高考物理最新模拟题精练专题117 变质量气体问题提高篇解析版.docx
- 文档编号:26911399
- 上传时间:2023-06-24
- 格式:DOCX
- 页数:15
- 大小:341.24KB
高考物理最新模拟题精练专题117 变质量气体问题提高篇解析版.docx
《高考物理最新模拟题精练专题117 变质量气体问题提高篇解析版.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高考物理最新模拟题精练专题117 变质量气体问题提高篇解析版.docx(15页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
高考物理最新模拟题精练专题117变质量气体问题提高篇解析版
2021年高考物理100考点最新模拟题千题精练(选修3-3、3-4)
第一部分热学(选修3-3)
专题1.17变质量气体问题(提高篇)
1.(10分)(2020东北三省四市二模)如图所示,A、B是两只容积为V的容器,C是用活塞密封的气筒,它的工作体积为0.5V,C与A、B通过两只单向进气阀a、b相连,当气筒抽气时a打开、b关闭,当气筒打气时b打开、a关闭。
最初A、B两容器内气体的压强均为大气压强P0,活塞位于气筒C的最右侧。
(气筒与容器间连接处的体积不计,气体温度保持不变)求:
(i)以工作体积完成第一次抽气结束后气筒C内气体的压强P1;
(ii)现在让活塞以工作体积完成抽气、打气各2次后,A、B容器内的气体压强之比。
【命题意图】本题考查玻意耳定律及其相关知识点,意在考查综合运用知识的能力,体现的核心素养是科学思维能力。
【解题思路】(ⅰ)设第一次抽气结束时A的压强为p1,对第一次抽气过程应用玻意耳定律:
p0V=p1(0.5+1)V………………①(2分)
解得p1=
p0…………………②(1分)
(ⅱ)设第一次打气结束时B的压强为p2,对第一次打气过程应用玻意耳定律:
p0V+0.5p1V=p2V……………③(2分)
设第二次抽气结束时A的压强为pA,对第二次抽气过程应用玻意耳定律:
p1V=pA(0.5+1)V……………④(2分)
设第二次打气结束时B的压强为pB,对第二次打气过程应用玻意耳定律:
p2V+0.5pAV=pBV……………⑤(2分)
pA∶pB=2∶7………………⑥(1分)
2.(8分)
(2020年3月山东六地市联考)一辆汽车停放一夜,启动时参数表上显示四个轮胎胎压都为240kpa,此时气温为
。
当汽车运行一段时间后,表盘上的示数变为260kpa。
已知汽车每个轮胎内气体体积为35L,假设轮胎内气体体积变化忽略不计,轮胎内气体可视为理想气体,标准大气压为100kpa。
求:
(1)表盘上的示数变为260kpa时,轮胎内气体温度为多少;
(2)汽车通过放气的方式让胎压变回240kpa,则在标准大气压下每个轮胎需要释放气体的体积。
(气体释放过程温度不变)
【名师解析】:
(1)对单个轮胎内气体,
由查理定律
得①
T2=325K②
(2)取单个轮胎放气前的气体为研究对象,有
③
代入数值得
④
(评分标准:
②式1分,③式3分,其余每式2分,共8分)
3.(10分)(2019沈阳三模)如图所示蹦蹦球是一种儿童健身玩具,某同学在27℃的室内对蹦蹦球充气,已知充气前两球的总体积为2L,压强为1atm,充气筒每次充入0.2L的气体,忽略蹦蹦球体积变化及充气过程中气体温度的变化,求:
(i)充气多少次可以让气体压强增大至3atm;
(ii)将充气后蹦蹦球拿到温度为-23℃的室外后,压强将变为多少?
