2022屆新教材高考物理一輪復(fù)習第十三章熱學核心素養(yǎng)專項提升學案新人教版

1、核心素養(yǎng)專項提升科學思維模型構(gòu)建充氣、抽氣、灌氣模型氣體實驗定律及理想氣體狀態(tài)方程的適用對象都是一定質(zhì)量理想氣體,但在實際問題中,常遇到氣體的變質(zhì)量問題;氣體的變質(zhì)量問題,可以通過巧妙地選擇合適的研究對象,把“變質(zhì)量”問題轉(zhuǎn)化為“定質(zhì)量”的問題,從而可以利用氣體實驗定律或理想氣體狀態(tài)方程求解,常見以下三種類型:1.充氣問題:在充氣時,將充進容器內(nèi)的氣體和容器內(nèi)的原有氣體為研究對象時,這些氣體的質(zhì)量是不變的。這樣,可將“變質(zhì)量”的問題轉(zhuǎn)化成“定質(zhì)量”問題。2.抽氣問題:在對容器抽氣的過程中,對每一次抽氣而言,氣體質(zhì)量發(fā)生變化,解決該類變質(zhì)量問題的方法與充氣(打氣)問題類似:假設(shè)把每次抽出的氣體包

2、含在氣體變化的始末狀態(tài)中,即用等效法把“變質(zhì)量”問題轉(zhuǎn)化為“定質(zhì)量”的問題。3.灌氣問題:將一個大容器里的氣體分裝到多個小容器中的問題也是變質(zhì)量問題,分析這類問題時,可以把大容器中的氣體和多個小容器中的氣體作為一個整體來進行研究,即可將“變質(zhì)量”問題轉(zhuǎn)化為“定質(zhì)量”問題。案例探究(2020山東卷)中醫(yī)拔罐的物理原理是利用玻璃罐內(nèi)外的氣壓差使罐吸附在人體穴位上,進而治療某些疾病。常見拔罐有兩種,如圖所示,左側(cè)為火罐,下端開口;右側(cè)為抽氣拔罐,下端開口,上端留有抽氣閥門。使用火罐時,先加熱罐中氣體,然后迅速按到皮膚上,自然降溫后火罐內(nèi)部氣壓低于外部大氣壓,使火罐緊緊吸附在皮膚上。抽氣拔罐是先把罐體

3、按在皮膚上,再通過抽氣降低罐內(nèi)氣體壓強。某次使用火罐時,罐內(nèi)氣體初始壓強與外部大氣壓相同,溫度為450 k,最終降到300 k,因皮膚凸起,內(nèi)部氣體體積變?yōu)楣奕莘e的2021。若換用抽氣拔罐,抽氣后罐內(nèi)剩余氣體體積變?yōu)槌闅獍喂奕莘e的2021,罐內(nèi)氣壓與火罐降溫后的內(nèi)部氣壓相同。罐內(nèi)氣體均可視為理想氣體,忽略抽氣過程中氣體溫度的變化。求應(yīng)抽出氣體的質(zhì)量與抽氣前罐內(nèi)氣體質(zhì)量的比值。思維拆解答題過程第一步:火罐放在皮膚上之前的一瞬間,火罐內(nèi)氣體的壓強、體積和溫度分別為多大?p1=p0、t1=450k、v1=v0(罐的容積)第二步:火罐放在皮膚上之后,溫度降到300k時,火罐內(nèi)氣體的壓強為多大?由理想氣

4、體狀態(tài)方程得p0v0t1=p22021v0t2代入數(shù)據(jù)得p2=0.7p0第三步:抽氣前,抽氣罐內(nèi)的氣體壓強、體積為多大?p3=p0、v3=v0第四步:抽氣時,相當于將抽氣拔罐和抽氣裝置組成一個新的容器,新容器內(nèi)氣體的壓強變?yōu)榛鸸迌?nèi)最后氣體的壓強,則新容器的體積多大?由等溫變化規(guī)律p0v0=p2v4代入數(shù)據(jù)得v4=107v0續(xù)表思維拆解答題過程第五步:新容器的體積減去罐內(nèi)剩余氣體的體積為抽出氣體的體積,除以新容器的體積就是抽出氣體的質(zhì)量與抽氣前罐內(nèi)氣體質(zhì)量的比值。v=v4-2021v0抽出氣體的質(zhì)量與抽氣前罐內(nèi)氣體質(zhì)量的比值為mm=vv4代入數(shù)據(jù)得mm=13創(chuàng)新訓(xùn)練1.(2020山東省等級考試模

