高考二輪復(fù)習物理課件（新高考新教材）第一編核心專題突破專題6熱學近代物理第一講熱學

第一講熱學1通覽主干知識2研學核心考點目錄索引

3突破熱考命題1通覽主干知識2研學核心考點考點一分子動理論、內(nèi)能及熱力學定律分層突破——明要點命題角度1微觀量的計算

不是分子體積

命題角度2物體的內(nèi)能

命題角度3熱力學定律

深化拓展擴散現(xiàn)象、布朗運動與熱運動的對比現(xiàn)象擴散現(xiàn)象布朗運動熱運動活動主體分子固體微小顆粒

肉眼看不見分子區(qū)別是分子的運動,發(fā)生在固體、液體、氣體任何兩種物質(zhì)之間是比分子大得多的顆粒的運動,只能在液體、氣體中發(fā)生是分子的運動,不能通過光學顯微鏡直接觀察到共同點(1)都是無規(guī)則運動;(2)都隨溫度的升高而更加激烈聯(lián)系擴散現(xiàn)象、布朗運動都反映了分子永不停息地做無規(guī)則的熱運動典例剖析例1

(命題角度2、3)(2022山東卷)如圖所示,內(nèi)壁光滑的絕熱汽缸內(nèi)用絕熱活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體,初始時汽缸開口向上放置,活塞處于靜止狀態(tài),將汽缸緩慢轉(zhuǎn)動90°過程中,缸內(nèi)氣體(

)A.內(nèi)能增加,外界對氣體做正功B.內(nèi)能減小,所有分子熱運動速率都減小C.溫度降低,速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例減少D.溫度升高,速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例增加C解析

將汽缸緩慢轉(zhuǎn)動90°過程中,由于氣體壓強減小,體積要增大,因此對外界做功。由于是絕熱過程,根據(jù)熱力學第一定律,氣體內(nèi)能減小,溫度降低。分子熱運動的平均速率減小,而不是所有分子熱運動速率都減小,速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例減少。選項A、B、D錯誤,C正確。分層演練——拿高分練真題·明考向1.(命題角度2、3)(多選)(2022湖南卷改編)利用“渦流效應(yīng)”可實現(xiàn)冷熱氣體的分離。如圖所示,一冷熱氣體分離裝置由噴嘴、渦流室、環(huán)形管、分離擋板和冷熱兩端管等構(gòu)成。高壓氮氣由噴嘴切向流入渦流室中,然后以螺旋方式在環(huán)形管中向右旋轉(zhuǎn)前進,分子熱運動速率較小的氣體分子將聚集到環(huán)形管中心部位,而分子熱運動速率較大的氣體分子將聚集到環(huán)形管邊緣部位。氣流到達分離擋板處時,中心部位氣流與分離擋板碰撞后反向,從A端流出,邊緣部位氣流從B端流出。下列說法正確的是(

)A.A端為冷端,B端為熱端B.A端流出的氣體分子熱運動平均速率一定小于B端流出的C.A端流出的氣體內(nèi)能一定大于B端流出的D.該裝置氣體進出的過程滿足能量守恒定律,但違背了熱力學第二定律答案

AB解析

依題意,中心部位為熱運動速率較低的氣體,與擋板相作用后反彈,從A端流出,而邊緣部分熱運動速率較高的氣體從B端流出;同種氣體分子平均熱運動速率較大,其對應(yīng)的溫度也就較高,所以A端為冷端、B端為熱端,A正確;依題意,A端流出的氣體分子熱運動速率較小,B端流出的氣體分子熱運動速率較大,所以從A端流出的氣體分子熱運動平均速度小于從B端流出的,B正確;A端流出的氣體分子熱運動速率較小,B端流出的氣體分子熱運動速率較大,則從A端流出的氣體分子平均動能小于從B端流出的氣體分子平均動能,內(nèi)能的多少還與分子數(shù)有關(guān),依題意,不能得出從A端流出的氣體內(nèi)能一定大于從B端流出的氣體內(nèi)能,C錯誤;該裝置將冷熱不均的氣體進行分離,噴嘴處有高壓,即通過外界做功而實現(xiàn)的,并非是自發(fā)進行的,沒有違背熱力學第二定律,溫度較低的從A端出、較高的從B端出,也符合能量守恒定律,D錯誤。2.(命題角度3)(多選)(2023全國甲卷改編)在一汽缸中用活塞封閉著一定量的理想氣體,發(fā)生下列緩慢變化過程,氣體一定與外界有熱量交換的過程是(

