專題1.11變質(zhì)量氣體計(jì)算問題(基礎(chǔ)篇)(解析版)

1、2020年高考物理100考點(diǎn)最新模擬題千題精練（選修 3-3、3-4）第一部分熱學(xué)（選修3-3）專題1.11變質(zhì)量氣體計(jì)算問題（基礎(chǔ)篇）1. （2019黑龍江大慶三模） 一太陽(yáng)能空氣集熱器，底面及側(cè)面為隔熱材料，頂面為透明玻璃板，集熱器容積為V0,開始時(shí)內(nèi)部封閉氣體的壓強(qiáng)為Po.經(jīng)過太陽(yáng)曝曬，氣體溫度由To=300K升至Ti=350K.（1）求此時(shí)氣體的壓強(qiáng).（2）保持Ti=350K不變，緩慢抽出部分氣體，使氣體壓強(qiáng)再變回到po.求集熱器內(nèi)剩余氣體的質(zhì)量與原來總質(zhì)量的比值.判斷在抽氣過程中剩余氣體是吸熱還是放熱，并簡(jiǎn)述原因.進(jìn)氣口出氣口【名師解析】：（1）設(shè)升溫后氣體的壓強(qiáng)為Pi,由查理定律P

2、o/To= pi/Ti代入數(shù)據(jù)得Pi=7 po/6（2）抽氣過程為等溫膨脹過程，設(shè)膨脹后氣體的總體積為V,由玻意耳定律得 Pi Vo=poV聯(lián)立式得V=7 Vo/6設(shè)剩余氣體的質(zhì)量與原來總質(zhì)量的比值為k,由題意得k= Vo/ V聯(lián)立式得k=6/7由于抽氣過程剩余氣體溫度不變，故內(nèi)能不變山=0而剩余氣體體積膨脹對(duì)外做功，WV 0由根據(jù)熱力學(xué)第一定律 4UmW+Q知，Q0氣體應(yīng)吸熱.2.（10分）（2019高考大綱模擬卷） 一艘潛水艇位于水面下 h= 200 m處，艇上有一個(gè)容積 Vi=2 m3的鋼筒, 筒內(nèi)貯有壓強(qiáng)Pi = 2OOPo的壓縮氣體，其中Po為大氣壓強(qiáng)，Po= i M05 Pa.已知

3、海水的密度 尸iM03kg/m3,取重 力加速度g=i0 m/s2,設(shè)海水的溫度不變. 有一個(gè)與海水相通的裝滿海水的水箱，現(xiàn)在通過細(xì)管道將鋼筒中部分氣體壓入該水箱，再關(guān)閉管道，水箱中排出海水的體積為V2=i0 m3,此時(shí)鋼筒內(nèi)剩余氣體的壓強(qiáng)為多少？【參考答案】（1。分）9.5 M06 Pa【名師解析】（2）鋼筒中氣體初始狀態(tài)：3pi=200p。，V1 = 2 m與海水相通的水箱中的壓強(qiáng)：p2= p0+ P gh= 21Po設(shè)鋼筒內(nèi)剩余氣體的壓強(qiáng)為P3,鋼筒中排出的氣體在壓強(qiáng)為P3時(shí)的體積為V3,則有 P3V3= p2V2對(duì)鋼筒中所有的氣體有：PiVi = P3（Vl + V3）解得：P3=9.

4、5106 Pa.3. （10分）（2019沈陽(yáng)三模）如圖所示蹦蹦球是一種兒童健身玩具，某 同學(xué)在27c的室內(nèi)對(duì)蹦蹦球充氣, 已知充氣前兩球的總體積為 2 L,壓強(qiáng)為1atm,充氣筒每次充入 0.2 L的氣體，忽略蹦蹦球體積變化及充氣 過程中氣體溫度的變化，求：（i）充氣多少次可以讓氣體壓強(qiáng)增大至3 atm;（ii）將充氣后 蹦蹦球拿到溫度為-23 C的室外后，壓強(qiáng)將變?yōu)槎嗌?？【命題意圖】本題考查由氣體實(shí)驗(yàn)定律及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)?！窘忸}思路】（i）設(shè)充氣n次可以讓氣體壓強(qiáng)增大至 3atm。以蹦蹦球內(nèi)原來的氣體和所充的氣體整體為研究對(duì)象，由玻意耳定律得：Vi=V+nAV（1 分）P（V+nAV） =

