高考物理高三二轮复习：热学专题液柱类问题的求解技巧(共19张PPT)
2021届高考物理二轮复习第一篇专题通关攻略7.12热学课件ppt
第二类永动机不可能 制成,是因为它违反了 热力学第二定律
能量既不会凭空产生,也不会凭空 消失,它只能从一种形式转化为另 一种形式,或者是从一个物体转移 到别的物体,在转化或转移的过程 中,能量的总量保持不变
第一类永动机:不消耗 任何能量而能永远对 外做功的机器。第一 类永动机是不可能制 成的,它违背了能量守 恒定律
T0
Tc
பைடு நூலகம்
T0 Tc
得Tc=600 K
(2)气体由状态b到状态c为等容变化,吸收的热量等于增加的内能,即ΔUbc=Q 气体由状态c到a,温度降低,内能减小,体积减小,外界对气体做功,则气体对外放出 热量Q′,根据热力学第一定律有ΔUca=p0(Vc-V0)-Q′ 气体在状态b与状态a的温度相等,内能相同,有ΔUbc=-ΔUca,Q′=Q+p0V0 解得Q′=200 J。 答案:(1)600 K (2)200 J
【角度3】热力学定律与气体实验定律的综合应用
【典例3】(综合性)(2019·全国卷Ⅰ)某容器中的空气被光滑活塞封住,容器和
活塞绝热性能良好,空气可视为理想气体。初始时容器中空气的温度与外界相同,
压强大于外界。现使活塞缓慢移动,直至容器中的空气压强与外界相同。此时,
容器中空气的温度
(选填“高于”“低于”或“等于”)外界温度,容器
S
②分子总数:N=nNA=
m mmol
N
＝V V A
mol
N
，特别提醒:对气体而言,一个分子的体积
A
V0≠ V 。
N
③两种模型:
球体模型:V0= 1 πd3(适用于估算液体、固体分子直径)。
6
立方体模型:V0=a3(适用于估算气体分子间距)。
统考版2023高考物理二轮专题复习策略：热学课件
预测5 如图所示，粗细均匀的半圆形导热细玻璃管两端封闭且竖直 固定放置，内有一段对应60°圆心角的水银柱处于ab段内，水银柱两 端封闭着同种理想气体，此时水银柱产生的压强为p0，右端气体压强 为2p0，环境初始温度为T0，现控制环境温度先缓慢升高再缓慢降低， 最终使水银柱静止于bc段内．
下列说法正确的是________． A．A端为冷端，B端为热端 B．A端流出的气体分子热运动平均速率一定小于B端流出的 C．A端流出的气体内能一定大于B端流出的 D．该装置气体进出的过程满足能量守恒定律，但违背了热力学第 二定律 E．该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律，也满足热力学第 二定律
答案：ABE
(1)将环境温度缓慢升高，求B汽缸中的活塞刚到达汽缸底部时的温 度；
答案：43T0 解析：选第Ⅳ部分气体为研究对象，在B汽缸中的活塞到达汽缸底部的过程中 发生等压变化：V0−T014V0＝VT10，解得T1＝43T0.
(2)将环境温度缓慢改变至2T0，然后用气泵从开口C向汽缸内缓慢注 入气体，求A汽缸中的活塞到达汽缸底部后，B汽缸内第Ⅳ部分气体 的压强．
第15讲 热学
考点一 分子动理论 固体与液体的性质 1．必须注意的“三点” (1)分子直径的数量级是10－10 m；分子永不停息地做无规则运动． (2)球体模型(适用于固体、液体)，立方体模型(适用于气体)． (3)晶体、非晶体的关键性区别为是否具有固定的熔点，只有单晶体 才可能具有各向异性． 2．必须弄清分子力和分子势能（理想气体没有分子势能） (1)分子力：分子间引力与斥力的合力．分子间距离增大，引力和斥 力均减小；分子间距离减小，引力和斥力均增大，但斥力总比引力变
2019年高考提分秘籍--动态液柱(或活塞)问题分析全攻略
动态液柱（或活塞）问题分析全攻略江苏省赣榆高级中学（222100） 徐修晓用液柱或活塞隔开两部分气体，当气体温度变化时，判断液柱或活塞是否移动、如何移动的问题是这一部分内容中常出现的一类问题，学生处理起来往往觉得有些棘手，其实要掌握好这一问题，关键在于要明确此类问题的特点，并选用恰当的方法。
