永兴一中高三物理组市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

永兴一中高三物理组永兴一中高三物理组选考选考3-3第1页一、一、全国卷全国卷1 3-3计算题考情分析计算题考情分析年份年份模型模型n包括到气体定律液体液体-玻璃管玻璃管波意耳定律（波意耳定律（PV=C）水银柱水银柱-玻璃管玻璃管波意耳定律（波意耳定律（PV=C）水银柱水银柱-容器容器查理定律（查理定律（P/T=C）活塞活塞-汽缸汽缸盖盖-吕吕 萨萨 克克 定定 律律（V/T=C）波意耳定律（波意耳定律（PV=C）活塞活塞-汽缸汽缸波意耳定律（波意耳定律（PV=C）盖盖-吕吕 萨萨 克克 定定 律律（V/T=C）活塞活塞-汽缸汽缸盖盖-吕吕 萨萨 克克 定定 律律（V/T=C）查理定律（查理定律（P/T=C）2、计算题没包括、计算题没包括知识：知识：（1）理想气体）理想气体状态状态方程方程（2）热力学第一定律）热力学第一定律1、考纲改变：气体定律由一级目标变为二级目标，难度加大。第2页n(全国卷)如图，一上端开口、下端封闭细长玻璃管竖直放置。玻璃管下部封有长l1=25.0cm空气柱，中间有一段长l2=25.0cm水银柱，上部空气柱长度l3=40.0cm。已知大气压强为p0=75.0cmHg。现将一活塞（图中未画出）从玻璃管开口处迟缓往下推，使管下部空气柱长度变为l1=20.0cm。假设活塞下推过程中没有漏气，求活塞下推距离。原题一原题一水银柱水银柱-容器模型容器模型l1l2l3第3页n情景设置：水银柱情景设置：水银柱-容器模型容器模型。n研究对象：研究对象：两封闭气体两封闭气体n研究过程：过程清楚明了，学生入手轻易研究过程：过程清楚明了，学生入手轻易;两封闭气体均经历两封闭气体均经历等温改变等温改变过程。两次利用过程。两次利用波意耳波意耳定律求解定律求解第4页原题一水银柱-容器模型n分析：分析：以以cmHg为压强单位在活塞下推前，玻璃管下部空为压强单位在活塞下推前，玻璃管下部空气柱压强为气柱压强为p1p0l2n设活塞下推后，下部空气柱压强为设活塞下推后，下部空气柱压强为p1，由玻意耳定律得，由玻意耳定律得np1l1p1l1n设活塞下推距离为设活塞下推距离为l，则此时玻璃管上部空气柱长度为，则此时玻璃管上部空气柱长度为l3l3l1l1ln设此时玻璃管上部空气柱压强为设此时玻璃管上部空气柱压强为p3，则，则np3p1l2n由玻意耳定律得由玻意耳定律得np0l3p3l3n由由至至式及题给数据解得式及题给数据解得nl15.0 cm第5页原题一改编n一上端开口、下端封闭细长玻璃管竖直放置。玻璃管下部一上端开口、下端封闭细长玻璃管竖直放置。玻璃管下部封有长封有长l1=25.0cm空气柱，中间有一段长空气柱，中间有一段长l2=25.0cm水银柱，水银柱，上部空气柱长度上部空气柱长度l3=40.0cm。已知大气压强为。已知大气压强为p0=75.0cmHg。n改编改编1：将玻璃管水平放置，求封闭气体柱多长？：将玻璃管水平放置，求封闭气体柱多长？n改编改编2：将玻璃管竖直倒立放置，求封闭气体柱多长？：将玻璃管竖直倒立放置，求封闭气体柱多长？n并试判断封闭气体是吸热还是放热，并简述理由并试判断封闭气体是吸热还是放热，并简述理由l1l2l3l1l2l3第6页高考原题二活塞-汽缸模型（全国卷）一定质量理想气体被活塞封闭在竖直放置圆柱形气缸内，汽缸壁导热良好，活塞可沿气缸壁无摩擦地滑动。开始时气体压强为P，活塞下表面相对于气缸底部高度为h，外界温度为T0。现取质量为m沙子迟缓地倒在活塞上表面，沙子倒完时，活塞下降了h/4.若今后外界温度变为T，求重新抵达平衡后气体体积。已知外界大气压强一直保持不变，重力加速度大小为g。第7页原题二原题二活塞活塞-汽缸模型汽缸模型 n情景设置：活塞情景设置：活塞-汽缸模型汽缸模型。n研究对象：研究对象：被活塞封闭气体，研究它先后经历被活塞封闭气体，研究它先后经历两个热力学过两个热力学过程。程。n过程分析：第一过程：等温改变过程分析：第一过程：等温改变n 第二过程：等压改变第二过程：等压改变第8页n解：设气缸横截面积为解：设气缸横截面积为S，沙子倒在活塞上后，对气体产生压强为，沙子倒在活塞上后，对气体产生压强为p，由玻意耳定律得，由玻意耳定律得nphS=(p+p)(h-h/4)Sn解得解得p=p/3n外界温度变为外界温度变为T后，设活塞距底面高度为后，设活塞距底面高度为h。依据盖。依据盖吕萨克定律，吕萨克定律，得得n=n解得解得h=h n据题意可得据题意可得 p=n气体最终体积为气体最终体积为nV=Shn联立联立式得式得nV=第9页原题二改编：活塞-汽缸模型n若今后对系统加热使温度变为原来若今后对系统加热使温度变为原来2T0，使活塞下表，使活塞下表面相对于气缸底部高度还是为面相对于气缸底部高度还是为h，求应该还要迟缓加，求应该还要迟缓加沙子多少、（已知外界大气压强一直保持不变，重沙子多少、（已知外界大气压强一直保持不变，重力加速度大小为力加速度大小为g。）