11-08-1熱點突破：“汽缸”類問題的解題技巧

熱點突破：“汽缸”類問題的解題技巧1.熱點透析2.典例剖析3.規(guī)律方法選修3-3熱學一、熱點透析1.熱點透析汽缸類問題是熱學部分典型的物理綜合題，它需要考查氣體、汽缸或活塞等多個研究對象，涉及熱學、力學乃至電學等物理知識，需要靈活地應(yīng)用相關(guān)知識來解決問題。1．解決“汽缸”類問題的一般思路(1)弄清題意，確定研究對象，一般地說，研究對象分為兩類：一類是熱學研究對象(一定質(zhì)量的理想氣體)；另一類是力學研究對象(汽缸、活塞或某系統(tǒng))。(2)分析清楚題目所述的物理過程，對熱學研究對象分析清楚初、末狀態(tài)及狀態(tài)變化過程，依據(jù)氣體定律列出方程；對力學研究對象要正確地進行受力分析，依據(jù)力學規(guī)律列出方程。(3)注意挖掘題目的隱含條件，如幾何關(guān)系等，列出輔助方程。(4)多個方程聯(lián)立求解，對求解的結(jié)果注意檢驗它們的合理性。2．汽缸類問題的幾種常見類型(1)氣體系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，需要綜合應(yīng)用氣體定律和物體的平衡條件解題。(2)氣體系統(tǒng)處于非平衡狀態(tài)，需要綜合應(yīng)用氣體定律和牛頓運動定律解題。(3)封閉氣體的容器(如汽缸、活塞、玻璃管等)與氣體發(fā)生相互作用的過程中，如果滿足守恒定律的適用條件，可根據(jù)相應(yīng)的守恒定律解題。(4)兩個或多個汽缸封閉著幾部分氣體，并且汽缸之間相互關(guān)聯(lián)的問題，解答時應(yīng)分別研究各部分氣體，找出它們各自遵循的規(guī)律，并寫出相應(yīng)的方程，還要寫出各部分氣體之間壓強或體積的關(guān)系式，最后聯(lián)立求解。二、典例剖析2.典例剖析【例1】[2015·新課標全國卷Ⅰ，33(2)]如圖,一固定的豎直汽缸由一大一小兩個同軸圓筒組成,兩圓筒中各有一個活塞。已知大活塞的質(zhì)量為m1＝2.50kg,橫截面積為S1＝80.0cm2；小活塞的質(zhì)量為m2＝1.50kg,橫截面積為S2＝40.0cm2；兩活塞用剛性輕桿連接，間距為l＝40.0cm；汽缸外大氣的壓強為p＝1.00×105

Pa,溫度為T＝303K。初始時大活塞與大圓筒底部相距l(xiāng)/2,兩活塞間封閉氣體的溫度為T1＝495K?，F(xiàn)汽缸內(nèi)氣體溫度緩慢下降,活塞緩慢下移。忽略兩活塞與汽缸壁之間的摩擦,重力加速度大小g取10m/s2。求：(ⅰ)在大活塞與大圓筒底部接觸前的瞬間，缸內(nèi)封閉氣體的溫度；(ⅱ)缸內(nèi)封閉的氣體與缸外大氣達到熱平衡時，缸內(nèi)封閉氣體的壓強。轉(zhuǎn)解析轉(zhuǎn)原題三、規(guī)律方法3.規(guī)律方法有關(guān)氣體壓強的兩種求法反思總結(jié)當選取力學研究對象進行分析時，研究對象的選取并不唯一，可以靈活地選整體或部分為研究對象進行受力分析，列出平衡方程或動力學方程?！咀兪接柧?】如圖所示，豎直放置的足夠長的密閉汽缸，缸體與缸內(nèi)理想氣體的總質(zhì)量m1＝10kg，活塞質(zhì)量m2＝2kg，活塞橫截面積S＝2×10－3m2，活塞上端與一根勁度系數(shù)k＝1×103N/m的彈簧相連。當汽缸下部被木柱支住時，彈簧剛好不伸長，封閉在汽缸內(nèi)的氣柱長l1＝0.2m，若外界大氣壓p0＝1×105Pa，g取10m/s2，問：

(1)這時汽缸