笔者结合自身的教学实际，将液柱（或活塞）移动问题的分析方法进行总结，希望能够给中学生朋友带来帮助。
一．特点和思路此类问题的特点是：气体的状态参量p 、V 、T 都发生了变化，直接判断液柱或活塞的移动情况比较困难。
分析此类问题的基本思路：通常可先进行气体状态的假设，然后应用查理定律。
二．常用方法1.假设推理法根据题设条件，假设发生某种特殊的物理现象或物理过程，运用相应的物理规律及有关知识进行严谨的推理，得出正确的答案。
巧用假设推理法可以化繁为简，化难为易，简捷解题。
其一般的分析思路是：（1）先假设液柱（或活塞）不发生移动，两部分气体均做等容变化。
（2）对两部分气体分别应用查理定律的推论p TT p ∆=∆，求出每部分气体压强的变化量p ∆，并加以比较。
（3）如果液柱（或活塞）两端的横截面积相等，且p ∆均大于零，意味着两部分气体的压强均增大，则液柱（或活塞）向p ∆值较小的一方移动；若p ∆均小于零，意味着两部分气体的压强均减小，则液柱（或活塞）向p ∆值较大的一方移动；若p ∆相等，则液柱（或活塞）不移动。
（4）如果液柱（或活塞）两端的横截面积不相等，则应考虑液柱（或活塞）两端的受力变化（pS ∆）。
若p ∆均大于零，则液柱（或活塞）向pS ∆值较小的一方移动；若p ∆均小于零，则液柱（或活塞）向pS ∆值较大的一方移动；若pS ∆相等，则液柱（或活塞）不移动。
2.极限法所谓极限法就是将问题推向极端。
如在讨论压强大小变化时，将变化较大的压强推向无穷大，而将变化较小的压强推向零，这样使复杂的问题变得简单明了。
3.图像法使用图像法时，首先在同一T p -图像上画出两段气体的等容图线，由于两气柱在相同温度下压强不同，所以它们等容线的斜率也不同，气柱的压强较大的等容线的斜率也较大。
物理高三液柱知识点
物理高三液柱知识点液柱是指液体在容器中形成的垂直柱状的状态。
液柱现象和液体的物性、容器形状、液体与容器的接触等因素密切相关。
在物理学中，我们常常通过液柱来研究压强、密度和液体的高度等物理量的关系。
本文将详细介绍液柱的相关知识点，以帮助高三学生更好地理解和掌握液柱的物理原理。
1. 液柱的基本原理及表达方式液体内部的分子之间相互作用力是液柱形成的基本原理。
例如，当将液体注入一个细长的容器中时，液体在重力的作用下自然形成一个垂直于地面的柱状。
液柱的高度和液体的压强有着密切的关系，可以通过以下公式来表达：P = ρgh其中，P表示液体的压强，ρ表示液体的密度，g表示重力加速度，h表示液柱的高度。
这个公式说明了液柱高度和压强之间的线性关系，即液柱越高，压强越大。
2. 液柱的应用液柱的物理原理在生活中有着广泛的应用。
以下列举几个常见的例子：2.1 水塔和水压控制水塔是通过液柱原理实现的储水和供水设施。
当水塔内的液柱高度增加时，由于液压的存在，水压也会随之增加。
这样，我们就可以利用水塔的高度来调节和控制给水系统的水压。
2.2 血压测量在医学方面，利用液柱原理可以测量人体血压。
血压计中的压力传感器通过液柱的高度变化来间接测量人体的血液压强。
2.3 液位检测液柱的高度变化也可以用于液位的检测。
例如，在水箱中安装一个浮子，通过浮子的升沉来判断液位的高低，常用于汽车油位检测、水箱液位报警等场景。
3. 液柱的影响因素3.1 液体的密度液柱的高度与液体的密度有直接的关系。
密度越大，液柱的高度越小；密度越小，液柱的高度越大。
这是由液柱公式中密度项的存在决定的。
3.2 容器形状液柱的形成与容器的形状也密切相关。
在不同形状的容器中，液柱的高度可能有所差异。
例如，在圆柱形容器中液柱的高度相对均匀，而在锥形容器中液柱的高度则会随着半径的变化而变化。
3.3 液体与容器的接触液体与容器的接触方式也会影响液柱的形成。
当液体与容器完全接触并填充容器时，液柱的高度和容器高度一致；当液体与容器表面有气体隔离时，液柱的高度可能小于容器高度。
新教材2024高考物理二轮专题复习第一编专题复习攻略专题六热学第13讲热学课件
