专题15 题型各个击破&实验重点攻克(精讲册)-【实战高考】2026年高考物理总复习（山东专版）

讲解册 实战高考·物理 ⊙ 生题型名 题型一封闭气体压强计算：玻璃管一液 柱模型、汽缸一活塞模型 题型解读 1.平衡状态下气体压强的求法 (1)液片法：选取合理的液片为研究对象，分 析液片两侧受力情况，建立平衡方程，消去 面积，得到液片两侧压强相等的方程，求得 气体的压强。 (2)等压面法：在底部连通的容器中，同一种 液体（中间不间断）同一深度处压强相等。 液体内深h处的总压强p=十pgh,为 液面上方的压强。 (3)平衡法：选取与气体接触的液柱（或活 塞、汽缸)为研究对象进行受力分析，得到液 柱（或活塞、汽缸）的受力平衡方程，求得气 体的压强。如图甲选活塞、图乙选液柱进行 受力分析。 mg PS mg 甲 乙 2.加速运动系统中封闭气体压强的求法 选取与气体接触的液柱（或活塞、汽缸）为研 究对象，进行受力分析（特别注意内、外气体 的压力)，利用牛顿第二定律列方程求解。 典例“天问一号”的发射开启 了我国探测火星的征程。设想 将图中所示的粗细均匀、导热 良好、右端封闭有一定质量理 想气体的“U”形管带往火星表 面。“U”形管分别在地球和火星表面某时某 地竖直放置时的相关参数如表所示。(g取 400 个击破 ⊙ 10m/s2) 地球 火星 重力加速度 g 0.38g 环境温度 T地=300K T火=280K 大气压强 p地=76.0cmHg 力火 封闭气柱长度 l地=19.0cm L火=56.0cm 水银柱高度差 h地=73.0cm h火 求：（结果保留两位有效数字） (1)火星表面高1m的水银柱产生的压强相当 于地球表面多高水柱产生的压强。（已知P咏银 =13.6×103kg/m3,p水=1.0×103kg/m3) (2)火星表面的大气压强火。 解析：(1)根据液体压强公式p=pgh得 p咏银X0.38gXho=p咏gh, 代入数据解得h=5.2m. (2)设气柱横截面积为S,地球表面的大气压 强相当于h地高水银柱产生的压强，火星表面 的大气压强相当于p火高水银柱产生的压强。 则封闭气柱在地表时，p1=p咏银g(h地一h地)， V1=l地S,T1=300K, 封闭气柱在火星表面时，p2=P咏银X0.38gX [hp火-h地十2(l火-l地)]，V2=lS,T2= 280K, 根据理想气体状态方程V=V T1-T21 联立解得hp*=1.5cm, 即火星表面的大气压强p火=P咏银X0.38ghp火 =7.8×102Pa。 )答案(1)5.2m(2)7.8×102Pa 典例2(1)汽缸的横截面积为S,质量为m的 梯形活塞上表面是水平的，下表面与右侧竖直 方向的夹角为α，如图甲所示，当活塞上放质 量为M的重物时处于静止状态。设外部大气 压强为，若活塞与缸壁之间无摩擦。重力 加速度为g,汽缸中气体的压强为 M 甲 乙 (2)如图乙所示，一导热良好的足够长汽缸放 置在光滑水平桌面上，桌面足够高，汽缸内有 一活塞封闭了一定质量的理想气体。一足够 长轻绳跨过定滑轮，一端连接在活塞上，另一 端挂一钩码，滑轮与活塞间的轻绳与桌面平 行，不计一切摩擦。已知当地重力加速度为 g,大气压为p,钩码质量为m1,活塞质量为 2,汽缸质量为3，活塞横截面积为S。则释 放钩码，汽缸稳定运动过程中，汽缸内理想气 体的压强为 (选填字母)。 mimsg A.p,-(m+m2十ms)S B.Po C.o一 mim3g (m2+m3)S D.po-mig 解析：(1)对图甲中重物和活塞 ApaS 整体进行受力分析，如图所示， 由平衡条件得 p气S'-(m+M0g十pS sin a 又因为S= S sin a' (m+M)8+PoS 所以p气=m+MWg+pS=+m+MWg (2)设轻绳张力为T,根据牛顿第二定律，对钩 码有m1g一T=m1a, 对活塞和汽缸整体有T=(m2十m3)a, 对汽缸有pS-pS=msa, mim3g 联立解得p=,一(m千2mS,故选A. )答案(1)+m+MWg(2)A S 0专题15热学 解题技巧封闭气体压强的求解思路 封闭气体的压强，不仅与气体的状态变化有 关，还与相关的液柱、活塞、汽缸等物体的受力 情况和运动状态有关。