第十三章 微专题22 气体实验定律的综合应用 课件 -2027届高考物理一轮专题复习（人教版）

该高中物理高考复习课件聚焦“气体实验定律的综合应用”专题，覆盖单一气体多过程、变质量气体、关联气体三大核心考点，依据高考评价体系明确各考点考查要求，通过典例分析梳理玻璃管液封、汽缸活塞等常考模型，体现备考的针对性和实用性。 课件亮点在于“模型建构+思维链训练”，如典例2汽缸活塞问题，结合受力分析与玻意耳定律培养科学思维，提供“确定研究对象-分析过程-列方程”解题链及变质量问题转化方法，帮助学生掌握得分技巧，助力教师精准教学，提升高考冲刺效率。

微专题22 气体实验定律的综合应用 考点一 单一气体的多过程问题 命题视角　掌握气体多过程规律,学会分析求解状态参量 1.关键点:综合运用气体实验定律、理想气体状态方程、力学规律分析理想气体多过程问题。 2.气体实验定律综合应用的解题思维链 (1)确定研究对象 ①热学研究对象(一定质量的理想气体); ②力学研究对象(液柱、汽缸、活塞或某系统)。 (2)分析物理过程 ①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。 ②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。注意检验求解结果的合理性。 (1)如果保持温度不变,让玻璃管缓慢倾斜,当水银流出一半时,管口离地高度是多少? (2)如果保持玻璃管竖直,给玻璃管缓慢加热,当水银流出一半时,温度是多少(热力学温度)? 答案:(2)360 K 【典例2】 (“汽缸活塞”模型单一气体·中等)如图所示,劲度系数k=500 N/m的竖直弹簧下端固定在水平地面上,上端与一活塞相连,导热良好的汽缸内被活塞密封了一定质量的气体,整个装置处于静止状态。已知汽缸质量m1=5 kg,汽缸底面积S=10 cm2,大气压强p0=1.0×105 Pa,此时活塞离汽缸底部的距离h1=40 cm。现在汽缸顶部加一质量m2=5 kg的重物。忽略汽缸壁厚度以及活塞与汽缸之间的摩擦力,汽缸下端离地足够高,环境温度保持不变,g取10 m/s2。则汽缸稳定时下降的距离(　　) A.10 cm B.20 cm C.30 cm D.40 cm B 考点二 变质量气体问题 命题视角　选研究对象,将变质量转定质量,用气体定律求状态量 1.关键点:合理选择研究对象,将充气、抽气、灌装、漏气等变质量问题转化为一定质量的气体问题。 2.“变质量气体”模型 常见问题 处理方法 充气问题 选择原有气体和即将充入的气体整体作为研究对象 抽气问题 选择每次抽气过程中抽出的气体和剩余气体整体作为研究对象 灌气分装 把大容器中的剩余气体和多个小容器中的气体整体作为研究对象 漏气问题 选择容器内剩余气体和漏出气体整体作为研究对象 【典例3】 (充气和漏气问题·中等)汽车的轮胎胎压是行车安全的一个重要指标,胎压过高容易爆胎,胎压过低会导致汽车动力不足,轮胎磨损过快。某汽车停在汽车修配厂时,某个轮胎内的气体压强为1.5 atm、温度为27 ℃,向轮胎内充入压强为1 atm、温度为27 ℃的气体,使充满气后在27 ℃时轮胎内的气体压强为2.5 atm。已知轮胎的容积恒为25 L,充入气体可看作理想气体。 (1)求需要充入轮胎内的气体体积。 答案:(1)25 L (2)若要轮胎内的气压不小于2.0 atm,则汽车轮胎充满气后,汽车工作的最低温度为多少? 答案:(2)-33 ℃(或240 K) (3)该汽车轮胎充气运行一段时间后,温度仍然为27 ℃时,发现该轮胎内的气压降为1.5 atm,则轮胎内剩余的气体与漏出气体的质量之比是多少? 答案:(3)3∶2 总结提升 若充气(混合)前或漏气(分装)后两部分或几部分气体压强不相等,不能直接应用气体实验定律列方程。可采取下列两种方法处理此类问题: (1)转化法:应先转化为相同压强下,再将两部分气体整体作为研究对象,然后用气体实验定律或理想气体状态方程列式求解。 总结提升 A.9.1×104 Pa,7.8×104 Pa B.9.8×104 Pa,7.8×104 Pa C.9.1×104 Pa,8.3×104 Pa D.9.8×104 Pa,8.3×104 Pa C 考点三 关联气体问题 命题视角　分析关联条件,结合气体实验定律求解未知量 【典例5】 (“玻璃管液封”模型关联气体·中等)(多选)内径均匀的“T”形细玻璃管竖直放置,管内有被水银封闭的理想气体Ⅰ和Ⅱ,竖直管上端与大气相通,各部分长度如图所示。已知环境温度为27 ℃,大气压强p0相当于76 cm高的水银柱产生的压强。现只对理想气体Ⅰ加热,直到竖直玻璃管中的水银与管口相平,此时(　 　) A.理想气体Ⅰ的温度为500 K B.理想气体Ⅰ的温度为700 K C.理想气体Ⅱ长度变为9 cm D.理想气体Ⅱ长度变为6 cm BC 【典例6】 (“汽缸活塞”模型关联气体·中等)差压阀可控制气体进行单向流动,广泛应用于减震系统。如图所示,A、B两个导热良好的汽缸通过差压阀连接,A内轻质活塞的上方与大气连通,B内气体体积不变。当A内气体压强减去B内气体压强大于Δp时差压阀打开,A内气体缓慢进入B中,当该差值小于或等于Δp时差压阀关闭。