【命题意图】本题考查由气体实验定律及其相关知识点。
【解题思路】
(2)(i)设充气n次可以让气体压强增大至3atm。
以蹦蹦球内原来的气体和所充的气体整体为研究对象,由玻意耳定律得:
V1=V+nΔV①(1分)
②(3分)
代入:
解得:
③(2分)
②当温度变化,气体发生等容变化,由查理定律得:
④(2分)
可得:
⑤(2分)
4..(10分)(2019江西南昌三模)喷雾器的原理如图所示,储液筒与打气筒用软细管相连,先在桶内装上药液,再拧紧桶盖并关闭阀门K,用打气筒给储液筒充气增大储液筒内的气压,然后再打开阀门,储液筒的液体就从喷雾头喷出,已知储液筒容器为10L(不计储液筒两端连接管体积),打气筒每打一次气能向储液筒内压入空气200mL,现在储液筒内装入8L的药液后关紧桶盖和喷雾头开关,再用打气筒给储液筒打气。
(设周围大气压恒为1个标准大气压,打气过程中储液筒内气体温度与外界温度相同且保持不变),求:
①要使贮液筒内药液上方的气体压强达到3atm,打气筒活塞需要循环工作的次数;
②打开喷雾头开关K直至储液筒的内外气压相同,储液筒内剩余药液的体积。
【命题意图】本题考查玻意耳定律及其相关知识点。
【解题思路】
(1)设需打气的次数为n,每次打入的气体体积为V0,储液桶药液上方的气体体积为V;
则开始打气前:
储液筒液体上方气体的压强为P1=P0=1atm,气体的体积为V1=V+nV0;
打气完毕时,储液筒内药液上方的气体体积为V2=V,压强为P2=3atm;
又因为该打气过程为等温变化过程,根据玻﹣马定律定律P1V1=P2V2,代入上边数据可解得:
n=20;
(2)打开喷雾头开关K直至贮液筒内外气压相同时,设储液筒上方气体的体积为V3,此过程同样为为等温变化,
再根据玻﹣马定律定律P1V1=P3V3,代入数据解得:
V3=3V1=6L,所以喷出的药液的体积为:
V′=V3﹣V=4L。
答:
(1)打气筒活塞需要循环工作的次数为20次;
(2)储液筒内剩余药液的体积为4L。
5.(2019江苏七市三模)真空电阻蒸发镀膜是在真空室中利用电阻加热,将紧贴在电阻丝上的金属丝(铝丝)熔融汽化,汽化了的金属分子沉积于基片上形成均匀膜层.在一块面积为S的方形基片上形成共有k层铝分子组成的镀膜,铝膜的质量为m.已知铝的摩尔质量为M,阿伏伽德罗常数为NA.
①求基片上每层铝分子单位面积内的分子数n;
②真空气泵将真空室中的气体压强从p0=1.0×105Pa减小到p1=1.0×10-4Pa,设抽气后真空室中气体温度与抽气前相同,求抽气前后真空室中气体分子数之比.
【名师解析】:
①基片上铝分子的总数
NA=nkS(1分)
解得n=
NA(1分)
②设真空室中原来气体体积为V0,经过等温变化(气体的压强由p0变为p1)后这部分气体体积变为V1,根据玻意耳定律有p0V0=p1V1(2分)
设抽气前和抽气后真空室内气体分子数分别为n0、n1,则
=
=109(1分)
6.(2019江西九校联考)中学物理课上一种演示气体定律的有趣仪器——哈勃瓶,它是一个底部开有圆孔,瓶颈很短的、导热性良好的平底大烧瓶。
在一次实验中,体积为V=1L的瓶内塞有一气球,气球的吹气口反扣在瓶口上,瓶底的圆孔上配有一个截面积为S=2cm2的轻质橡皮塞,橡皮塞与玻璃瓶间的最大静摩擦fm=60N。
瓶内由气球和轻质橡皮塞封闭一定质量的气体,不计实验开始前气球中的少量气体和气球膜厚度,向气球中缓慢打气,假设气球缓慢膨胀过程中球内外气压近似相等。
已知:
实验室环境温度T=290K恒定,环境空气密度ρ=1.20kg/m3,压强为标准大气压P0=105pa,求:
①橡皮塞被弹出时瓶内气体的压强
②为了使橡皮塞被弹出,需要向气球内打入空气的质量
【名师解析】
①对瓶塞pS=p0S+fm3分
Pa
②瓶内气体等温变化:
p0V=pV12分
则V1=0.25L1分
对气球内气体:
体积V2=V-V1=0.75L
压强p
等温变化:
p0V0=pV22分