5、擬)如圖所示,按下壓水器,能夠把一定量的外界空氣,經(jīng)單向進氣口壓入密閉水桶內(nèi)。開始時桶內(nèi)氣體的體積v0=8.0 l,出水管豎直部分內(nèi)外液面相平,出水口與大氣相通且與桶內(nèi)水面的高度差h1=0.20 m。出水管內(nèi)水的體積忽略不計,水桶的橫截面積s=0.08 m2。現(xiàn)壓入空氣,緩慢流出了v1=2.0 l水。求壓入的空氣在外界時的體積v為多少?已知水的密度=1.0103 kg/m3,外界大氣壓強p0=1.0105 pa,重力加速度大小g取10 m/s2,設(shè)整個過程中氣體可視為理想氣體,溫度保持不變。2.(2020全國卷)甲、乙兩個儲氣罐儲存有同種氣體(可視為理想氣體)。甲罐的容積為v,罐中氣體的壓強為

6、p;乙罐的容積為2v,罐中氣體的壓強為12p?，F(xiàn)通過連接兩罐的細管把甲罐中的部分氣體調(diào)配到乙罐中去,兩罐中氣體溫度相同且在調(diào)配過程中保持不變,調(diào)配后兩罐中氣體的壓強相等。求調(diào)配后(1)兩罐中氣體的壓強;(2)甲罐中氣體的質(zhì)量與甲罐中原有氣體的質(zhì)量之比。核心素養(yǎng)專項提升科學思維模型構(gòu)建案例探究答案13解析設(shè)火罐內(nèi)氣體初始狀態(tài)參量分別為p1、t1、v1,溫度降低后狀態(tài)參量分別為p2、t2、v2,罐的容積為v0,由題意知p1=p0、t1=450k、v1=v0、t2=300k、v2=20v021由理想氣體狀態(tài)方程得p0v0t1=p22021v0t2代入數(shù)據(jù)得p2=0.7p0對于抽氣罐,設(shè)初態(tài)氣體狀態(tài)參

7、量分別為p3、v3,末態(tài)氣體狀態(tài)參量分別為p4、v4,罐的容積為v0,由題意知p3=p0、v3=v0、p4=p2由玻意耳定律得p0v0=p2v4聯(lián)立式,代入數(shù)據(jù)得v4=107v0設(shè)抽出的氣體的體積為v,由題意知v=v4-2021v0故應(yīng)抽出氣體的質(zhì)量與抽氣前罐內(nèi)氣體質(zhì)量的比值為mm=vv4聯(lián)立式,代入數(shù)據(jù)得mm=13創(chuàng)新訓(xùn)練1.答案2.225 l解析設(shè)流出2l水后,液面下降h,則h=v1s此時,瓶中氣體壓強p2=p0+g(h1+h),體積v2=v0+v1設(shè)瓶中氣體在外界壓強下的體積為v,則p2v2=p0v初始狀態(tài)瓶中氣體壓強為p0,體積為v0,故v=v-v0解得v=2.225l2.答案(1)2p3(2)23解析以氣體為研究對象,由于氣體溫度不變,由玻意耳定律分析。()假設(shè)乙罐中的氣體被壓縮到壓強為p,其體積變?yōu)関1,由玻意耳定律有12p(2v)=pv1現(xiàn)兩罐氣體壓強均為p,總體積為(v+v1)。設(shè)調(diào)配后兩罐中氣體的壓強為p,由玻意耳定律有p(v+v1)