20xx版高考物理人教版一輪學(xué)案：專題強(qiáng)化十二-應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律解決“三類模型”問題-【含答案】(編輯修改稿)
2025-04-05 05:52 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 為T0?，F(xiàn)用電熱絲緩慢加熱汽缸中的氣體，直至活塞剛好到達(dá)b處。求此時(shí)汽缸內(nèi)氣體的溫度以及在此過程中氣體對(duì)外所做的功。(重力加速度大小為g)[答案] T0 (p0S＋mg)h[解析] 開始時(shí)活塞位于a處，加熱后，汽缸中的氣體先經(jīng)歷等容過程，直至活塞開始運(yùn)動(dòng)。設(shè)此時(shí)汽缸中氣體的溫度為T1，壓強(qiáng)為p1，根據(jù)查理定律有＝ ①根據(jù)力的平衡條件有p1S＝p0S＋mg ②聯(lián)立①②式可得T1＝T0 ③此后，汽缸中的氣體經(jīng)歷等壓過程，直至活塞剛好到達(dá)b處，設(shè)此時(shí)汽缸中氣體的溫度為T2；活塞位于a處和b處時(shí)氣體的體積分別為V1和V2。根據(jù)蓋—呂薩克定律有＝ ④式中V1＝SH ⑤V2＝S(H＋h) ⑥聯(lián)立③④⑤⑥式解得T2＝T0 ⑦從開始加熱到活塞到達(dá)b處的過程中，汽缸中的氣體對(duì)外做的功為W＝(p0S＋mg)h。三、“變質(zhì)量氣體”模型氣體實(shí)驗(yàn)定律及理想氣體狀態(tài)方程的適用對(duì)象都是一定質(zhì)量理想氣體，但在實(shí)際問題中，常遇到氣體的“變質(zhì)量”問題；氣體的“變質(zhì)量”問題，可以通過巧妙地選擇合適的研究對(duì)象，把“變質(zhì)量”問題轉(zhuǎn)化為“定質(zhì)量”的問題，從而可以利用氣體實(shí)驗(yàn)定律或理想氣體狀態(tài)方程求解，常見以下四種類型：1．充氣(打氣)問題在充氣(打氣)時(shí)，將充進(jìn)容器內(nèi)的氣體和容器內(nèi)的原有氣體為研究對(duì)象時(shí)，這些氣體的質(zhì)量是不變的。這樣，可將“變質(zhì)量”的問題轉(zhuǎn)化成“定質(zhì)量”問題。2．抽氣問題在對(duì)容器抽氣的過程中，對(duì)每一次抽氣而言，氣體質(zhì)量發(fā)生變化，解決該類變質(zhì)量問題的方法與充氣(打氣)問題類似：假設(shè)把每次抽出的氣體包含在氣體變化的始末狀態(tài)中，即用等效法把“變質(zhì)量”問題轉(zhuǎn)化為“定質(zhì)量”的問題。3．灌氣(氣體分裝)問題將一個(gè)大容器里的氣體分裝到多個(gè)小容器中的問題也是變質(zhì)量問題，分析這類問題時(shí)，可以把大容器中的氣體和多個(gè)小容器中的氣體作為一個(gè)整體來(lái)進(jìn)行研究，即可將“變質(zhì)量”問題轉(zhuǎn)化為“定質(zhì)量”問題。4．漏氣問題 容器漏氣過程中氣體的質(zhì)量不斷發(fā)生變化，屬于變質(zhì)量問題，如果選容器內(nèi)剩余氣體和漏掉的氣體作為整體為研究對(duì)象，便可使“變質(zhì)量”轉(zhuǎn)化成“定質(zhì)量”問題。例3 (2019全國(guó)卷Ⅰ，33(2))熱等靜壓設(shè)備廣泛應(yīng)用于材料加工中。該設(shè)備工作時(shí)，先在室溫下把惰性氣體用壓縮機(jī)壓入到一個(gè)預(yù)抽真空的爐腔中，然后爐腔升溫，利用高溫高氣壓環(huán)境對(duì)放入爐腔中的材料加工處理，改善其性能。 m3，爐腔抽真空后，在室溫下用壓縮機(jī)將10瓶氬氣壓入到爐腔中。10－2 m3，107 Pa，使用后瓶中剩余氣體壓強(qiáng)為 106 Pa；室溫溫度為 27 ℃。氬氣可視為理想氣體。(1)求壓入氬氣后爐腔中氣體在室溫下的壓強(qiáng)；(2)將壓入氬氣后的爐腔加熱到1 227 ℃，求此時(shí)爐腔中氣體的壓強(qiáng)。[解析] (1)設(shè)初始時(shí)每瓶氣體的
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