)A.氣體的體積減小,溫度降低B.氣體的體積減小,溫度升高C.氣體的體積增大,溫度不變D.氣體的體積增大,溫度降低AC解析

由熱力學第一定律得,ΔU=Q+W。氣體的體積減小,W>0,溫度降低,ΔU<0,則氣體放熱,A正確;氣體的體積減小,W>0,溫度升高,ΔU>0,則氣體不一定與外界有熱量交換,B錯誤;氣體的體積增大,W<0,溫度不變,ΔU=0,則氣體吸熱,C正確;氣體的體積增大,W<0,溫度降低,ΔU<0,則氣體不一定與外界有熱量交換,D錯誤。練模擬·提能力(命題角度1)(2023山東淄博統(tǒng)考一模)已知地球大氣層的厚度遠小于地球半徑R,空氣平均摩爾質(zhì)量為M,阿伏加德羅常數(shù)為NA,地面附近大氣壓強為p0,重力加速度大小為g。由此可以估算地球大氣層空氣分子總數(shù)為(

)A考點二固體、液體和氣體的性質(zhì)分層突破——明要點命題角度1固體、液體的性質(zhì)

命題角度2氣體分子的運動特點

深化拓展氣體壓強的微觀解釋典例剖析例2

(命題角度1、2)(多選)(2023山東濟寧一模改編)下列說法正確的是(

)A.晶體的所有物理性質(zhì)沿各個方向是不同的B.不浸潤現(xiàn)象說明固體分子對液體分子的吸引力小于液體分子之間的吸引力C.一定質(zhì)量的理想氣體保持壓強不變,體積減小,氣體的內(nèi)能增加D.一定質(zhì)量的理想氣體保持壓強不變,溫度升高,單位時間內(nèi)撞擊器壁單位面積上的分子數(shù)減少BD解析

單晶體具有各向異性,即單晶體沿著各個方向的物理性質(zhì)和化學光學性質(zhì)不同,多晶體具有各向同性,A錯誤;不浸潤現(xiàn)象說明固體分子對液體分子的吸引力小于液體分子之間的吸引力,B正確;一定質(zhì)量的理想氣體保持壓強不變,體積減小,由氣體壓強的微觀解釋可知氣體溫度降低,則氣體的內(nèi)能減少,C錯誤;一定質(zhì)量的理想氣體保持壓強不變,溫度升高,由理想氣體狀態(tài)方程可知,氣體體積增大,單位時間內(nèi)撞擊器壁單位面積上的分子數(shù)減少,D正確。分層演練——拿高分練真題·明考向(命題角度2)(2022江蘇卷)自主學習活動中,同學們對密閉容器中的氫氣性質(zhì)進行討論,下列說法正確的是(

)A.體積增大時,氫氣分子的密集程度保持不變B.壓強增大是因為氫氣分子之間斥力增大C.因為氫氣分子很小,所以氫氣在任何情況下均可看成理想氣體D.溫度變化時,氫氣分子速率分布中各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比會變化D解析