可得V0=3L1分
打入空气质量m=ρV0=3.6×10-3kg1分
7..(2017全国II卷·33·2)一热气球体积为V,内部充有温度为Ta的热空气,气球外冷空气的温度为Tb。
已知空气在1个大气压、温度为T0时的密度为ρ0,该气球内、外的气压始终都为1个大气压,重力加速度大小为g。
(i)求该热气球所受浮力的大小;
(ii)求该热气球内空气所受的重力;
(iii)设充气前热气球的质量为m0,求充气后它还能托起的最大质量。
【参考答案】(i)
(ii)
(iii)
【参考解析】(i)设1个大气压下质量为m的空气在温度T0时的体积为V0,密度为
①
温度为T时的体积为VT,密度为:
②
由盖吕萨克定律可得:
③
联立①②③解得:
④
气球所受的浮力为:
⑤
联立④⑤解得:
⑥
(ⅱ)气球内热空气所受的重力
⑦
联立④⑦解得
⑧
(ⅲ)设该气球还能托起的最大质量为m,由力的平衡条件可知:
mg=f-G-m0g⑨
联立⑥⑧⑨可得:
8.(10分)用传统的打气筒给自行车打气时,不好判断是否已经打足了气.某研究性学习小组的同学经过思考,解决了这一问题.他们在传统打气筒基础上进行了如下的改装(示意图如图甲所示):
圆柱形打气筒高H,内部横截面积为S,底部有一单向阀门K,厚度不计的活塞上提时外界大气可从活塞四周进入,活塞下压时可将打气筒内气体推入容器B中,B的容积VB=3HS,向B中打气前A、B中气体初始压强均为p0,该组同学设想在打气筒内壁焊接一卡环C(体积不计),C距气筒顶部高度为h=
H,这样就可以自动控制容器B
中的最终压强.求:
①假设气体温度不变,第一次将活塞从打气筒口压到C处时,容器B内的压强;
②要使容器B内压强不超过5p0,h与H之比应为多大.
【名师解析】①第一次将活塞从打气筒口压到C处时,设容器B内的压强为pB,
C距底部H-h=H/3
由玻意耳定律得p0(VB+HS)=pB(VB+HS/3)
解得pB=1.2p0
②对打气筒内的气体,要使容器B内压强不超过5p0,意味着活塞从顶端下压至C处时,打气筒C处以下的压强不能超过5p0,由玻意耳定律得p0HS=5p0(H-h)S
解得
=
9.(2016·陕西五校一模)如图所示是农业上常用的农药喷雾器,贮液筒与打气筒用细连接管相连,已知贮液筒容积为8L(不计贮液筒两端连接管体积),打气筒活塞每循环工作一次,能向贮液筒内压入1atm的空气200mL,现打开喷雾头开关K,装入6L的药液后再关闭,设周围大气压恒为1atm,打气过程中贮液筒内气体温度与外界温度相同且保持不变。
求:
(1)要使贮液筒内药液上方的气体压强达到3atm,打气筒活塞需要循环工作的次数;
(2)打开喷雾头开关K直至贮液筒内、外气压相同时,贮液筒向外喷出药液的体积。
【名师解析】
(1)贮液筒内药液上方的气体体积为V0=8L-6L=2L,设1atm下,打入贮液筒气体后,总体积V1,则:
V1=V+V0
设1atm下,气体的压强:
p0=1atm
打入贮液筒气体后体积:
V2=V0
打入贮液筒气体后的压强:
p2=3atm
由理想气体方程得:
p1V1=p2V2
解得:
V=4L
打气次数:
n=
=20
(2)打开喷雾头开关K直至贮液筒内外气压相同时,p3=1atm
由理想气体方程得:
p1V1=p3V3
解得:
V3=V1=6L
故喷出药液的体积V′=V3-V0=4L
【参考答案】
(1)20次
(2)4L
10.(2016·山西省高三质检)
(2)型号是LWH159-10.0-15的医用氧气瓶,容积是10L,内装有1.80kg的氧气。
使用前,瓶内氧气压强为1.4×107Pa,温度为37℃。
当用这个氧气瓶给患者输氧后,发现瓶内氧气压强变为7.0×106Pa,温度降为27℃,试求患者消耗的氧气的质量。
【名师解析】以氧气瓶中原有气体作为研究对象,
开始时:
T1=(273+37)K=310K
输氧后:
T2=(273+27)K=300K
由理想气体状态方程,
=