命题点三 热力学定律的理解及应用 1．理想气体相关三量ΔU、W、Q的分析思路 (1)内能变化量ΔU ①由气体温度变化分析ΔU：温度升高，内能增加，ΔU>0；温度降 低，内能减少，ΔU<0. ②由公式ΔU＝W＋Q分析内能变化． (2)做功情况W 由体积变化分析气体做功情况：体积膨胀、气体对外界做功，W<0； 体积被压缩，外界对气体做功，W>0. (3)气体吸、放热Q 一般由公式Q＝ΔU－W分析气体的吸、放热情况：Q>0，吸热；Q<0，
可
知
Q
＝
0
，
又
有
W
＝
－
pത
Δ
V
＝
－
p0
+0.6p0 2
考向3 变质量问题 例 3 [2023·湖南卷]汽车刹车助力装置能有效为驾驶员踩刹车省 力．如图，刹车助力装置可简化为助力气室和抽气气室等部分构成， 连杆AB与助力活塞固定为一体，驾驶员踩刹车时，在连杆AB上施加 水平力推动液压泵实现刹车．助力气室与抽气气室用细管连接，通过 抽气降低助力气室压强，利用大气压与助力气室的压强差实现刹车助 力．
晶体和非 晶体模型
①单晶体形状规则，多晶体、非晶体形状不规则 ②晶体熔点固定，非晶体熔点不固定 ③单晶体的部分性质表现出各向异性，多晶体、非晶体表 现为各向同性
[提醒] (1)球模型(适用于固体、液体)，立方体模型(适用于气体)． (2)晶体、非晶体的关键性区别为是否具有固定的熔点，只有单晶体 才可能具有各向异性．
答案：BC
例 2 [2023·浙江6月](多选)下列说法正确的是( ) A．热量能自发地从低温物体传到高温物体 B．液体的表面张力方向总是跟液面相切 C．在不同的惯性参考系中，物理规律的形式是不同的 D．当波源与观察者相互接近时，观察者观测到波的频率大于波源 振动的频率
高中物理选修热学计算-液柱模型(学生版)
高频考点考试难点易错点
一、非两类问题
1.理想气体状态方程
思考：理想气体状态方程是什么内容？
解题攻略
2.气泡问题
思考：液体压强公式？
思考：气泡内外压强关系？
解题攻略
1
在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强，两压强差
方法点睛：
3.充气与漏气问题
思考：充气与漏气问题中，理想气体状态方程是否适用？
思考：如何解决非一定量的理想气体问题？
解题攻略
2
国庆期间小华和家人去拉萨市参观布达拉宫，为了防止出现高原反应现象，他上网购买了一瓶便方法点睛：
思考：什么是液柱模型？
思考：液柱两端的气体压强有什么关系？
解题攻略
3
竖直放置粗细均匀的
示，单位为厘米．现将管的右端封闭，从左管口缓慢倒入水银，恰好使水平部分右端的水银全部进入右管中．已知大气压强
方法点睛：。
高三物理二轮复习常考模型微专题复习-理想气体液柱类问题专题
理想气体液柱类问题专题一、单选题1.如图，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，管内外水银面高度差为，右侧管有一段水银柱，两端液面高度差为，中间封有一段空气A. 若大气压升高，减小，增大B. 若把弯管向上移动少许，重新平衡后，管内气体体积不变C. 若把弯管向下移动少许，重新平衡后，管内气体压强不变D. 弯管无论向上还是向下移动，重新平衡后，始终等于2.一开口向下导热均匀直玻璃管，通过细绳悬挂在天花板上，玻璃管下端浸没在固定水银槽中，管内外水银面高度差为h，下列情况中能使细绳拉力增大的是()A. 大气压强增加B. 环境温度升高C. 向水银槽内注入水银D. 略微增加细绳长度，使玻璃管位置相对水银槽下移3.一端封闭的玻璃管开口向上竖直放置，管内高为h的水银柱下方封闭着一定量的理想气体，当玻璃管静止时，封闭空气长度L1，压强p1，外界大气压强p0。
当它开口向上，竖直自由落下时，封闭空气长度L2，压强p2，若气体温度不变，则()A. p2>p1，L2>L1B. p1>p2>p0，L2>L1C. p2=p0，L2>L1D. p2=p0，L2<L14.如图所示，上端封闭的玻璃管，开口向下，竖直插在水银槽内，管内长度为h的水银柱将一段空气柱封闭，现保持槽内水银面上玻璃管的长度l不变，将管向右倾斜30°，若水银槽内水银面的高度保持不变，待再次达到稳定时，则下列说法中不正确的是()A. 管内水银柱产生的压强变大B. 管内水银柱的长度变大C. 管内空气柱的密度变大D. 管内空气柱的压强变大5.如图所示，两个容器A和B容积不同，内部装有气体，其间用细管相连，管中有一小段水银柱将两部分气体隔开。