密閉容器中的氫氣質(zhì)量不變,分子個數(shù)不變,根據(jù)n=可知當體積增大時,單位體積內(nèi)分子個數(shù)變少,分子的密集程度變小,A錯誤;氣體壓強產(chǎn)生的原因是大量氣體分子對容器壁的持續(xù)的、無規(guī)則撞擊,壓強增大并不是因為分子間斥力增大,B錯誤;普通氣體在溫度不太低、壓強不太大的情況下才能看作理想氣體,C錯誤;溫度是氣體分子平均動能的標志,大量氣體分子的速率呈現(xiàn)“中間多、兩邊少”的規(guī)律,溫度變化時,大量分子的平均速率會變化,即分子速率分布中各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比會變化,D正確。練模擬·提能力1.(命題角度1)(2023山東濰坊一模)神舟十二號航天員劉伯明曾在太空中用毛筆寫下“理想”二字。在太空艙內(nèi)使用的毛筆、墨汁和紙張都是特制的,毛筆筆尖內(nèi)部存在毛細管能夠吸墨,筆尖與紙張接觸時,墨汁就從筆尖轉(zhuǎn)移到紙上。在太空艙內(nèi)(

)A.使用普通中性筆也能流暢書寫B(tài).墨汁分子間不存在作用力C.墨汁不浸潤毛筆筆尖D.墨汁浸潤紙張D解析

由于太空中處于完全失重狀態(tài),使用普通中性筆不能流暢書寫,A錯誤;由于分子間相互作用不受重力影響,則墨汁分子間存在相互作用力,B錯誤;空間站仍能用毛筆的原理就是毛細現(xiàn)象,則墨汁浸潤毛筆筆尖、浸潤紙張,C錯誤,D正確。2.(命題角度2)(多選)(2023天津模擬預(yù)測)一容積不變的容器內(nèi)封閉一定質(zhì)量的氮氣(視為理想氣體),在不同溫度下分子速率分布如圖所示,縱坐標表示各速率區(qū)間的氮氣分子數(shù)所占總分子數(shù)的百分比,橫坐標表示分子的速率,圖線甲為實線、圖線乙為虛線。下列說法正確的是(

)A.圖線甲對應(yīng)的氮氣壓強較大B.圖線甲對應(yīng)的氮氣分子的平均動能較大C.由圖像能直接求出任意速率區(qū)間內(nèi)氮氣分子數(shù)目D.同一溫度下,氮氣分子的速率呈現(xiàn)“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律ABD解析

溫度越高,速率大的分子所占比例越大,所以圖線甲的溫度高,對應(yīng)的氮氣壓強較大,氮氣分子的平均動能較大,A、B正確;由圖像可求出定量的氮氣各速率區(qū)間的分子數(shù)所占總分子數(shù)的百分比,不能求出任意速率區(qū)間內(nèi)氮氣分子數(shù)目,C錯誤;由圖可知,同一溫度下,氮氣分子的速率呈現(xiàn)“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律,D正確。考點三氣體實驗定律和理想氣體狀態(tài)方程分層突破——明要點命題角度1單獨氣體問題(1)若氣體質(zhì)量一定,p、V、T中有一個量不發(fā)生變化,則選用對應(yīng)的氣體實驗定律列方程求解。(2)若氣體質(zhì)量一定,p、V、T均發(fā)生變化,則選用理想氣體狀態(tài)方程列式求解。命題角度2關(guān)聯(lián)氣體問題與活塞、液柱相聯(lián)系的“兩團氣”問題,要注意尋找“兩團氣”之間的壓強、體積或位移關(guān)系,列出輔助方程,最后聯(lián)立求解。命題角度3氣體狀態(tài)變化的圖像問題

命題角度4與熱力學第一定律綜合問題

溫馨提示氣體等壓膨脹(壓縮)時,氣體對外界(外界對氣體)做功W=pΔV。

深化拓展氣體壓強的計算(1)被活塞、汽缸封閉的氣體,通常分析活塞或汽缸的受力,應(yīng)用平衡條件或牛頓第二定律求解。(2)應(yīng)用平衡條件或牛頓第二定律求解,得出的壓強單位為Pa。典例剖析例3