解决这类问题的关键 是要明确研究对象，分析研究对象的受力情 况，再根据运动状态，列出相关方程，然后 求解。 题型二气体实验定律及理想气体状态方 程的应用 题型解读 1.解决问题的基本思路 (1)选对象：确定研究对象。 一般分两类：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、液柱或某系统)。 (2)找参量：分析物理过程，对热学研究对象 分析初、末状态及状态变化过程；对力学研 究对象需要进行受力分析，依据力学规律 (平衡条件或牛顿第二定律)确定压强。 (3)列方程：挖掘题目的隐含条件，如几何关 系等，列出铺助方程；依据气体实验定律或 理想气体状态方程列出气体状态变化方程。 2.注意的问题 (1)从力学的角度分析压强，判断是否属于 等压过程。 (2)如果题目条件是缓慢压缩、导热良好的 汽缸中的气体，且环境温度不变，说明是等 温变化。 (3)底部连通的容器内静止的液体，同种液 体在同一水平面上各处压强相等。 典例3某小组设计了一个可测定潜水器下潜 深度的深度计，如图所示，两汽缸I、Ⅱ内径相 同，长度均为L,内部各装有一个活塞，活塞密 封性良好且无摩擦。在汽缸I内通过活塞封 有压强为l53atm的气体，Ⅱ内通过活塞封有 401 讲解 实战高考·物理 压强为398atm的气体。在两汽缸右端各有 一个体积不计的卡环，在卡环的左侧各有一个 厚度不计的活塞A、B,活塞A、B只可以向左 移动，活塞密封良好且与汽缸之间无摩擦。当 该装置水平放入水下达到一定深度时，水对活 塞A产生挤压使之向左移动，通过活塞A向 左移动的距离可以测出下潜深度。已知1atm =1.0×105Pa,海水的密度p=1.0×103kg/m3, g取10m/s2,不计海水密度随海水深度的变 化，两部分气体均可视为理想气体且温度始终 保持不变。求： (1)当活塞A向左移动的距离为二时，下潜的 深度。 (2)该深度计能测量的最大下潜深度。 解析：(1)当活塞A向左移动的距离为二时，设 该装置下潜的深度为h,活塞A移动后汽缸I 内气体的压强为2，假设活塞B静止不动，活 塞A移动前，I内气体的压强p1=153atm, I内气体的体积V1=LS, 活塞A移动后，I内气体的体积V2=(L-)S, 根据玻意耳定律有p1V1=2V2, 解得p2=204atm<398atm,所以假设成立， 活塞B静止不动。 又p2=o十pgh, 解得h=2030m。 (2)当活塞A恰好移动到活塞B处时所测深 度最大，此时汽缸I内气体全部进入汽缸Ⅱ 中，活塞B两侧气体压强相同，设两部分气体 压强均为卫，测量的最大下潜深度为H,根据 玻意耳定律，对I有153SL=pSL1, 对Ⅱ有398SL=SL2, 402 根据题意得L1十L2=L,p=十pgH, 联立并代入数据解得H=5500m。 )答案(1)2030m (2)5500m 题型三热力学第一定律与气体实验定律 的综合应用， 题型解读 解答此类问题的基本流程 确定研 气体 究对象 →汽缸、活塞、液柱等 气体实 状态参量 验定律 类 初、末态之间发生的变化 热力学 →做功情况 第一定 吸、放热情况 律 内能变化情况 选用规律 气体的三个实验定律、理想气 列方程求解 体状态方程、热力学第一定律 典例4如图所示，一定质量理想气体被活塞封 闭在汽缸中，活塞的面积为S,与汽缸底部相 距L,汽缸和活塞绝热性能良好，气体的压强、 温度与外界大气相同，分别为和T。现接 通电热丝加热气体，一段时间后断开，活塞缓 慢向右移动距离L后停止，活塞与汽缸间的滑 动摩擦力为f,最大静摩擦力等于滑动摩擦 力，整个过程中气体吸收的热量为Q,求该过 程中： 电热丝 (1)内能的增加量△U。 (2)最终温度T。 解析：(1)活塞移动时受力平衡，有 piS=PoS+f, 气体对外界做功W=SL, 根据热力学第一定律有△U=Q一W, 解得内能的增加量△U=Q一(S+f)L。 (2②)活寒发生移动前为等容过程，有会=会， 活塞向右移动时为学压过程，有号2。 解得T=2SDT。 