总氧气质量m=V2ρ
剩余氧气质量m0=V1ρ
消耗氧气质量△m=m-m0
联立解得:
△m=0.87kg。
11.(9分)(2016湖南十三校联考)图为一个横截面积足够大的喷水装置,内部装有200L水,上部密封1atm的空气1.0L。
保持阀门关闭,再充入2atm的空气1.0L。
设在所有过程中空气可看作理想气体,且温度不变。
①求充入2atm的空气1.0L后密封气体的压强
②打开阀门后,水从喷嘴喷出(喷嘴与水平等高),通过计算,画出喷水过程中气体状态变化的图象,求最后容器内剩余水的体积。
(不计阀门右侧的管中水的体积及喷嘴与装置中水平的高度差)
【参考答案】①3atm②3.0L;图见解析
【名师解析】①气体做等温变化,P0=1atm,P1=2atm,V0=1.0L,V1=1.0L
2atm的空气在P0时的体积P1V1=P0V2相当于密封的空气V0和加的空气V2做等温变化:
P0(V2+V0)=P2V0解得:
P2=3atm
②打开阀门后,水从喷嘴喷出(喷嘴与水平等高),此时封闭气体的压强和外界的压强相等为为p0,封闭的气体做等温变化,,p2v0=p0v3解得:
v3=3.0L故容器内剩余水的体积为198L。
作图如下
【举一反三】如果打入的空气是3atm,2L的,封闭气体的压强是多少?
12.(12分)(2016上海静安期末)一质量M=10kg、高度L=35cm的圆柱形气缸,内壁光滑,气缸内有一薄活塞封闭了一定质量的理想气体,活塞质量m=4kg、截面积S=100cm2。
温度t0=27℃时,用绳子系住活塞将气缸悬挂起来,如图甲所示,气缸内气体柱的高L1=32cm,如果用绳子系住气缸底,将气缸倒过来悬挂起来,如图乙所示,气缸内气体柱的高L2=30cm,两种情况下气缸都处于竖直状态,取重力加速度g=9.8m/s2,求:
(1)当时的大气压强;
(2)图乙状态时,在活塞下挂一质量m′=3kg的物体,如图丙所示,则温度升高到多少时,活塞将从气缸中脱落。
【参考答案】
(1)p0=9.8×104Pa
(2)t=66℃
【名师解析】
(12分)解:
(6分+6分)
(1)由图甲状态到图乙状态,等温变化:
p1=p0-
(1分),p2=p0-
(1分),
由玻意耳定律:
p1L1S=p2L2S(2分)
所以(p0-
)L1S=(p0-
)L2S,
可解得p0=
=9.8×104Pa(2分)
(2)活塞脱落的临界状态:
气柱体积LS(1分)、
压强p3=p0-
(1分)
设温度为t,由气态方程:
=
(2分)
得t=
-273=66℃(2分)
(若取g=10m/s2,则t=66.3℃,减1分)
13.(10分)(2020陕西咸阳二模)2019年12月以来,我国部分地区突发的新型冠状病毒肺炎威胁着人们的身体健康。
勤消毒是防疫很关键的一个措施。
如右图是防疫消毒用的喷雾消毒桶的原理图,圆柱形喷雾器高为h,内有高度为
的消毒液,上部封闭有压强为p0、温度为T0的空气。
将喷雾器移到室内,一段时间后打开喷雾阀门K,恰好有消毒液流出.已知消毒液的密度为ρ,大气压强恒为p0,喷雾口与喷雾器等高。
忽略喷雾管的体积,将空气看作理想气体。
①求室内温度。
②在室内用打气筒缓慢向喷雾器内充入空气,直到水完全流出,求充入空气与原有空气
的质量比。
【参考答案】
【名师解析】①设喷雾器的横截面积为S,室内温度为T,喷雾器移到室内一段时间后,封闭气体的压强
气体等容变化,
解得:
②以充气结束后喷雾器内空气为研究对象,排完水后,压强为p2,体积为V2=hS。
若此气体经等温变化,压强为p1时体积为V3,
则:
由玻意耳定律,
即
同温度下同种气体的质量比等于体积比,设打进气体质量为△m,
则
代入解得
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高考物理最新模拟题精练专题117 变质量气体问题提高篇解析版 高考 物理 最新 模拟 精练 专题 117 变质 气体 问题 提高 解析