2020高考物理一轮复习第十二章热学专题十三热学热点题型的解题方法教案.pdf
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1、【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】1/12 2020高考物理一轮复习第十二章热学专题十三热学热点题型的解题方法教案编 辑:_时 间:_教学资料范本【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】2/12 突破多过程问题解题方法气体的变化过程有等温变化、等容变化和等压变化.所谓多过程问题指气体参与两种或多种变化过程,在每种变化过程中都有一个物理量保持不变.解决此类问题的关键是分清变化过程,找到不变量,再根据气体实验定律求解.考向 1 先等压变化后等容变化 典例 1 如图所示,一固定的竖直汽缸由一大一小两个同轴圆筒组成,两圆筒中各有一个活塞.已知大活塞的质量为m1 2.50 kg,横截面
2、积为 S180.0 cm2;小活塞的质量为m2 1.50 kg,横截面积为 S240.0 cm2.两活塞用刚性轻杆连接,间距保持为l 40.0 cm;汽缸外大气的压强为p1.00105 Pa,温度为 T303 K.初始时大活塞与大圆筒底部相距,两活塞间封闭气体的温度为T1495 K.现汽缸内气体温度缓慢降低,活塞缓慢下移.忽略两活塞与汽缸壁之间的摩擦,重力加速度大小取g10 m/s2.求:(1)在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间,汽缸内封闭气体的温度;(2)缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时,缸内封闭气体的压强.解题指导 解答本题需注意以下三点:(1)初始状态,气体的压强和体积分别是多少.(2
3、)随着温度降低,活塞下移,气体压强如何变化.【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】3/12(3)大活塞与圆筒底部接触后,体积不变,温度再降低,压强减小.解析(1)设初始时气体体积为V1,在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间,缸内封闭气体的体积为V2,温度为 T2.由题给条件得V1 S2S1V2S2l在活塞缓慢下移的过程中,用p1表示缸内气体的压强,由力的平衡条件得S1(p1p)m1g m2g S2(p1p)故缸内气体的压强不变由盖吕萨克定律有联立式并代入题给数据得T2330 K.(2)在大活塞与大圆筒底部刚接触时,被封闭气体的压强为p1.在此后与汽缸外大气达到热平衡的过程中,被封闭气体的体
4、积不变.设达到热平衡时被封闭气体的压强为p,由查理定律,有pT联立式并代入题给数据得p1.01105 Pa.答案 330 K(2)1.01 105 Pa考向 2 先等温变化后等压变化 典例 2(20 xx 湖北襄阳二联)如图所示,两个可导热的汽缸竖直放置,它们的底部由一细管连通(忽略细管的容积).两汽缸各有一个活塞,质量分别为m1和 m2,活塞与汽缸无摩擦.活塞的下方为理【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】4/12 想气体,上方为真空.当气体处于平衡状态时,两活塞位于同一高度h.(已知 m1 2m,m2 m)(1)在两活塞上同时各放一质量为m的物块,求气体再次达到平衡后两活塞的高度差
5、(假定环境温度始终保持为T0).(2)在 达 到 第(1)问 的终 态 后,环 境 温 度 由 T0 缓慢 上 升 到1.25T0,试问在这个过程中,气体对活塞做了多少功?(假定在气体状态变化过程中,两物块均不会碰到汽缸顶部).解题指导 解答本题需注意以下三点:(1)两活塞面积的关系.(2)放上质量为 m的物体后,两活塞的位置.(3)升高温度后,气体的压强变化情况.解析(1)设左、右活塞的面积分别为S和 S,由于气体处于mgS平衡状态,故两活塞对气体的压强相等,即:由此得:S2S在两个活塞上各放一质量为m的物块后,假设左、右两活塞仍没有碰到汽缸底部,由平衡条件有:p左,p 右,p左p右,则右活
6、塞降至汽缸底部,所有气体都在左汽缸中在初态,气体的压强为,体积为3Sh;在末态,气体压强为,体积为2xS(x 为左活塞的高度)由玻意耳定律得:3Sh 2xS解得:xh,即两活塞的高度差为h.(2)当温度由 T0 上升至 T1.25T0 时,气体的压强不变,设x是温度达到 T时的左活塞的高度,由盖吕萨克定律得:xx1.25h【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】5/12 气体对活塞做的功为W Fs3mg(xx)0.75mgh.答案(1)h(2)0.75mgh突破关联气体问题解题方法考向 1 通过水银柱相关联 典例 3(20 xx 新课标全国卷)一 U 形玻璃管竖直放置,左端开口,右端封闭
7、,左端上部有一光滑的轻活塞.初始时,管内汞柱及空气柱长度如图所示.用力向下缓慢推活塞,直至管内两边汞柱高度相等时为止.求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离.(已知玻璃管的横截面积处处相同;在活塞向下移动的过程中,没有发生气体泄漏;大气压强p075.0 cmHg.环境温度不变)解题指导 由于环境温度不变,玻璃管内气体发生的是等温变化,适用规律是玻意耳定律,分别以左管内和右管内气体为研究对象,找出初、末状态参量,列出玻意耳定律方程即可求解.解析 设初始时,右管中空气柱的压强为p1,长度为 l1;左管中空气柱的压强为p2p0,长度为 l2.活塞被下推 h 后,右管中空气柱的压强为 p1,长度
8、为 l 1;左管中空气柱的压强为p2,长度为 l 2.以 cmHg为压强单位.由题给条件得p1p0(20.0 5.00)cmHg l 1 cm 由玻意耳定律得 p1l1 p1l 1联立式和题给条件得p1144 cmHg 依题意 p2p1l 24.00 cm cmh 由玻意耳定律得 p2l2 p2l 2联立式和题给条件得h9.42 cm.【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】6/12 答案 9.42 cm考向 2 通过活塞相关联 典例 4 如图所示,有两个不计质量、不计厚度的活塞M、N将两部分理想气体A、B封闭在绝热汽缸内,温度均是27.M 活塞是导热的,N 活塞是绝热的,均可沿汽缸无摩
9、擦地滑动,已知活塞的横截面积均为 S2 cm2,初始时 M活塞相对于底部的高度为h127 cm,N活塞相对于底部的高度为h218 cm.现将一质量为 m 1 kg 的小物体放在 M 活塞的上表面上,活塞下降.已知大气压强为p01.0105 Pa.(取 g10 m/s2)(1)求下部分气体的压强;(2)现通过加热丝对下部分气体进行缓慢加热,使下部分气体的温度变为 127,求稳定后活塞M、N距离底部的高度.解题指导 (1)M 活塞是导热的,N 活塞是绝热的,保证上部气体温度不变.(2)在放上小物体m,又对下部分气体加热的过程中,下部分气体温度、压强、体积均变化,应用理想气体状态方程求解.解析(1)
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