第十四章 专题强化二十一 气体实验定律的综合应用-【勤径学升】2026年高考物理一轮总复习（人教版2019）

null第十四章热学回 专题强化二十一气体实验定律的综合应用 专题解读 1,本专题是气体实验定律在“玻璃管液封”模型、“汽缸活塞类”模型、“变质量气体”模型中的应用，高考通常 以计算题的形式命题 2,学好本专题可以帮助同学们熟练地选取研究对象和状态变化过程，掌握处理“三类模型”问题的基本思路 和方法。 3.本专题用到的相关知识和方法有：受力分析、压强的求解方法、气体实验定律等。 探究热点 链视角 对应答案P51 模型 “玻璃管液封”模型（方法模型） 银柱上表面相平，此时左管密封气体的温度为 精讲导学 多少。 玻璃管液封模型 (2)使左管中气体保持(1)问的温度不变，现从右 求液柱封闭的气体压强时，一般以液柱为研究对 侧端口缓慢注入水银（与原水银柱之间无气隙）， 象分析受力、列平衡方程求解，要注意： 求注入多少长度的水银（右端足够长，无水银从 (1)液体因重力产生的压强为p=gh(其中h为 管口溢出)能使最终稳定后左管密封的气体恢复 液体的竖直高度)。 原来的长度。 (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一连通器内静 止的液体，同一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”,使计算过程简捷。 类型突破 类型1单独气体 [例1门(2025·吉林长春模拟) 如图所示，两侧粗细均匀，横截 面积相等的U形管，左管上端 类型2关联气体 封闭，右管上端开口。左管中 [例2]如图所示，一玻璃装置放在水平桌面上， 密封气体的长度为L,=10cm. 竖直玻璃管A,B、C粗细均匀，A,B两管的上端 右管中水银柱上表面比左管中水银柱上表面低 封闭，C管上端开口，三管的下端在同一水平面 H,=4cm。大气压强p。=76cmHg,环境温度 为T=27℃，重力加速度为g。 内且相互连通，A、B两管的长度分别为， (1)先将左管中密封气体缓慢加热，使左右管水 13.5cm,l2=32cm。将水银从C管缓慢注入， 直至B、C两管内水银柱的高度差h=5cm,已知 301國 国高考一轮总复习·物理 外界大气压为p,=75cmHg。求A、B两管内水 针对训练 银柱的高度差。 1.如图所示，在两端封闭、粗细 均匀的U形细玻璃管内有一 段水银柱，水银柱的两端各封 闭有一段空气。当U形管两 端竖直朝上时，左，右两边空气 柱的长度分别为l=18.0cm和 l=12.0cm,左边气体的压强为12.0cmHg。 现将U形管缓慢平放在水平桌面上，没有气体 从管的一边通过水银逸入另一边。求U形管平 放时两边空气柱的长度。在整个过程中，气体温 度不变。 模型2“汽缸活塞”类（方法模型） (4)多个方程联立求解。对求解的结果注意检验 精讲导学 它们的合理性 L.一般思路 2.常见类型 (1)确定研究对象，一般地说，研究对象分两类： (1)气体系统处于平衡状态，需综合应用气体实 一类是热学研究对象（一定质量的理想气体）：另 验定律和物体的平衡条件解题。 一类是力学研究对象（汽缸，活塞或某系统）。 (2)气体系统处于力学非平衡状态，需要综合应 (2)分析物理过程，对热学研究对象分析，清楚 用气体实验定律和牛顿运动定律解题。 初、末状态及状态变化过程，依据气体实验定律 (3)两个或多个汽缸封闭着几部分气体，并且汽 列出方程：对力学研究对象要正确地进行受力分 缸之间相互关联的问题，解答时应分别研究各部 析，依据力学规律列出方程。 分气体，找出它们各自遵循的规律，并写出相应 (3)挖掘题目的隐含条件，如几何关系等，列出辅 的方程，还要写出各部分气体之间压强或体积的 助方程。 关系式，最后联立求解。 ®302 第十四章热学回 类型1单独气体 推动活塞，使B的体积减小为 [例3](2023·东莞模拟预测)某同学制作了一 个简易的环境温度监控器，如图所 (1)求A的体积和B的压强。 警报器 示，汽缸导热，缸内温度与环境温度 (2)再使活塞向左缓慢回到初始位置，求此时A 可以认为相等，以达到监控的效果。 的体积和B的压强。 汽缸内有一质量不计、横截面积S 10cm的活塞封闭着一定质量理想 气体，活塞上方用轻绳悬挂着矩形重物。