5、 PV （3 分）代入：1 （2 n 0.2） = 3 2解得：n =20（次）（2分）當(dāng)溫度變化，氣體發(fā)生等容變化，由查理定律得:（2分）T323 273 ,(2分)可得： P3 = P2 =x 3atm = 2 5atmT227 2734. (2017全國(guó)II卷33 2) 一熱氣球體積為 V,內(nèi)部充有溫度為 Ta的熱空氣，氣球外冷空氣的溫度為Tb。已知空氣在1個(gè)大氣壓、溫度為 To時(shí)的密度為 卬，該氣球內(nèi)、外的氣壓始終都為1個(gè)大氣壓，重力加速度大小為go(i)求該熱氣球所受浮力的大??；(ii)求該熱氣球內(nèi)空氣所受的重力；(iii)設(shè)充氣前熱氣球的質(zhì)量為m0,求充氣后它還能托起的最大質(zhì)量。(

6、iii) E*m0一Ta【參考答案】(i)“gVT0(ii)P0gVToTbTa【參考解析】(i)設(shè)1個(gè)大氣壓下質(zhì)量為 m的空氣在溫度T0時(shí)的體積為V0,密度為溫度為T時(shí)的體積為Vt,密度為：P(t)=皿Vt由蓋呂薩克定律可得：V0=女To T聯(lián)立解得：P(T) = P0左 T氣球所受的浮力為：f=p(Tb)gV 聯(lián)立解得：f = %gVTTb(ii)氣球內(nèi)熱空氣所受的重力G = P(Ta)Vg聯(lián)立解得G =Vg CTTa(iii)設(shè)該氣球還能托起的最大質(zhì)量為m,由力的平衡條件可知：mg=f-G-m og 聯(lián)立可得:巾=江9TbTa-mo5.2018寶雞市質(zhì)檢三(10分)農(nóng)藥噴霧器的原理如圖所

7、示，儲(chǔ)液筒與打氣筒用軟細(xì)管相連，先在桶內(nèi)裝上藥儲(chǔ)液筒的液液，再擰緊桶蓋并關(guān)閉閥門 K,用打氣筒給儲(chǔ)液筒充氣增大儲(chǔ)液筒內(nèi)的氣壓，然后再打開閥門,體就從噴霧頭噴出，已知儲(chǔ)液筒容器為10 L（不計(jì)儲(chǔ)液筒兩端連接管體積 ），打氣筒每打一次氣能向儲(chǔ)液筒內(nèi)壓入空氣200 mL,現(xiàn)在儲(chǔ)液筒內(nèi)裝入 8 L的藥液后關(guān)緊桶蓋和噴霧頭開關(guān)，再用打氣筒給儲(chǔ)液筒打氣.（設(shè)周圍大氣壓恒為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，打氣過程中儲(chǔ)液筒內(nèi)氣體溫度與外界溫度相同且保持不變），求：要使儲(chǔ)液筒內(nèi)藥液上方的氣體壓強(qiáng)達(dá)到3atm,打氣筒活塞需要循環(huán)工作的次數(shù)；打開噴霧頭開關(guān) K直至儲(chǔ)液筒的內(nèi)外氣壓相同，儲(chǔ)液筒內(nèi)剩余藥液的體積.【參考答案】204 L

8、【名師解析】設(shè)需打氣的次數(shù)為 n,每次打入的氣體體積為 V。，儲(chǔ)液桶藥液上方的氣體體積為V.開始打氣前，儲(chǔ)液筒液體上方氣體的壓強(qiáng) Pi= P0= 1atm.氣體的體積V1=V+ nV0.打氣完畢時(shí)，儲(chǔ)液筒內(nèi)藥液上方的氣體體積V2 = V,壓強(qiáng)P2=3atm.打氣過程為等溫變化，根據(jù)玻意耳定律可知，PlVl = P 2V2.代入數(shù)據(jù)解得，n = 20.打開噴霧頭開關(guān) K直至貯液筒內(nèi)外氣壓相同時(shí)，設(shè)儲(chǔ)液筒上方氣體的體積為V3,此過程為等溫變化.根據(jù)玻意耳定律可知，P3V3= PiVi.代入數(shù)據(jù)解得，V3 = 3Vi = 6 L.噴出的藥液的體積 V = V3-V=4 L6. （10分）用傳統(tǒng)的打氣

