11-08-1熱點(diǎn)突破：“汽缸”類問(wèn)題的解題技巧

熱點(diǎn)突破：“汽缸”類問(wèn)題的解題技巧1.熱點(diǎn)透析2.典例剖析3.規(guī)律方法選修3-3熱學(xué)一、熱點(diǎn)透析1.熱點(diǎn)透析汽缸類問(wèn)題是熱學(xué)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(gè)研究對(duì)象，涉及熱學(xué)、力學(xué)乃至電學(xué)等物理知識(shí)，需要靈活地應(yīng)用相關(guān)知識(shí)來(lái)解決問(wèn)題。1．解決“汽缸”類問(wèn)題的一般思路(1)弄清題意，確定研究對(duì)象，一般地說(shuō)，研究對(duì)象分為兩類：一類是熱學(xué)研究對(duì)象(一定質(zhì)量的理想氣體)；另一類是力學(xué)研究對(duì)象(汽缸、活塞或某系統(tǒng))。(2)分析清楚題目所述的物理過(guò)程，對(duì)熱學(xué)研究對(duì)象分析清楚初、末狀態(tài)及狀態(tài)變化過(guò)程，依據(jù)氣體定律列出方程；對(duì)力學(xué)研究對(duì)象要正確地進(jìn)行受力分析，依據(jù)力學(xué)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(gè)方程聯(lián)立求解，對(duì)求解的結(jié)果注意檢驗(yàn)它們的合理性。2．汽缸類問(wèn)題的幾種常見(jiàn)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(yùn)動(dòng)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(guò)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(gè)或多個(gè)汽缸封閉著幾部分氣體，并且汽缸之間相互關(guān)聯(lián)的問(wèn)題，解答時(shí)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(xiě)出相應(yīng)的方程，還要寫(xiě)出各部分氣體之間壓強(qiáng)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(biāo)全國(guó)卷Ⅰ，33(2)]如圖,一固定的豎直汽缸由一大一小兩個(gè)同軸圓筒組成,兩圓筒中各有一個(gè)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(qiáng)為p＝1.00×105

Pa,溫度為T(mén)＝303K。初始時(shí)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T(mén)1＝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(dá)到熱平衡時(shí)，缸內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)。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(qiáng)的兩種求法反思總結(jié)當(dāng)選取力學(xué)研究對(duì)象進(jìn)行分析時(shí)，研究對(duì)象的選取并不唯一，可以靈活地選整體或部分為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，列出平衡方程或動(dòng)力學(xué)方程?！咀兪接?xùn)練1】如圖所示，豎直放置的足夠長(zhǎng)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(dāng)汽缸下部被木柱支住時(shí)，彈簧剛好不伸長(zhǎng)，封閉在汽缸內(nèi)的氣柱長(zhǎng)l1＝0.2m，若外界大氣壓p0＝1×105Pa，g取10m/s2，問(wèn)：

(1)這時(shí)汽缸