2024届高考物理二轮复习导学案：热学

莘县一中61级高三物理 编号：6DWL75 编制：王占刚 审核：物理组 热学专题复习 【学习目标】 1. 能通过受力分析熟练书写气体压强，解决气体状态变化问题 2. 掌握关联气体模型的解题方法 3. 会分析气体变质量问题 4. 能解决热力学定律与气体实验定律相结合 【重、难点】关联气体、变质量问题 【导入环节】 思考：氧气瓶的容积是40 L，其中氧气的压强是130 atm，规定瓶内氧气压强降到10 atm时就要重新充氧．有一个车间，每天需要用1 atm的氧气400 L，一瓶氧气能用几天？假定温度不变． （用两种方法解决）（提示：法一：玻意耳定律；法二：克拉伯龙方程） 【思考环节】 一．压强的计算与关联气体问题 例1.如图甲所示，两端开口的导热气缸水平固定，A、B是厚度不计的两轻活塞，可在气缸内无摩擦滑动，两轻活塞用一轻杆相连，缸内封闭有理想气体。A、B静止时，缸内两部分气柱的长度分别为L和；现用轻质细线将活塞B与重物C栓接，如图乙所示。已知活塞A、B面积S1、S2的关系为，大气压强为p0，重力加速度为g，重物C质量为，环境温度保持不变。当两活塞再次静止时，求： （1）气缸内气体的压强； （2）活塞移动的距离x。 例2．如图所示，粗细均匀、两端开口的直角形玻璃管ABC在竖直面内竖直放置，AB=60cm，BC=100cm，AB段水平，BC段竖直，AB管内有一10cm的水银柱。在环境温度为300K时，保持AB段水平，将玻璃管C端竖直向下插入水银槽中，使C端在水银面下10cm，此时，AB管内水银柱左端距B点10cm。已知大气压强。求 （1）温度升高到多少K时，水银柱刚好全部溢出； （2）控制温度变化，使水银柱缓慢移动，水银柱恰好全部进入竖直玻璃管时温度为多少K？ 例3.竖直放置的粗细均匀的U形细玻璃管两臂分别灌有水银，水平管部分有一空气柱，各部分长度如图所示，单位为厘米.现将管的右端封闭，从左管口缓慢倒入水银，恰好使右侧的水银全部进入竖直右管中，已知大气压强p0＝75 cmHg，环境温度不变，左管足够长.求： (1)此时右管封闭气体的压强； (2)左侧管中需要倒入水银柱的长度. 二．变质量问题 例4.楚天都市报2018年1月31日讯，一居民忘记关火致高压锅持续干烧，民警冒险排除隐患！为此，某团队在安全设施保障下对高压锅空锅加热的多种可能进行了测试。高压锅结构简图如图所示，密封好锅盖，将压力阀套在出气孔上，加热前高压锅内气体温度为，内部气体压强为。对高压锅加热，当锅内气体压强达到时，锅内气体将压力阀顶起，开始向外排气，在排气过程中继续加热至温度为时，停止加热，压力阀很快落下，再次封闭气体。假定排气过程锅内气体压强不变，锅内气体视为理想气体。求： （1）锅内气体压强为时温度； （2）锅内排出的气体与原有气体的质量比。 例5.某医用氧气瓶容积为40L，瓶内贮有压强为的氧气，可视为理想气体。广泛用于野外急救的氧气袋容积为5L。将氧气瓶内的氧气分装到氧气袋，充气前袋内为真空，充气后袋内压强为。分装过程不漏气，环境温度不变。 （1）最多可分装多少个氧气袋； （2）若将医用氧气瓶内的氧气依次分装到原为真空、容积为5L的若干个便携式钢瓶内，每次分装后，钢瓶内气体压强与氧气瓶内剩余气体压强相等，求分装30次后医用氧气瓶内剩余氧气的压强与分装前氧气瓶内氧气压强之比。 例6.中国航天科技发展迅猛，并且搭载神舟十三号的女性航天员王亚平首次出舱， 进入浩瀚的太空。天和核心舱的构造如图所示，主要包括大柱段、小柱段和节点舱三部分。 宇航员们在舱内的活动空间主要是大柱段和小柱段部分，即大仓，大约有110m3的容积,该空间通过气体调整系统充有1个标准大气压的空气。宇航员出舱的必经之路就是节点舱，其容积大约是4m3，出舱过程大致是：打开节点舱内仓门进入节点舱、关闭节点舱内仓门、节点舱泄压（用抽气泵把节点舱内的空气抽到大仓），同时宇航员穿戴航空服并进行吸氧排氮，做好准备工作，当节点舱压强减小至接近真空时，即可打开节点舱外舱门出舱。为了保证开门时两侧压力平衡，打开内仓门之前节点舱已充有1个标准大气压的空气，全程舱内温度视为不变，当其泄压至10KPa时，分析以下问题：（1个标准大气压等于1x105Pa） （1） 计算抽气泵抽出的气体占抽气前节点舱内气体的质量比。 （2） 当大舱内气体压强变化2KPa时就会触发气体调整系统进入工作状态，试通过计算判断此时气体调整系统是否进入工作状态。 三．与浮力相关问题 例7.某兴趣小组发明了一种可以通过调节温度使气球上升或下降的装置。如图，气体被轻质绝热活