9、筒給自行車打氣時(shí)，不好判斷是否已經(jīng)打足了氣.某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)經(jīng)過思考，解決了這一問題.他們?cè)趥鹘y(tǒng)打氣筒基礎(chǔ)上進(jìn)行了如下的改裝（示意圖如圖甲所示）：圓柱形打氣筒高 H,內(nèi)部橫截面積為 S,底部有一單向閥門 K,厚度不計(jì)的活塞上提時(shí)外界大氣可從活塞四周進(jìn)入，活塞下壓時(shí) 可將打氣筒內(nèi)氣體推入容器B中，B的容積Vb=3HS,向B中打氣前A、B中氣體初始?jí)簭?qiáng)均為 p0,該組同學(xué)設(shè)想在打氣筒內(nèi)壁焊接一卡環(huán)C（體積不計(jì)），C距氣筒頂部高度為h = H,這樣就可以自動(dòng)控制容器 B中3的最終壓強(qiáng).求:假設(shè)氣體溫度不變，第一次將活塞從打氣筒口壓到C處時(shí)，容器B內(nèi)的壓強(qiáng)；要使容器B內(nèi)壓強(qiáng)不超過5po, h與H

10、之比應(yīng)為多大.【名師解析】第一次將活塞從打氣筒口壓到C處時(shí)，設(shè)容器B內(nèi)的壓強(qiáng)為Pb,C距底部H-h=H/3由玻意耳定律得 Po(Vb+ HS)= Pb(Vb + HS/3)解得 Pb= 1.2po對(duì)打氣筒內(nèi)的氣體，要使容器B內(nèi)壓強(qiáng)不超過5po,意味著活塞從頂端下壓至C處時(shí)，打氣筒 C處以下的壓強(qiáng)不能超過 5po,由玻意耳定律得PoHS= 5po(H-h)Sh 4解得77=占 H 57. (2016陜西五校一模)如圖所示是農(nóng)業(yè)上常用的農(nóng)藥噴霧器，貯液筒與打氣筒用細(xì)連接管相連，已知貯液筒容積為8 L(不計(jì)貯液筒兩端連接管體積)，打氣筒活塞每循環(huán)工作一次，能向貯液筒內(nèi)壓入1 atm的空氣200 mL

11、,現(xiàn)打開噴霧頭開關(guān) K,裝入6 L的藥液后再關(guān)閉，設(shè)周圍大氣壓恒為1 atm,打氣過程中貯液筒內(nèi)氣體溫度與外界溫度相同且保持不變。求：(1)要使貯液筒內(nèi)藥液上方的氣體壓強(qiáng)達(dá)到3 atm,打氣筒活塞需要循環(huán)工作的次數(shù);(2)打開噴霧頭開關(guān) K直至貯液筒內(nèi)、外氣壓相同時(shí)，貯液筒向外噴出藥液的體積?！久麕熃馕觥?1)貯液筒內(nèi)藥液上方的氣體體積為V0= 8 L - 6 L = 2 L,設(shè)1 atm下，打入貯液筒氣體后，總體積V1,則:Vi= V+Vo設(shè)1 atm下，氣體的壓強(qiáng)：po= 1 atm打入貯液筒氣體后體積：V2=Vo打入貯液筒氣體后的壓強(qiáng)：p2 = 3 atm由理想氣體方程得：PlVl =