。）n解析：外界温度变为解析：外界温度变为2T0后，当活塞下表面相对于气后，当活塞下表面相对于气缸底部高度还是为缸底部高度还是为h，此时气体体积，此时气体体积hS，压强，压强(p+p+p1)依据依据理想气体状态方程理想气体状态方程有：有：nphS/T0=(p+p+p1)hS/2T0n又又p=p/3n则则 p1=2p/3 p1S=MgnM=2pS/3g第10页高考原题三：高考原题三：连接体问题连接体问题（全国卷）如图，一固定竖直气缸有一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞，已知大活塞质量为m1=2.50kg，横截面积为s1=80.0cm2，小活塞质量为m2=1.50kg，横截面积为s2=40.0cm2；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为l=40.0cm，气缸外大气压强为p=1.00105Pa，温度为T=303K。初始时大活塞与大圆筒底部相距，两活塞间封闭气体温度为T1=495K，现气缸内气体温度迟缓下降，活塞迟缓下移，忽略两活塞与气缸壁之间摩擦，重力加速度g取10m/s2，求（i）在大活塞与大圆筒底部接触前瞬间，缸内封闭气体温度。（ii）缸内封闭气体与缸外大气到达热平衡时，缸内封闭气体压强。第11页高考原题三：连接体问题n情景情景设置：设置：两个同轴两个同轴半径不一样圆筒组成汽缸。半径不一样圆筒组成汽缸。n研究对象：被研究对象：被两个活塞封闭气体两个活塞封闭气体，研究它先后经历，研究它先后经历两个不两个不一样一样热力学过程。热力学过程。n难点：热力学过程性质判断难点：热力学过程性质判断n过程分析：第一过程：等压改变过程分析：第一过程：等压改变n 第二过程：等容改变。第二过程：等容改变。第12页第13页原题三改编n改编改编1n求求在大活塞与大圆筒底部接触前过程，在大活塞与大圆筒底部接触前过程，外外界对气体做了多少功界对气体做了多少功。n改编改编2n若给出若给出在大活塞与大圆筒底部接触前过程在大活塞与大圆筒底部接触前过程系统系统内能改变内能改变，求系统对外放热还是吸热。，求系统对外放热还是吸热。第14页创新题创新题n如图所表示，一定质量理想气体，被轻质活塞封闭在横截如图所表示，一定质量理想气体，被轻质活塞封闭在横截面为面为S圆柱形气缸内，汽缸导热性良好。弹簧上端固定，圆柱形气缸内，汽缸导热性良好。弹簧上端固定，下端固定在活塞上，活塞可沿气缸壁无摩擦地滑动。开始下端固定在活塞上，活塞可沿气缸壁无摩擦地滑动。开始时被封气体压强为时被封气体压强为2P0，活塞下表面距离气缸底部高度为，活塞下表面距离气缸底部高度为h，外界温度为，外界温度为T0。现将外界温度急降为。现将外界温度急降为T0/4同时同时，将质量，将质量为为m=P0S/g沙子快速地倒到活塞上表面。稳定后活塞下降沙子快速地倒到活塞上表面。稳定后活塞下降至距离气缸底部至距离气缸底部h/2处，已知此过程中内能降低了处，已知此过程中内能降低了2P0Sh，外界大气压强，外界大气压强P0一直保持不变，一直保持不变，n重力加速度大小为重力加速度大小为g。求：。求：n(1)最终被封气体压强最终被封气体压强？n(2)气体对外是吸热还是放热？并计算吸热气体对外是吸热还是放热？并计算吸热n或放热量是多少？或放热量是多少？第15页创新题创新题n解析：解析：n（1）沙子倒在活塞上前，对活塞封闭气体）沙子倒在活塞上前，对活塞封闭气体体积为体积为V1=hS,压强为压强为P1=2P0，温度为温度为T1=T0，n最终最终封闭气体体积为封闭气体体积为V2=hS/2,压强为压强为P2，温度为温度为T1=T0/4，n依据理想气体方程有依据理想气体方程有P1V1/T1=P2V2/T2nP2=P0第16页创新题创新题n解析：（解析：（2）沙子倒上活塞前，对沙子倒上活塞前，对活塞受力分析有：活塞受力分析有：n弹簧弹簧对活塞对活塞弹力弹力F=P0S，方向向下，弹簧，方向向下，弹簧被压缩被压缩n活塞在活塞在h/4处时，对活塞受力分析有：处时，对活塞受力分析有：n 弹簧弹簧对活塞对活塞弹力弹力F=P0S，方向向上，弹簧，方向向上，弹簧被拉升被拉升。n所以整个过程弹簧弹性势能不变，对活塞不做功。所以整个过程弹簧弹性势能不变，对活塞不做功。n设整个过程气体对活塞做功设整个过程气体对活塞做功W，依据动能定理有：依据动能定理有：n(mg+P0S)（h-h/2）+W=0n又又m=P0S/gnW=-P0Sh，气体对外放热，气体对外放热n依据热力学第一定律：依据热力学第一定律：U=Q-Wn因为因为U=-2P0Sh nQ=-P0Sh，即对外放热为，即对外放热为P0Sh理想气体状态方程、理想气体状态方程、热力学第一定律和动热力学第一定律和动能定理综合应用。能定理综合应用。第17页第18页