《2023届高三物理一轮复习多维度导学与分层专练》专题71 有关理想气体的气缸类问题、管类问题、变质量类问题(解析版)

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2023 届高三物理一轮复习多维度导学与分层专练
专题 71 有关理想气体的气缸类问题、管类问题、变质量类问题
导练目标 导练内容
目标 1气缸类问题
目标 2管类问题
目标 3变质量问题
【知识导学与典例导练】
二、管类问题
解答此类问题,关键是液柱封闭气体压强的计算,求液柱封闭的气体压强时,一般以液柱为研究对象
分析受力、列平衡方程,要注意:
(1)液体因重力产生的压强大小为 pρgh(其中 h为至液面的竖直高度)
(2)不要漏掉大气压强,同时又要尽可能平衡掉某些大气的压力;
(3)有时可直接应用连通器原理——连通器内静止的液体,同种液体在同一水平面上各处压强相等;
(4)当液体为水银时,可灵活应用压强单位“cmHg”等,使计算过程简捷。
【例 3】如图所示,一端开口、内壁光滑的玻璃管竖直放置,管中用一段长 的水银柱封闭一段
的空气,此时水银柱上端到管口的距离为 ,大气压强恒为 ,开始时封
闭气体温度为 ,取 为 ,求:
1)缓慢升高封闭气体温度至水银开始从管口溢出,此时封闭气体的温度。
2)保持封闭气体温度不变,在竖直平面内缓慢转动玻璃管内水银开始从管口溢出,玻璃管转过的角
度。
【答案】(1) ;(2
【详解】(1)设玻璃管横截面积为 ,初状态的体积和温度
末状态的体积和温度 根据查理定律知 代入数据计算得出
2)初状态的体积和压强 设玻璃管转过角度 后水银开始溢出。末状态的体
积和压强 据玻意耳定律知 计算得出
【例 4】如图所示,在粗细均匀的玻璃管中用阀门和水银封闭了两部分理想气体,右管中空气柱的长度
,压强 ,左管中空气柱的长度 ,两管中水银面的高度差 。现打
开阀门,当右管中的水银面下降 时立即关闭阀门,在此过程中两部分气体的温度均保持不变。求
左管中放出的气体占其总量的百分比。
【答案】
【详解】设玻璃管的横截面积为 S,对右管中的气体由玻意耳定律得 左管中的气体初
状态的压强 末状态的压强 对左管中的气体由玻意耳定律
则左管中放出的气体占其总量的百分比为
三、变质量问题
分析气体的变质量问题时,可以通过巧妙地选择合适的研究对象“化变为定”,即把“变质量”问题
转化为“定质量”的气体问题,然后利用气体实验定律或理想气体状态方程求解。
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