20xx版高考物理人教版一輪學案：專題強化十二-應用氣體實驗定律解決“三類模型”問題-【含答案】(編輯修改稿)
2025-04-05 05:52 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 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b處。求此時汽缸內(nèi)氣體的溫度以及在此過程中氣體對外所做的功。(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，直至活塞開始運動。設此時汽缸中氣體的溫度為T1，壓強為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b處，設此時汽缸中氣體的溫度為T2；活塞位于a處和b處時氣體的體積分別為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b處的過程中，汽缸中的氣體對外做的功為W＝(p0S＋mg)h。三、“變質(zhì)量氣體”模型氣體實驗定律及理想氣體狀態(tài)方程的適用對象都是一定質(zhì)量理想氣體，但在實際問題中，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象，把“變質(zhì)量”問題轉化為“定質(zhì)量”的問題，從而可以利用氣體實驗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，將充進容器內(nèi)的氣體和容器內(nèi)的原有氣體為研究對象時，這些氣體的質(zhì)量是不變的。這樣，可將“變質(zhì)量”的問題轉化成“定質(zhì)量”問題。2．抽氣問題在對容器抽氣的過程中，對每一次抽氣而言，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”問題轉化為“定質(zhì)量”的問題。3．灌氣(氣體分裝)問題將一個大容器里的氣體分裝到多個小容器中的問題也是變質(zhì)量問題，分析這類問題時，可以把大容器中的氣體和多個小容器中的氣體作為一個整體來進行研究，即可將“變質(zhì)量”問題轉化為“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象，便可使“變質(zhì)量”轉化成“定質(zhì)量”問題。例3 (2019全國卷Ⅰ，33(2))熱等靜壓設備廣泛應用于材料加工中。該設備工作時，先在室溫下把惰性氣體用壓縮機壓入到一個預抽真空的爐腔中，然后爐腔升溫，利用高溫高氣壓環(huán)境對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；(2)將壓入氬氣后的爐腔加熱到1 227 ℃，求此時爐腔中氣體的壓強。[解析] (1)設初始時每瓶氣體的
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