，活塞B受力平衡，有p0S＋m2g＝p2S解得p2＝1.2×105Pa末态时，对活塞A及物块整体受力分析，假定充气后汽缸中空气压强为p1，依题意有p0S＋m1g＝p1S对活塞B受力分析，有p1S＋m2g＝p2'S联立解得p2'＝3.2×105Pa。[答案]1.2×105Pa

3.2×105Pa教师备用习题(2)通过打气筒向汽缸内充气的次数n.[解析]对氮气，根据玻意耳定律有p2h2S＝p2'h2'S解得h2'＝6cm即活塞B将下移Δh＝10cm对两活塞间的空气（包含打进的气体），由玻意耳定律有p0（h1S＋nV0）＝p1（h1＋Δh）S联立解得n＝15。[答案]154.用容积为ΔV的活塞式抽气机对容积为V0的容器中的气体抽气，初始状态如图所示。设容器中原来的气体压强为p0，抽气过程中气体温度不变。求抽气机的活塞抽气n次后，容器中剩余气体的压强pn为多少？教师备用习题

教师备用习题

6.如图所示,由内径相同的两U形玻璃管弯接而成的连通器竖直放置,左侧管顶端封闭,右侧管顶端开口,中间不漏气.现用水银封闭有A、B两部分气体,已知环境温度恒为17℃,大气压强为76cmHg,稳定时,A部分气体长度为20cm,管内各液面高度差分别为h1=8cm、h2=10cm.(1)求A部分气体的压强;教师备用习题题型二

关联气体问题[答案]58cmHg[解析]中间B气体压强p1=p0-ρgh2=66cmHgA部分气体压强pA=p1-ρgh1=58cmHg.(2)保持B部分气体温度不变,给A部分气体缓慢加热,使其温度升高到147℃时,A部分气柱长度变为24cm,求此时右侧U形管液面高度差h'2.教师备用习题[答案]6cm

7.[2022·全国甲卷]如图，容积均为V0、缸壁可导热的A、B两汽缸放置在压强为p0、温度为T0的环境中；两汽缸的底部通过细管连通，A汽缸的顶部通过开口C与外界相通；汽缸内的两活塞将缸内气体分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四部分，其中第Ⅱ、Ⅲ部分的体积分别为V0和V0。环境压强保持不变，不计活塞的质量和体积，忽略摩擦.(1)将环境温度缓慢升高，求B汽缸中的活塞刚到达汽缸底部时的温度；教师备用习题

(2)将环境温度缓慢改变至2T0，然后用气泵从开口C向汽缸内缓慢注入气体，求A汽缸中的活塞到达汽缸底部后，B汽缸内第Ⅳ部分气体的压强。教师备用习题

8.(2022·全国乙卷)如图，一竖直放置的汽缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成，汽缸中活塞Ⅰ和活塞Ⅱ之间封闭有一定量的理想气体，两活塞用一轻质弹簧连接，汽缸连接处有小卡销，活塞Ⅱ不能通过连接处。活塞Ⅰ、Ⅱ的质量分别为2m、m，面积分别为2S、S，弹簧原长为l。初始时系统处于平衡状态，此时弹簧的伸长量为0.1l，活塞Ⅰ、Ⅱ到汽缸连接处的距离相等，两活塞间气体的温度为T0。已知活塞外大气压强为p0，忽略活塞与缸壁间的摩擦，汽缸无漏气，不计弹簧的体积.(1)求弹簧的劲度系数；教师备用习题

教师备用习题

(2)缓慢加热两活塞间的气体，求当活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，活塞间气体的压强和温度。教师备用习题

作业手册

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12345（1）比较抽气前氢气分子和氮气分子平均速率的大小，并说明理由；[答案]

见解析[解析]

由于抽气前两者温度一样，故分子的平均动能一样，但氢气分子的质量较小，所以氢气分子的平均速率较大.12345（2）求抽气前氢气的压强；

12345（3）求抽气后氢气的压强和体积.

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