当环境温度T1=300 K时,A内气体体积VA1=4.0×102 m3,B内气体压强pB1等于大气压强p0,已知活塞的横截面积S=0.10 m2,Δp=0.11p0,p0=1.0×105 Pa,重力加速度大小g取10 m/s2,A、B内的气体可视为理想气体,忽略活塞与汽缸间的摩擦,差压阀与连接管内的气体体积不计。当环境温度降到T2=270 K时: (1)求B内气体压强pB2; (2)求A内气体体积VA2; 答案:(1)9×104 Pa　(2)3.6×102 m3 (3)在活塞上缓慢倒入铁砂,若B内气体压强回到p0并保持不变,求已倒入铁砂的质量m。 答案:(3)1.1×102 kg 感谢观看 【典例1】 (“玻璃管液封”模型单一气体·中等)如图所示,高为H=1.0 m的细玻璃管开口向上竖直放置于水平地面上,长度为的水银柱密封一定质量的理想气体,当温度为T0=300 K时,水银恰与管口齐平。大气压强p0相当于75 cm高的水银柱产生的压强,求: 答案:(1) m 解析:(1)设水银密度为ρ,没有倾斜时,管内气体的压强p1=p0+ρg,设水银流出一半时,管与水平面的夹角为θ,则此时管内气体的压强p2=p0+ρgsin θ,根据玻意耳定律有p1S=p2S,管口离地高度h=Hsin θ,联立解得h= m。 解析: (2)保持玻璃管竖直,给玻璃管缓慢加热,当水银流出一半时, 气体压强p3=p0+ρg 根据理想气体状态方程有=,解得T1=360 K。 解析:B　设未加重物时内部气体压强为p1,由平衡条件可得p1S=m1g+p0S, 解得p1=1.5×105 Pa, 加重物后,设汽缸内气体压强为p2,由平衡条件可得p2S=m1g+p0S+m2g, 解得p2=2.0×105 Pa 由玻意耳定律有p1h1S=p2h2S,解得h2=0.3 m,活塞下降距离为Δx==0.1 m, 所以汽缸稳定时下降的距离Δh=h1-h2+Δx=0.2 m=20 cm,B正确。 解析:(1)根据克拉伯龙方程p0V0+p1V1=pV0, 解得充入轮胎内的气体体积V1== L=25 L。 解析: (2)体积和物质的量不变时,应用查理定律有=, 汽车工作的最低温度 T== K=240 K=-33 ℃。 解析: (3)温度不变时,根据pV0=p0V, 解得V= L, 轮胎内剩余的气体与漏出气体的质量之比是=。 (2)利用克拉伯龙方程:若把压强、体积、温度分别为p1、V1、T1,p2、V2、T2…的几部分理想气体进行混合,混合后气体的压强、体积、温度分别为p、V、T,根据=n1R,=n2R,…,=(n1+n2+…)R,得++…=,若温度不变,可得 p1V1+p2V2+…=pV。 【典例4】 (抽气问题·中等)2025年11月1日,神舟二十一号载人飞船成功对接于空间站天和核心舱前向端口,整个对接过程历时约3.5 h,创造了神舟飞船与空间站交会对接的最快纪录。气闸舱有两个气闸门,与核心舱连接的是闸门A,与外太空连接的是闸门B,如图所示。空间站核心舱内航天员要到舱外太空行走,需经过气闸舱,开始时气闸舱内气压为p0=1.0×105 Pa(地球表面标准大气压),用抽气机多次抽取气闸舱中气体(每次抽气后抽气机内与舱内气体压强相等),当气闸舱气压降到一定程度后才能打开气闸门B,已知每次从气闸舱抽取的气体(视为理想气体)体积都是气闸舱容积的,抽气过程中温度保持不变,不考虑漏气、新气体产生、航天员进出舱对气体的影响。则抽气1次后和抽气2次后气闸舱内气压分别约为(　　) 解析:C　第一次抽气相当于气体的体积由V变为V,温度不变,根据玻意耳定律得p0V=p1V,解得p1=p0=9.1×104Pa;第二次抽气相当于气体的体积由V变为V,温度不变,根据玻意耳定律得p1V=p2V,解得 p2=p0=8.3×104Pa,C正确。 解析:BC　设水银密度为ρ,以理想气体Ⅱ为对象,初状态有p1=p0+ρgh1,V1=L1S,其中h1=14 cm,L1=10 cm,末状态有p2=p0+ρgh2,V2=L2S,其中h2=24 cm,L2为末状态气体Ⅱ长度,根据玻意耳定律可得p1V1=p2V2,解得L2==9 cm,C正确,D错误;以理想气体Ⅰ为对象,初状态有p1′=p0+ρgh1,V1′=L1′S,L1′=10 cm,T1=300 K,末状态有p2′=p0+ρgh2,V2=L2′S,其中L2′=(10+10+1) cm=21 cm,根据理想气体状态方程可得=,解得T2==700 K,B正确,A错误。 解析:(1)(2)假设温度降低到T2时,差压阀没有打开,A、B两个汽缸导热良好则气体温度与外界温度相同,B内气体发生等容变化,初态pB1=p0,T1=300 K,末态T2=270 K,根据查理定律有=,代入数据可得pB2=9×104 Pa,A内气体发生等压变化,初态VA1=4.0×102 m3,T1=300 K,末态T2=270 K,根据盖-吕萨克定律有=,代入数据可得VA2=3.6×102 m3,由于p0-pB2<Δp,假设成立,即pB2=9×104 Pa,VA2=3.6×102 m3。 解析:(3)恰好稳定时,A内气体压强为pA′=p0+,B内气体压强pB′=p0,此时差压阀恰好关闭,所以有pA′-pB′=Δp,代入数据联立解得m=1.1×102 kg。 $