PoS 实验 实验18 用油膜法估测油酸分子的大小 一、实验原理 如图所示，测出一滴油酸酒精溶液在水面上形 成的单分子油膜面积，将油酸分子看成球形， 用d计算出油膜的厚度，其中V为一滴油 酸酒精溶液中纯油酸的体积，S为油膜面积， 厚度d就近似等于油酸分子的直径。 水 二、实验器材 清水、酒精、油酸、烧杯、量筒、浅盘（边长为30 ~40cm)、注射器（或滴管）、带有坐标方格的 玻璃板、彩笔、爽身粉、容量瓶(500mL)。 三、操作要领及注意事项 1.如何配制油酸酒精溶液：取纯油酸1mL,注 入500mL的烧杯中，然后向烧杯内注入酒 精，直到液面达到500mL刻度线为止。 2.如何测出1滴油酸酒精溶液的体积：用注射 器（或滴管）将油酸酒精溶液一滴一滴地滴 入量筒中，并记下量简内增加一定体积V, 时的滴数n。根据V,=V算出1滴油酸酒 n 精溶液的体积V。 3.如何形成待测油酸薄膜：向浅盘里倒入约 2cm深的水，并将爽身粉均匀地撒在水面上； 0专题15热学 )答案1)Q-(p,S+DL(2)2pS+DT。 PoS 解题技巧对于理想气体，只要体积发生变 化，外界对气体（或气体对外界）做功W= p△V;只要温度发生变化，其内能就发生变化； 吸、放热要结合热力学第一定律△U=W十Q 求解。 点攻克 用注射器（或滴管）将一滴油酸酒精溶液滴在 水面上，待形状稳定后就形成了油酸薄膜。 4.如何求出油酸薄膜的面积：将带有坐标方格 的玻璃板放在浅盘上，并将油酸薄膜的轮廓 用彩笔画在玻璃板上，计算出油酸薄膜的面 积S。 四、数据处理 1.根据油酸酒精溶液的配制比例，算出一滴溶 液中纯油酸的体积V,代入公式4-号计算。 2.重复实验，多测几次求平均值，即为油酸分 子的直径大小 五、误差分析 产生原因 减小办法 偶然误差： (1)为减小浓度的变化， (1)油酸酒精溶液配制 可将配好的溶液密封。 后长时间放置，溶液的 (2)计算方格个数时，不 浓度改变带来的误差。 足半个的舍去，多于半个 (2)数方格计算油膜面 的算一个。方格边长越 积时，轮廓的不规则性 小，计算出的面积越 容易带来计算误差。 精确。 (3)测量量筒内溶液增 (3)选用内径小的注射 加一定体积的滴数时， 器，读数时正视（或选用 体积观测不准确会带来 内径小的量筒，读数时平 误差。 视)。 (4)油膜轮廓的画线不 (4)画图时轮廓边缘尽量 准确会带来误差 清晰 403 讲解册 实战高考·物理 续表 产生原因 减小办法 系统误差：将油酸分子 看成球形且紧密排列， 忽略了分子间隙 实验19 探究气体等温变化的规律 一、实验原理 本实验的方法为控制变量法，即控制气体的质 量和温度一定，探究气体压强与体积的关系。 二、实验器材 铁架台、压力表、注射器（带橡胶套、柱塞）、刻 度尺。 三、实验过程 1.按如图所示组装实验器材。 代压力表 柱塞 空气柱 橡胶套 2.测量空气柱的体积V和压强卫。空气柱的 长度1可以通过刻度尺读取，1与横截面积 S的乘积就是它的体积V;空气柱的压强p 可以从压力表读取 3.把柱塞缓慢地向下压或向上拉，再读取一组 空气柱的长度与压强的数据 4.重复步骤3，获取多组数据。 404 四、数据处理 1.以压强饣为纵坐标，以体积V为横坐标，建 立-V坐标系，分析卫与V之间的关系。 某次实验的pV图像如图甲所示。 2D4 甲 乙 2.p-V图像不是线性关系，很难判断p与V 之间的关系，由图甲猜想p可能与V成反 比。以压强力为纵坐标，以为横坐标，建 立p坐标系，图线为过原点的倾斜直线， 说明压强跟体积的倒数成正比，即压强与体 积成反比，如图乙所示。 五、注意事项 1.为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取 的主要措施是在注射器柱塞上涂润滑油。 2.为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取 的主要措施是缓慢移动柱塞，且不能用手握 住注射器封闭气体部分。 七、误差分析 1.漏气造成空气柱质量发生变化。 2.空气柱温度不恒定造成误差。 3.空气柱体积和气压测量不准确。