(命題角度2)如圖所示,左右兩個水平面上各固定有平放的汽缸A和B,兩汽缸內(nèi)壁光滑,兩汽缸的活塞用剛性桿連接,橫截面積分別為2S、S,剛性桿和活塞可左右移動。現(xiàn)A汽缸內(nèi)封閉體積為2V0的某種氣體,B汽缸內(nèi)封閉體積為V0的另一種氣體。已知此時兩汽缸內(nèi)的氣體溫度均為T0,B汽缸內(nèi)氣體的壓強為3p0,大氣壓強為p0,A、B兩汽缸的氣體均可看作理想氣體。(1)求此時A汽缸內(nèi)的氣體壓強。(2)現(xiàn)讓兩汽缸內(nèi)氣體溫度均發(fā)生改變,穩(wěn)定后,A汽缸內(nèi)封閉氣體體積變?yōu)樵瓉淼囊话?其中A汽缸內(nèi)氣體溫度變?yōu)?求B汽缸內(nèi)氣體的溫度(已知活塞移動過程中始終與汽缸緊密接觸)。解題指導(dǎo)審題:讀取題干獲取信息兩汽缸內(nèi)壁光滑活塞不受摩擦力兩活塞的橫截面積分別為2S、S活塞受力面積不同,活塞平衡時兩部分氣體壓強不相等B汽缸內(nèi)氣體的壓強為3p0,大氣壓強為p0分析活塞整體受力時不能遺漏大氣壓力破題:1.以兩個活塞及剛性桿整體為研究對象,分析受力,由平衡條件可求A氣體壓強;2.氣體溫度發(fā)生變化后,活塞移動距離相同,但兩部分氣體的體積變化不相同,要根據(jù)活塞面積和移動距離分別求出兩部分氣體的體積變化。3.確定好初末狀態(tài)參量后,由理想氣體狀態(tài)方程求B汽缸內(nèi)氣體溫度。答案

(1)2p0

(2)2.5T0解析

(1)初狀態(tài)以兩活塞及剛性桿為研究對象,由受力平衡可知pA0·2S+p0S=3p0S+p0·2S解得pA0=2p0。解得pA=3p0由兩活塞及剛性桿受力平衡可得pA·2S+p0S=pBS+p0·2S變化后B汽缸內(nèi)氣體壓強pB=5p0規(guī)律總結(jié)多個系統(tǒng)相互聯(lián)系的恒定質(zhì)量氣體問題,往往以壓強建立起系統(tǒng)間的關(guān)系,各系統(tǒng)獨立進行狀態(tài)分析。要確定每個研究對象的變化性質(zhì),分別應(yīng)用相應(yīng)的實驗定律,并充分應(yīng)用各研究對象之間的壓強、體積、溫度等量的有效關(guān)聯(lián)。若活塞可自由移動,一般要根據(jù)活塞的平衡狀態(tài)確定兩部分氣體的壓強關(guān)系。分層演練——拿高分練真題·明考向1.(命題角度3)(2022湖北卷)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a變?yōu)闋顟B(tài)c,其過程如p-V圖像中a→c直線段所示,狀態(tài)b對應(yīng)該線段的中點。下列說法正確的是(

)A.a→b是等溫過程B.a→b過程中氣體吸熱C.a→c過程中狀態(tài)b的溫度最低D.a→c過程中外界對氣體做正功B解析

根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程

=C可知a→b過程氣體溫度升高,內(nèi)能增加,且體積增大,氣體對外界做功,則W<0,由熱力學第一定律DU

=

W+Q可知,a→b過程中氣體吸熱,A錯誤,B正確;根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程

=C可知,p-V圖像的坐標值的乘積反映溫度,a狀態(tài)和c狀態(tài)的坐標值的乘積相等,而中間狀態(tài)的坐標值乘積更大,a→c過程的溫度先升高后降低,且狀態(tài)b的溫度最高,C錯誤;a→c過程氣體體積增大,外界對氣體做負功,D錯誤。2.(命題角度1)(2022湖南卷)如圖所示,小贊同學設(shè)計了一個液體拉力測量儀。一個容積V0=9.9L的導(dǎo)熱汽缸下接一圓管,用質(zhì)量m1=90g、橫截面積S=10cm2的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體,活塞與圓管壁間摩擦不計。活塞下端用輕質(zhì)細繩懸掛一質(zhì)量m2=10g的U形金屬絲,活塞剛好處于A位置。將金屬絲部分浸入待測液體中,緩慢升起汽缸,使金屬絲從液體中拉出,活塞在圓管中的最低位置為B。已知A、B間距離h=10cm,外界大氣壓強p0=1.01×105Pa,重力加速度g取10m/s2,環(huán)境溫度保持不變。求:(1)活塞處于A位置時,汽缸中的氣體壓強p1;(2)活塞處于B位置時,液體對金屬絲拉力F的大小。答案