当A中气体温度为t A，B中气体温度为t B，且t A>t B，水银柱恰好在管的中央静止。
若对两部分气体加热，使它们的温度都升高相同的温度，下列说法正确的是()A. 水银柱一定保持不动B. 水银柱将向右移动C. 水银柱将向左移动D. 水银柱的移动情况无法判断6.．两端封闭、内径均匀的直玻璃管竖直放置，如图．两端空气柱体积V上<V下，温度均为20℃，现将两端空气柱的温度均降为10℃，则管中水银柱将()A. 不动B. 向上移动C. 向下移动 D. 无法确定是否移动7.如图，竖直导热圆筒是固定不动的，粗筒横截面积是细筒的3倍，细筒足够长，粗筒中A、B两轻质活塞间封有气体，气柱长L=19cm，活塞A上方的水银深H=10cm，两活塞与筒壁间的摩擦不计，用外力向上托住活塞B，使之处于平衡状态，水银面与粗筒上端相平．现使活塞B缓慢上移，直至水银的一半被推入细筒中，若大气压强p0=75cmHg，则此时气柱的长为()A. 16cmB. 17cmC. 18cmD. 19cm8.用如下图所示的装置可以测量液体的密度。
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高频考点考试难点易错点思考：理想气体状态方程是什么内容？（教师可见内容）问题：理想气体状态方程是什么内容？参考答案：解题攻略（教师可见内容）①讲解理想气体状态方程②理想气体状态方程的运用步骤：确定初末状态参考板书思考：液体压强公式？（教师可见内容）问题：液体压强公式？参考答案：思考：气泡内外压强关系？（教师可见内容）问题：气泡内外压强关系？参考答案：解题攻略（教师可见内容）①气泡内外压强关系②理想气体状态方程在气泡问题中的运用参考板书1在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强，两压强差与气泡半径，其中．现让水下处一半径为的气泡缓慢上升．已知大气压强，水的密度，重力加速度大小处气泡内外的压强差；忽略水温随温度的变化，在气泡上升到十分接近水面时，求气泡的半径与其原来的半径之比的近似值．方法点睛：（教师可见内容）方法点睛：确定初末态，注意气泡压强内外差．思考：充气与漏气问题中，理想气体状态方程是否适用？（教师可见内容）问题：充气与漏气问题中，理想气体状态方程是否适用？参考答案：不适用，思考：如何解决非一定量的理想气体问题？解题攻略（教师可见内容）来源于即2国庆期间小华和家人去拉萨市参观布达拉宫，为了防止出现高原反应现象，他上网购买了一瓶便携式登山瓶装氧气，氧气瓶导热性能良好，品牌产品数据见表格，瓶内氧气可视为理想气体，厂家将瓶装氧气送达小华在拉萨市的酒店，该地海拔约为，大气压强为，温度为，回答下列问题．品牌制氧机类别型号规格灌装压强灌装温度适用人群学生高考、户外旅游缺氧、方法点睛：（教师可见内容）方法点睛：①等温变化，找准初末态即可②思考：什么是液柱模型？（教师可见内容）问题：什么是液柱模型？参考答案：思考：液柱两端的气体压强有什么关系？（教师可见内容）问题：液柱两端的气体压强有什么关系？参考答案：解题攻略（教师可见内容）3竖直放置粗细均匀的形细玻璃管两臂分别灌有水银，水平部分有一空气柱，各部分长度如图所示，单位为厘米．现将管的右端封闭，从左管口缓慢倒入水银，恰好使水平部分右端的水银全部进入右管中．已知大气压强，环境温度不变，左管足够长．求：方法点睛：（教师可见内容）方法点睛：①右管封闭气体等温变化②利用液柱找两侧气体压强关系。
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(2)当 A、B 两侧的水银面达到同一高度时，设 A 侧空气柱的长度为 l2，压强为
p2.
