高考物理一轮总复习精品课件 第15章 热学 第4讲 专题提升 充气、抽气、灌气、漏气模型.ppt

强基础?固本增分典题2(2023湖南卷)汽车刹车助力装置能有效为驾驶员踩刹车省力。如图所示,刹车助力装置可简化为助力气室和抽气气室等部分构成,连杆AB与助力活塞固定为一体,驾驶员踩刹车时,在连杆AB上施加水平力推动液压泵实现刹车。助力气室与抽气气室用细管连接,通过抽气降低助力气室压强,利用大气压与助力气室的压强差实现刹车助力。每次抽气时,K1打开,K2闭合,抽气活塞在外力作用下从抽气气室最下端向上运动,助力气室中的气体充满抽气气室,达到两气室压强相等;然后,K1闭合,K2打开,抽气活塞向下运动,抽气气室中的全部气体从K2排出,完成一次抽气过程。已知助力气室容积为V0,初始压强等于外部大气压强p0,助力活塞横截面积为S,抽气气室的容积为V1。假设抽气过程中,助力活塞保持不动,气体可视为理想气体,温度保持不变。(1)求第1次抽气之后助力气室内的压强p1。(2)第n次抽气后,求该刹车助力装置为驾驶员省力的大小ΔF。解析(1)以原助力气室中封闭的气体为研究对象,其经历等温膨胀过程,由玻意耳定律得p0V0=p1(V0+V1)方法点拨求解变质量问题的方法技巧充气问题我们可认为打入喷雾器的气体都在其周围,且可以认为是一次性打入的,若初态时内外气体压强相同,则体积为内外气体体积之和,状态方程为p1(V+nV0)=p2V2。若初态时内外气体压强不同,则体积不等于内外气体体积之和,状态方程应为p1V+np1V0=p2V2。抽气与充气问题不太一样——灵活选取研究对象是解决这类问题的关键。另外,状态方程分态形式的应用也是解决充气和抽气问题的快捷方法。题型三灌气模型典题3某南方医院从北方购置了大钢瓶氧气(如图所示),每个钢瓶内体积为40L,在北方时测得大钢瓶内氧气压强为1.2×107Pa,温度为7℃,长途运输到南方医院检测时测得大钢瓶内氧气压强为1.26×107Pa。在医院实际使用过程中,先用小钢瓶(加抽气机)缓慢分装,然后供病人使用,小钢瓶体积为10L,分装后每个小钢瓶内氧气压强为4×105Pa,要求大钢瓶内压强降到2×105Pa时就停止分装。不计运输过程中和分装过程中氧气的泄漏,求:(1)在南方医院检测时大钢瓶所处环境温度;(2)一个大钢瓶可分装多少小钢瓶供病人使用。答案(1)21℃(2)124解析(1)大钢瓶的容积一定,从北方到南方医院对大钢瓶内气体,有解得T2=294K,故t2=21℃。(2)在南方医院时,设大钢瓶内氧气由状态p2、V2等温变化为停止分装时的状态p3、V3则p2=1.26×107Pa,V2=0.04m3,p3=2×105Pa根据p2V2=p3V3得V3=2.52m3可用于分装小钢瓶的氧气p4=2×105PaV4=(2.52-0.04)m3=2.48m3分装成小钢瓶的氧气p5=4×105Pa,V5=nV其中小钢瓶体积为V=0.01m3根据p4V4=p5V5得n=124即一大钢瓶氧气可分装124个小钢瓶。题型四漏气模型典题4(2024广东茂名统考模拟)某兴趣小组制作的一个测量气体温度的简易装置如图所示,该装置由一个压力表和烧瓶组成,压力表由通气管与瓶内密封的空气相通,压力表的示数等于瓶内气体压强与外界大气压强的差值。已知当室内温度为27℃时,压力表的示数为零,外界大气压强为1.0×105Pa,热力学温度与摄氏温度的关系为T=t+273K,瓶内空气可视为理想气体,烧瓶导热性能良好,忽略烧瓶的热胀冷缩。(1)若环境温度升高,整个装置的密封性良好,求压力表的示数为900Pa时,瓶内气体的摄氏温度;(2)某次测温过程中,当室内温度为36℃,压力表的示数为2000Pa,请判断该烧瓶是否漏气?如果漏气,剩余空气的质量与原来空气质量的比值是多少?(可用分数表示)答案(1)29.7℃(2)是?解析(1)初始时压强p1=p0=1.0×105Pa初始温度T1=300K末状态时,压强p2=p0+Δp=1.009×105Pa温度为T2因为气体体积不变,由查理定律得解得T2=302.7K=29.7℃。(2)设烧瓶容积为V0,假设烧瓶未漏气,末状态时,压强p3=p0+Δp=1.02×105Pa温度T3=309K本课结束第4讲专题提升充气、抽气、灌气、漏气模型专题概述:气体实验定律及理想气体状态方程的适用对象都是一定质量理想气体,但在实际问题中,常遇到气体的变质量问题。对于气体的变质量问题,可以通过巧妙地选择合适的研究对象,把“变质量”问题转化为“定质量”问题,从而可以利用气体实验定律或理想气体状态方程求解,常见以下四种类型:1.充气模型:在充气时,将充进