2027届新高考物理热点精准复习气体实验定律的综合应用

2027届新高考物理热点精准复习气体实验定律的综合应用考点一单一气体的多过程问题命题视角掌握气体多过程规律,学会分析求解状态参量1.关键点:综合运用气体实验定律、理想气体状态方程、力学规律分析理想气体多过程问题。2.气体实验定律综合应用的解题思维链(1)确定研究对象①热学研究对象(一定质量的理想气体);②力学研究对象(液柱、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。(1)如果保持温度不变,让玻璃管缓慢倾斜,当水银流出一半时,管口离地高度是多少?(2)如果保持玻璃管竖直,给玻璃管缓慢加热,当水银流出一半时,温度是多少(热力学温度)?答案:(2)360

K【典例2】

(“汽缸活塞”模型单一气体·中等)如图所示,劲度系数k=500

N/m的竖直弹簧下端固定在水平地面上,上端与一活塞相连,导热良好的汽缸内被活塞密封了一定质量的气体,整个装置处于静止状态。已知汽缸质量m1=5

kg,汽缸底面积S=10

cm2,大气压强p0=1.0×105

Pa,此时活塞离汽缸底部的距离h1=40

cm。现在汽缸顶部加一质量m2=5

kg的重物。忽略汽缸壁厚度以及活塞与汽缸之间的摩擦力,汽缸下端离地足够高,环境温度保持不变,g取10

m/s2。则汽缸稳定时下降的距离(

)A.10

cm B.20

cm C.30

cm D.40

cmB考点二变质量气体问题命题视角选研究对象,将变质量转定质量,用气体定律求状态量1.关键点:合理选择研究对象,将充气、抽气、灌装、漏气等变质量问题转化为一定质量的气体问题。2.“变质量气体”模型常见问题处理方法充气问题选择原有气体和即将充入的气体整体作为研究对象抽气问题选择每次抽气过程中抽出的气体和剩余气体整体作为研究对象灌气分装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漏气问题选择容器内剩余气体和漏出气体整体作为研究对象【典例3】

(充气和漏气问题·中等)汽车的轮胎胎压是行车安全的一个重要指标,胎压过高容易爆胎,胎压过低会导致汽车动力不足,轮胎磨损过快。某汽车停在汽车修配厂时,某个轮胎内的气体压强为1.5

atm、温度为27

℃,向轮胎内充入压强为1

atm、温度为27

℃的气体,使充满气后在27

℃时轮胎内的气体压强为2.5

atm。已知轮胎的容积恒为25

L,充入气体可看作理想气体。(1)求需要充入轮胎内的气体体积。答案:(1)25

L(2)若要轮胎内的气压不小于2.0

atm,则汽车轮胎充满气后,汽车工作的最低温度为多少?答案:(2)-33

℃(或240

K)(3)该汽车轮胎充气运行一段时间后,温度仍然为27

℃时,发现该轮胎内的气压降为1.5

atm,则轮胎内剩余的气体与漏出气体的质量之比是多少?答案:(3)3∶2总结提升若充气(混合)前或漏气(分装)后两部分或几部分气体压强不相等,不能直接应用气体实验定律列方程。可采取下列两种方法处理此类问题:(1)转化法:应先转化为相同压强下,再将两部分气体整体作为研究对象,然后用气体实验定律或理想气体状态方程列式求解。总结提升A.9.1×104

Pa,7.8×104

Pa

B.9.8×104

Pa,7.8×104

PaC.9.1×104

Pa,8.3×104

Pa

D.9.8×104

Pa,8.3×104

PaC考点三关联气体问题命题视角分析关联条件,结合气体实验定律求解未知量【典例5】

(“玻璃管液封”模型关联气体·中等)(多选)内径均匀的“T”形细玻璃管竖直放置,管内有被水银封闭的理想气体Ⅰ和Ⅱ,竖直管上端与大气相通,各部分长度如图所示。已知环境温度为27

℃,大气压强p0相当于76

cm高的水银柱产生的压强。现只对理想气体Ⅰ加热,直到竖直玻璃管中的水银与管口相平,此时(

)A.理想气体Ⅰ的温度为500

KB.理想气体Ⅰ的温度为700

KC.理想气体Ⅱ长度变为9

cmD.理想气体Ⅱ长度变为6

cmBC【典例6】

(“汽缸活塞”模型关联气体·中等)差压阀可控制气体进行单向流动,广泛应用于减震系统。如图所示,A、B两个导热良好的汽缸通过差压阀连接,A内轻质活塞的上方与大气连通,B内气体体积不变。当A内气体压强减去B内气体压强大于Δp时差压阀打开,A内气体缓慢进入B中,当该差值小于或等于Δp时差压阀关闭。当环境温度T1=300

K时,A内气体体积VA1=4.0×102

m3,B内气体压强pB1等于大气压强p0,已知活塞的横截面积S=0.10

m2,Δp=0.11p0,p0=1.0×105

Pa,重力加速度大小g取10

m/s2,A、B内的气体可视为理想气体,忽略活塞与汽缸间的摩擦,差压阀与连接管内的气体体积不计。当环境温度降到T2=270

K时:(1)求B内气体压强pB2;(2)求