第十四章 热点强化17 气体实验定律的综合应用-（讲义）【红对勾讲与练】2024版新高考物理大一轮复习全新方案

第十四章 热学 热点强化17 气体实验定律的综合应用 M/c26 热点一 “玻璃管液封”模型 1.气体实验定律 (1)玻意耳定律(等温变化):p1V1=p2V2 或 pV=C(常数)。 (2)查理定律(等容变化):p1T1 =p2T2 或p T = C(常数)。 (3)盖 吕萨克定律(等压变化): V1 T1 = V2 T2 或 V T=C (常数)。 2.玻璃管液封模型 (1)液体因重力产生的压强大小为p=ρgh (其中h 为液面的高度)。 (2)不要漏掉大气压强,同时又要尽可能平衡 掉某些大气的压力。 (3)有时可直接应用连通器原理———连通器 内静止的液体,同种液体在同一水平面上各 处压强相等。 (4)当液体为水银时,可灵活应用压强单位 “cmHg”等,使计算过程简捷。 【例1】 (2022·广东梅州质检)横截面积处处 相同的U形玻璃管竖直放置,左端封闭,右 端开口。初始时,右端管内用h1=4 cm的 水银柱封闭一段空气柱A,左端管内用水银 封闭长为L=14 cm的空气柱B,这时水银 柱左右两液面高度差为h2=8 cm,如图甲所 示。已知大气压强p0=76.0 cmHg,环境温 度不变。 (1)求初始时空气柱B的压强(以cmHg为 单位); (2)若将U形玻璃管缓慢旋转180°,使U形 管竖直倒置(水银未混合未溢出),如图乙所 示。求当管中水银静止时空气柱 B的长 度L'。 *A0 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 【针对训练】 ❶(2022·辽南 协作体第二次模拟)导热 良好、粗细均匀的 U形玻 璃管竖直放置,左端封闭, 右端开口。初始时,管内 水银柱及空气柱长度如图所示,下方水银柱 足够长且左、右两侧水银面等高。已知大气 压强p0=75 cmHg保持不变,环境初始温 度为T1=300 K。现缓慢将玻璃管处环境温 度提升至 T2=350 K,此过程中水银无溢 出。求: (1)右侧空气柱长度(结果保留两位小数); (2)左侧管内水银面下降的高度。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 347 hh 热点二 “汽缸活塞类”模型 1.一般思路 (1)确定研究对象,一般地说,研究对象分两 类:一类是热学研究对象(一定质量的理想气 体);另一类是力学研究对象(汽缸、活塞或某 系统)。 (2)分析物理过程,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;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。对求解的结果注意 检验它们的合理性。 2.常见类型 (1)气体系统处于平衡状态,需综合应用气体 实验定律和物体的平衡条件解题。 (2)气体系统处于力学非平衡状态,需要综合 应用气体实验定律和牛顿运动定律解题。 (3)两个或多个汽缸封闭着几部分气体,并且 汽缸之间相互关联的问题,解答时应分别研 究各部分气体,找出它们各自遵循的规律,并 写出相应的方程,还要写出各部分气体之间 压强或体积的关系式,最后联立求解。 【例2】 (2022· 湖 南 卷)如图,小赞同学 设计了一个液体拉 力测量