由玻意耳定律得 pl＝p2l2
⑤
由力学平衡条件有 p2＝p0
⑥
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
联立②⑤⑥式，并代入题给数据得
l2＝10.4 cm
⑦
设注入的水银在管内的长度Δh，依题意得
Δh＝2(l1－l2)＋h1
⑧
联立④⑦⑧式，并代入题给数据得
(1)求放出部分水银后 A 侧空气柱的长度； (2)此后再向 B 侧注入水银，使 A、B 两侧的水银面达到同一高度， 求注入的水银在管内的长度．
答案：(1)12.0 cm (2)13.2 cm
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“液柱”类问题的求解技巧
[液课体前密练度习均] 若为已ρ，知求大被气封压闭强气为体p0的，压在强图．中各装置均处于静止状态，图中
答案：甲：p0－ρgh
乙：p0－ρgh
丙：p0－
3 2 ρgh
p0＋ρg(h2－h1－h3) pb＝p0＋ρg(h2－h1)
丁：p0＋ρgh1
戊：pa＝
平衡状态下气体压强的求法小结
(ⅰ)为使左端水银面下降3 cm，封闭气体温度应变为多少？
(ⅱ)封闭气体的温度重新回到280 K后，为使封闭气柱长度变为20 cm，需向开口端注入的水 银柱长度为多少？
解析：初态压强p1＝(76－16)cmHg，末态时左右水银面的高度差为16－2×3 cm＝10 cm，
末状态压强为p2＝(76－10)cmHg，末状态空气长度为22＋3＝25 cm，
（i）求玻璃泡C中气体的压强（以mmHg为单位）
（ii）将右侧水槽的水从0°C加热到一定温度时，U形管内左右水银 柱高度差又为60mm，求加热后右侧水槽的水温。
答案：（1）Pc=180mmHg （2）T=364K
【例2】如图所示，一上端开口、下端封闭的细长导热性能良好的 玻璃管竖直放置．玻璃管的下部封有长l1＝25.0 cm的空气柱，中 间有一段长l2＝25.0 cm 的水银柱，上部空气柱的长度l3＝40.0 cm. 已知大气压强为p0＝75.0 cmHg.现将一活塞(图中未画出)从玻璃管 开口处缓慢往下推，使管下部空气柱长度变为l′1＝20.0 cm.假设活 塞下推过程中没有漏气，求活塞下推的距离．(外界温度稳定)
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【练习 2】如图所示，一粗细均匀的 U 形管竖直放置，A 侧上端封闭， B 侧上端与大气相通，下端开口处开关 K 关闭；A 侧空气柱的长度为 l ＝10.0 cm，B 侧水银面比 A 侧的高 h＝3.0 cm.现将开关 K 打开，从 U 形管中放出部分水银，当两侧水银面的高度差为 h1＝10.0 cm 时将开关 K 关闭．已知大气压强 p0＝75.0 cmHg.
根据理想气体状态方程得： P1V1 P2V2
可以得出T2＝350K；
T1
T2
加注水银后，左右水银面的高度差为h′＝(16＋2×2)－l，
温度不变，最后的压强为p3＝76－(20－l)从最初状态到最后的状态应用玻意耳定律得
p1V1＝p3V3，联立计算可得l＝10 cm.
答案：350 K 10 cm
利用气体实验定律及气态方程解决问题的基本思路
答案：
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由玻意耳定律得 pl＝p1l1
①
由力学平衡条件得 p＝p0＋h
②
打开开关 K 放出水银的过程中，B 侧水银面的压强始终为 p0，而 A 侧水银面处
的压强随空气柱长度的增加逐渐减小，B、A 两侧水银面的高度差也随之减小，直至
B 侧水银面低于 A 侧水银面 h1 为止．由力学平衡条件有 p1＝p0－h1
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解析：(1)以 cmHg 为压强单位，设 A 侧空气柱长度 l＝10.0 cm 时的压强为 p；
当两侧水银面的高度差为 h1＝10.0 cm 时，空气柱的长度为 l1，压强为 p1.
1、力平衡法：选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析， 得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得气体的压强．
2、等压面法：在连通器中，同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相 等．液体内深h处的总压强p＝p0＋ρgh，p0为液面上方的压强．
【例1】如图，一端封闭、粗细均匀的U形玻璃管开口向上竖直放置，管内用水银将一段气体 封闭在管中．当温度为280 K时，被封闭的气柱长L＝22 cm，两边水银柱高度差h＝16 cm， 大气压强p0＝76 cmHg.
③
联立①②③式，并代入题给数据得 l1＝12.0 cm
④
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【练习1】如图，由U形管和细管连接的玻璃泡A、B和C浸泡在温度 均为0°C的水槽中，B的容积是A的3倍。阀门S将A和B两部分隔开。 A内为真空，B和C内都充有气体。U形管内左边水银柱比右边的低 60mm。打开阀门S，整个系统稳定后，U形管内左右水银柱高度 相等。假设U形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积。