当缸内 温度为T,=300K时，活塞与缸底相距H= 3cm,与重物相距h=2cm。环境空气压强p,三 1.0×10Pa,重力加速度大小g=10ms2,不计 活塞厚度及活塞与缸壁间的摩擦。 (1)当活塞刚好接触重物时，求缸内气体的温 度T: (2)若重物质量为m=2kg,当轻绳拉力刚好为 针对训练 零，警报器开始报警，求此时缸内气体温度T。 2.(2022·河北卷)水平放置的气体阻尼器模型截 面如图所示，汽缸中间有一固定隔板，将汽缸内 一定质量的某种理想气体分为两部分，“H”形连 杆活塞的刚性连杆从隔板中央圆孔穿过，连杆与 隔板之间密封良好。设汽缸内、外压强均为大气 压强p。,活塞面积为S,隔板两侧气体体积均为 SL。,各接触面光滑。连杆的截面积忽略不计。 现将整个装置缓慢旋转至竖直方向，稳定后，上 部气休的体积为原来的号，设整个过程温度保持 不变，求： 类型2关联气体 (1)此时上、下部分气体的压强 [例4](2021·全国甲 活 猫板 (2)“H”形连杆活塞的质量（重力加速度大小为g)。 卷)如图所示，一汽缸中 由活塞封闭有一定量的 理想气体，中间的隔板将 气体分为A、B两部分： 初始时，A、B的体积均为V,压强均等于大气压 P。隔板上装有压力传感器和控制装置，当隔板 两边压强差超过0.5p。时隔板就会滑动，否则隔 板停止运动，气体温度始终保持不变。向右缓慢 303 国高考一轮总复习·物理 模型 变质量气体模型（方法模型） 出，使压强与当地大气压强相同，求抽出的气体 类型突破 质量与舱内剩余气体质量之比。 类型1充气问题 在充气时，将充进容器内的气体和容器内的原有气 体为研究对象时，这些气体的总质量是不变的。这 样，可将“变质量”的问题转化成“定质量”问题。 [例5](2021·山东等级考)血压仪由加压气囊、 博带、压强计等构成，如图所示。加压气囊可将 类型3灌气问题 外界空气充人臂带，压强计示数为臂带内气体的 将一个大容器里的气体分装到多个小容器中的 压强高于大气压强的数值。充气前臂带内气体 问题也是变质量问题，分析这类问题时，可以把 压强为大气压强，体积为V:每次挤压气粪都能 大容器中的气体和多个小容器中的气体作为一 将60cm2的外界空气充人臂带中，经5次充气 个整体米进行研究，即可将“变质量”问题转化为 后，臂带内气体体积变为5V,压强计示数为 “定质量”问题。 150mmHg。已知大气压强等于750mmHg,气 [例7丁某容积为20L的氧气瓶装有30atm的氧 体温度不变。忽略细管和压强计内的气体体积。 气，现把氧气分装到容积为5L的小钢瓶中，使 则V等于 每个小钢瓶中氧气的压强为5atm,若每个小钢 加气类 瓶中原有氧气压强为1atm,问能分装多少瓶？ (设分装过程中无漏气，且温度不变) 细馆 压送计 停带 类型4漏气问题 A.30 cm B.40 cm' C.50 em' D.60 em 容器漏气过程中气体的质量不断发生变化，属于变 类型2抽气问题 质量问题，如果选容器内剩余气体和漏掉的气体为 研究对象，便可使“变质量”转化成“定质量”问题。 在对容器抽气的过程中，对每一次抽气而言，气 [例8](2023·全国甲卷)一高压舱内气体的 体质量发生变化，解决该类变质量问题的方法与 压强为1.2个大气压，温度为17℃，密度 充气问题类似：股设把每次抽出的气体包含在气 为1.46kgm2。 体变化的始末状态中，即用等效法把“变质量”问 (1)升高气体温度并释放出舱内部分气体以保持 题转化为“定质量”的问题。 压强不变，求气体温度升至27℃时舱内气体的 例6]负压救护车主要装置为车上的负压隔离 密度。 舱（即舱内气体压强低于外界的大气压强），这种 (2)保持温度27℃不变，再释放出舱内部分气体 负压隔离舱既可以让外界气体流入，也可以将舱 使舱内压强降至1.0个大气压，求此时舱内气体 内气体过滤后排出。若生产的某负压隔离舱容 的密度。 积为0.6m,初始时温度为27℃，压强为1.0× 10Pa:运送到某地区后，外界温度变为15℃，大 气压强变为0.9×10°Pa,已知负压隔离舱导热 且运输过程中与外界没有气体交换，容积保持不 变。绝对零度取一273℃。 (1)求运送到某地区后负压隔离舱内的压强。 请完成《课时检测训练58 (2)运送到某地区后需将负压隔离舱内气体抽 304