(1)1.0×105Pa

(2)1N解析

(1)當活塞處于A位置時,對活塞與金屬絲整體受力分析得p0S=p1S+(m1+m2)g代入數(shù)據(jù)解得p1=1.0×105

Pa。(2)當活塞處于B位置時,設(shè)汽缸內(nèi)氣體的壓強為p2,則有p1V0=p2(V0+Sh)代入數(shù)據(jù)解得p2=9.9×104

Pa對活塞與金屬絲整體受力分析得p0S=p2S+(m1+m2)g+F解得F=1

N。練模擬·提能力(命題角度4)(2023浙江1月選考)某探究小組設(shè)計了一個報警裝置,其原理如圖所示。在豎直放置的圓柱形容器內(nèi)用面積S=100cm2、質(zhì)量m=1kg的活塞密封一定質(zhì)量的理想氣體,活塞能無摩擦滑動。開始時氣體處于溫度TA=300K、活塞與容器底的距離h0=30cm的狀態(tài)A。環(huán)境溫度升高時容器內(nèi)氣體被加熱,活塞緩慢上升d=3cm恰好到達容器內(nèi)的卡口處,此時氣體達到狀態(tài)B。活塞保持不動,氣體被繼續(xù)加熱至溫度TC=363K的狀態(tài)C時觸動報警器。從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中氣體內(nèi)能增加了ΔU=158J。取大氣壓p0=0.99×105Pa,求氣體:(1)在狀態(tài)B的溫度;(2)在狀態(tài)C的壓強;(3)由狀態(tài)A到狀態(tài)C過程中從外界吸收的熱量Q。答案

(1)330K

(2)1.1×105Pa

(3)188J解析

(1)根據(jù)題意可知,氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中,封閉氣體的壓強不變,則有(2)從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程中,活塞緩慢上升,則pBS=p0S+mg解得pB=1×105

Pa根據(jù)題意可知,氣體由狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的過程中,氣體的體積不變,則有(3)根據(jù)題意可知,從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中氣體對外做功為W0=pBSΔh=30

J由熱力學第一定律有ΔU=W+Q解得Q=ΔU+W=188

J。3突破熱考命題經(jīng)典物理模型:充氣、抽氣、灌氣、漏氣問題模型建構(gòu)1.充氣問題設(shè)想將充進容器內(nèi)的氣體用一個無形的彈性口袋收集起來,那么當我們?nèi)∪萜鲀?nèi)原有的氣體和口袋內(nèi)的全部氣體作為研究對象時,這些氣體狀態(tài)不管怎樣變化,其質(zhì)量總是不變的。這樣,就將變質(zhì)量問題轉(zhuǎn)化成等質(zhì)量問題了。2.抽氣問題用抽氣筒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,其解決方法和充氣問題類似,取剩余氣體和抽出的全部氣體作為研究對象,這些氣體狀態(tài)不管怎樣變化,其質(zhì)量總是不變的。3.灌氣分裝問題將一個大容器里的氣體分裝到多個小容器中的問題,可以把大容器中的氣體和多個小容器中的氣體整體作為研究對象,將變質(zhì)量問題轉(zhuǎn)化為等質(zhì)量問題。4.漏氣問題容器漏氣過程中氣體的質(zhì)量不斷發(fā)生變化,不能用理想氣體狀態(tài)方程求解。如果選容器內(nèi)剩余氣體為研究對象,便可使變質(zhì)量問題變成等質(zhì)量問題,可用理想氣體狀態(tài)方程求解。考向分析充氣、抽氣、灌氣、漏氣問題的本質(zhì)是變質(zhì)量問題,涉及的情境有球類、輪胎的充氣,氧氣瓶灌裝與分裝等等,這也是高考命題的熱點,解答的關(guān)鍵是通過靈活選擇研究對象,把變質(zhì)量問題轉(zhuǎn)化為等質(zhì)量問題,然后應(yīng)用氣體實驗定律或理想氣體狀態(tài)方程求解。案例探究例題

