内容正文:
高考复习顶层设计·物理
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高考复习顶层设计 物理
第十三章
热 学
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章末素能提升
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本部分内容讲解结束
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一、液柱移动方向的判断——“科学思维”之“科学推理”
此类问题的特点是气体的状态参量p、V、T都发生了变化,直接判断液柱或活塞的移动方向比较困难,其一般思路为:
(1)先假设液柱或活塞不发生移动,则与液柱或活塞两端或两表面相接触的两部分封闭气体均做等容变化。
(2)对两部分封闭气体分别应用查理定律,求出每部分封闭气体压强的变化量Δp=p,并加以比较。
①如果液柱或活塞两端的横截面积相等,若Δp均大于零,意味着两部分封闭气体的压强均增大,则液柱或活塞向Δp值较小的一方移动;若Δp均小于零,意味着两部分封闭气体的压强均减小,则液柱或活塞向压强减小量较大的一方(即|Δp|较大的一方)移动;若Δp相等,则液柱或活塞不移动。
②如果液柱或活塞两端的横截面积不相等,则应考虑液柱或活塞两端的受力变化(ΔpS),若Δp均大于零,则液柱或活塞向ΔpS较小的一方移动;若Δp均小于零,则液柱或活塞向|ΔpS|较大的一方移动;若ΔpS相等,则液柱或活塞不移动。
【典例1】 两个容器A、B,用截面均匀的水平细玻璃管相连,如图所示,A、B所装气体的温度分别为17 ℃和27 ℃,水银柱在管中央平衡,如果两边温度都升高10 ℃,那么水银柱将 ( )
A.向右移动 B.向左移动
C.不动 D.条件不足,不能确定
答案与解析
【解析】 假定两个容器的体积不变,即V1,V2不变,A、B中所装气体温度分别为290 K和300 K,当温度升高ΔT时,容器A的压强由p1增至p1',Δp1=p1'-p1,容器B的压强由p2增至p2',Δp2=p2'-p2。由查理定律得Δp1=ΔT,Δp2=ΔT,因为p2=p1,所以Δp1>Δp2,即水银柱应向右移动,A项正确。
【答案】 A
【典例2】 (多选)如图所示,四支两端封闭、粗细均匀的玻璃管内的空气被一段水银柱隔开,按图中标明的条件,当玻璃管水平放置时,水银柱处于静止状态。如果管内两端的空气都升高相同的温度,则水银柱向左移动的是 ( )
答案与解析
【解析】 假设升温后,水银柱不动,则两边压强要增加,由查理定律有,压强的增加量Δp= ,而各管原压强p相同,所以Δp∝,即T高,Δp小,也就可以确定水银柱应向温度高的方向移动,故C、D两项正确。
【答案】 CD
二、与生产生活相关的气体状态变化问题——“科学态度与责任”之“STSE问题”
气体的状态变化与生产生活有着紧密的联系,如高压锅,血压计,救助用的氧气袋、氧气瓶,气球,气压椅(俗称升降椅),自行车、汽车的轮胎等,这些用具或零件均能成为命题的载体,考查气体的实验定律、理想气体状态方程和热力学第一定律等知识。
类型1 与医疗器械相关的问题
【典例3】 如图所示,用水银血压计测量血压时,先向袖带内充气,然后缓慢放气。某次测量时袖带内气体的压强为1.5p0,体积为V。已知阿伏加德罗常数为NA。
(1)若该状态下气体的摩尔体积为V0,求袖带内气体的分子数;
(2)若缓慢放气过程中温度保持不变,袖带内气体体积变为0.8V,压强变回到p0,求袖带内剩余气体的质量与放气前总质量的比值。
【解析】 (1)气体物质的量n=,
袖带内气体的分子数N=NA。
(2)对原袖带内气体,发生等温变化,压强为p0时气体体积为V1,则1.5p0V=p0V1,
解得V1=1.5V,
袖带内剩余气体的质量与放气前总质量的比值η==。
【答案】 (1)NA (2)
类型2 与行车安全有关的问题
【典例4】 根据某种轮胎说明书可知,轮胎内气体压强的正常值在2.4×105 Pa至2.5×105 Pa之间,轮胎的容积V0=2.5×10-2 m3。已知当地气温t0=27 ℃,大气压强p0=1.0×105 Pa,设轮胎的容积和充气过程轮胎内气体的温度保持不变。
(1)若轮胎中原有气