12、p2 V2解得：V= 4 L打氣次數(shù)：n = 0-VL=20(2)打開噴霧頭開關(guān) K直至貯液筒內(nèi)外氣壓相同時(shí)，p3= 1 atm由理想氣體方程得：PiVi = p3 V3解得：V3 = V i = 6 L故噴出藥液的體積 V = V3 Vo= 4 L【參考答案】(1)20次(2)4 L8.(2016山西省高三質(zhì)檢)(2)型號(hào)是LWH159 10.015的醫(yī)用氧氣瓶，容積是10 L,內(nèi)裝有1.80 kg的氧氣。使用前，瓶?jī)?nèi)氧氣壓強(qiáng)為1.4M07Pa,溫度為37 C。當(dāng)用這個(gè)氧氣瓶給患者輸氧后，發(fā)現(xiàn)瓶?jī)?nèi)氧氣壓強(qiáng)變?yōu)?.0 M06 Pa,溫度降為27 C,試求患者消耗的氧氣的質(zhì)量?！久麕熃馕觥恳匝鯕?/p>

13、瓶中原有氣體作為研究對(duì)象，開始時(shí)：T1= (273+37) K=310K輸氧后：丁2= (273+27) K=300K由理想氣體狀態(tài)方程,p1V1P2V2二二三總氧氣質(zhì)量m=V2 P剩余氧氣質(zhì)量m0=V1 p消耗氧氣質(zhì)量 Am=m- m0聯(lián)立解得：m =0.87kg。9. (2016河北邯鄲一中質(zhì)檢)如圖所示蹦蹦球是一種兒童健身玩具，小明同學(xué)在17c的室內(nèi)對(duì)蹦蹦球充氣,已知兩球的體積約為 2L,充氣前的氣壓為 1atm,充氣筒每次充入 0.2L的氣體，忽略蹦蹦球體積變化及充 氣過程中氣體溫度的變化，求：充氣多少次可以讓氣體壓強(qiáng)增大至3atm；室外溫度達(dá)到了- 13 C,蹦蹦球拿到室外后，壓強(qiáng)將

14、變?yōu)槎嗌伲俊久麕熃馕觥繐?jù)題充氣過程中氣體發(fā)生等溫變化，由玻意耳定律求解.當(dāng)溫度變化，氣體發(fā)生等容變化，由查理定律求解.設(shè)充氣n次可以讓氣體壓強(qiáng)增大至3atm.據(jù)題充氣過程中氣體發(fā)生等溫變化，以蹦蹦球內(nèi)原來的氣體和所充的氣體整體為研究對(duì)象，由玻意耳定律 得：Pi ( V+nAV) =P2V代入:1X (2+nX0.2) =3X2解得 n=20 (次)當(dāng)溫度變化，氣體發(fā)生等容變化，由查理定律得：0=5二廠皿曰 0-13+273 可得 P3=P2=x 3atm 2.8atm1 217+273答：充氣20次可以讓氣體壓強(qiáng)增大至 3atm；室外溫度達(dá)到了- 13C,蹦蹦球拿到室外后，壓強(qiáng)將變?yōu)?.8at

15、m.【點(diǎn)評(píng)】本題的關(guān)鍵要明確不變量，運(yùn)用玻意耳定律和查理定律求解，解題要注意確定氣體的初末狀態(tài)參 量.10. (12分)(2016上海靜安期末)一質(zhì)量M=10kg、高度L= 35cm的圓柱形氣缸，內(nèi)壁光滑，氣缸內(nèi)有一薄活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，活塞質(zhì)量m= 4kg、截面積S= 100cm2。溫度t = 27C時(shí)，用繩子系住活塞將氣缸懸掛起來，如圖甲所示，氣缸內(nèi)氣體柱的高L=32cm,如果用繩子系住氣缸底，將氣缸倒過來懸掛起來，如圖乙所示，氣缸內(nèi)氣體柱的高L2=30cm,兩種情況下氣缸都處于豎直狀態(tài)，取重力加速度= 9.8m/s2,求：(T)(乙)(丙)(1)當(dāng)時(shí)的大氣壓強(qiáng)；m= 3kg的物體，如圖丙所示，則溫度升高到多少時(shí)，活塞將從氣缸(2)圖乙狀態(tài)時(shí)，在活塞下掛一質(zhì)量中脫落?！緟⒖即鸢浮浚?） po=9.8M04Pa（2） t=66C【名師解析】I ; IH 百（甲）（乙）（丙）（12分）解：（6分+6分）（1）由圖甲狀態(tài)到圖乙狀態(tài)，等溫變化：Mg ,八、mg ,八、pi = P0-S （1 分），p2=Po-s （1 分），