一個帶有閥門K、容積為2dm3的容器(容積不可改變)如圖所示。先打開閥門讓其與大氣連通,再用打氣筒向里面打氣,打氣筒活塞每次可以打進1.0×105Pa、200cm3的空氣,忽略打氣和用氣時氣體的溫度變化。外界大氣壓強為p0=1×105Pa。(1)若要使氣體壓強增大到5.0×105Pa,應(yīng)打多少次氣?(2)若上述容器中裝的是5.0×105Pa的氧氣,現(xiàn)用它給容積為0.7dm3的真空瓶充氣,使瓶中的氣壓最終達到符合標準的2.0×105Pa,則可充多少瓶?解題指導(dǎo)審題:讀取題干獲取信息容積不可改變打氣前后、分瓶前后容器內(nèi)氣體的質(zhì)量不管怎樣變,容器內(nèi)氣體的體積不變,始終等于容器的容積先打開閥門讓其與大氣連通打氣前容器內(nèi)氣體壓強為大氣壓強忽略打氣和用氣時氣體的溫度變化打氣過程是等溫變化現(xiàn)用它給容積為0.7

dm3的真空瓶充氣真空瓶充氣前內(nèi)部氣體的體積和壓強均為零破題:打氣時氣體做等溫變化,巧妙地選取研究對象把變質(zhì)量問題變?yōu)榈荣|(zhì)量問題:取原來容器內(nèi)的氣體和多次打入的氣體之和為研究對象,利用玻意耳定律求解;分瓶時取分瓶之前容器內(nèi)的高壓氧氣為研究對象,先求出把高壓氧氣降壓至氣壓符合要求的氧氣體積,再把這部分氣壓符合要求的氧氣分瓶,注意扣除此時容器內(nèi)的氣壓符合要求的氧氣體積。解析

(1)設(shè)需要打氣n次,因每次打入的氣體相同,故可視n次打入的氣體一次性打入,則氣體的初狀態(tài):p1=1.0×105

Pa,V1=V0+nΔV末狀態(tài):p2=5.0×105

Pa,V2=V0其中V0=2

dm3,ΔV=0.2

dm3由玻意耳定律得p1V1=p2V2代入數(shù)據(jù)解得n=40。答案

(1)40

(2)4(2)以分瓶前容器中的氧氣為研究對象,設(shè)氣壓為p3=2.0×105

Pa時氣體的體積為V3由玻意耳定律得p2V2=p3V3代入數(shù)據(jù)解得V3=5

dm3真空瓶的容積為V瓶=0.7

dm3拓展在例題第(2)問求出可充的瓶數(shù)后,請繼續(xù)思考,此時容器內(nèi)剩余氣體的壓強是多少?答案

分充4瓶2.0×105Pa氣壓的氧氣后,剩余2.0×105Pa氣壓的氧氣的體積為V4=V3-4V瓶=2.2dm3,再把這部分氣體放入原容器中,由玻意耳定律可得p3V4=pV0,代入數(shù)據(jù)解得p=2.2×105Pa。角度拓展1(2023湖南卷)汽車剎車助力裝置能有效為駕駛員踩剎車省力。如圖所示,剎車助力裝置可簡化為助力氣室和抽氣氣室等部分,連桿AB與助力活塞固定為一體,駕駛員踩剎車時,在連桿AB上施加水平力推動液壓泵實現(xiàn)剎車。助力氣室與抽氣氣室用細管連接,通過抽氣降低助力氣室壓強,利用大氣壓與助力氣室的壓強差實現(xiàn)剎車助力。每次抽氣時,K1打開,K2閉合,抽氣活塞在外力作用下從抽氣氣室最下端向上運動,助力氣室中的氣體充滿抽氣氣室,達到兩氣室壓強相等;然后,K1閉合,K2打開,抽氣活塞向下運動,抽氣氣室中的全部氣體從K2排出,完成一次抽氣過程。已知助力氣室容積為V0,初始壓強等于外部大氣壓強p0,助力活塞橫截面積為S,抽氣氣室的容積為V1。假設(shè)抽氣過程中,助力活塞保持不動,氣體可視為理想氣體,溫度保持不變。(1)求第1次抽氣之后助力氣室內(nèi)的壓強p1。(2)第n次抽氣后,求該剎車助力裝置為駕駛員省力的大小ΔF。解析

(1)以原助力氣室中封閉的氣體為研究對象,其經(jīng)歷等溫膨脹過程,由玻意耳定律得p0V0=p1(V0+V1)角度拓展2如圖甲所示,汽缸A的體積是汽缸B體積的1.5倍,汽缸C與汽缸B的體積相同。當活塞從汽缸A的最右端N移動到最左端M完成一次抽氣時,K1打開、K2關(guān)閉。從M到N完成一次充氣時,K1關(guān)閉、K2打開。某一次抽氣前,活塞位于N處。如圖乙所示,B、C中封閉有壓強均為p0的同種理想氣體。整個裝置氣密性和導(dǎo)熱性良好,環(huán)境溫度保持不變。求:(1)完成一次抽氣后,汽缸B內(nèi)氣體的壓強;(2)完成一次抽氣和充氣后,汽缸C內(nèi)氣體的壓強。答案

(1)0.4p0

(2)1.6p0解析

(1)對容器B內(nèi)的氣體,初態(tài)壓強p1=p0,體積為V;末態(tài)壓強p2,體積為2.5V,則由玻意耳定律有p1V=p2·2.5V解得p2=0.4p0。(2)完成一次抽氣和充氣后,對A、C整體內(nèi)的氣體,由玻意耳定律p2×1.5V+p0V=pCV解得汽缸C內(nèi)氣體的壓強pC=1.6p0。角度拓展3(2023山東濰坊一模)某醫(yī)用氧氣瓶容積為40L,瓶內(nèi)貯有壓強為9.6×106Pa的氧氣,可視為理想氣體。廣泛用于野外急救的氧氣袋容積為5L。將氧氣瓶內(nèi)的氧氣分裝到氧氣袋,充氣前袋內(nèi)為真空,充氣后袋內(nèi)壓強為1.2×106Pa。分裝過程不漏氣,環(huán)境溫度不變。(1)最多可分裝多少個氧氣袋?(2)若將醫(yī)用氧氣瓶內(nèi)的氧氣依次分裝到原為真空、容積為5L的若干個便攜式鋼瓶內(nèi),每次分裝后,鋼瓶內(nèi)氣體壓強與氧氣瓶內(nèi)剩余氣體壓強相等,求分裝30次后醫(yī)用氧氣瓶內(nèi)剩余氧氣的壓強與分裝前氧氣瓶內(nèi)氧氣壓強之比。解析

(1)選取氧氣瓶內(nèi)的氧氣整體作為研究對象,初狀態(tài)氧氣壓強p=9.6×106

Pa,設(shè)充滿n個氧氣袋后,氧氣瓶內(nèi)的氧氣壓強也為p'=1.2×106

Pa時,無法再給氧氣袋充氣,分裝過程是等溫變化,根據(jù)玻意耳定律得pV0=p'(V0+nV1)代入V0=40

L,V1=5

L,解得n=56。(2)根據(jù)玻意耳定律,分裝一次有pV0=p1(V0+ΔV)分裝兩次p1V0=p2(V0+ΔV)分裝三次