新教材2023_2024学年高中物理第2章气体固体和液体分层作业11气体变质量问题和关联气体问题课件新人教版选择性必修第三册

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第二章分层作业11　气体变质量问题和关联气体问题1234567891011121.用打气筒将压强为1×105 Pa的空气打进自行车轮胎内,如果打气筒容积ΔV=500 cm3,轮胎容积V=3 L,原来压强p=1.5×105 Pa。现要使轮胎内压强变为p'=4×105 Pa,若用这个打气筒给自行车轮胎打气,则要打气次数为(设打气过程中空气的温度不变)(　　)A.10次 B.15次 C.20次 D.25次B解析 打气过程中空气的温度不变,由玻意耳定律的气态方程得pV+np0ΔV=p'V,代入数据解得n=15。1234567891011122.如图所示,汽缸上下两侧气体由绝热活塞隔开,活塞与汽缸光滑接触。初始时活塞和两侧气体均处于平衡态,因活塞有质量,所以下侧气体压强是上侧气体压强的两倍,上下气体体积之比V1∶V2=1∶2,温度之比T1∶T2=2∶5。保持上侧气体温度不变,改变下侧气体温度,使两侧气体体积相同,此时上下两侧气体的温度之比为(　　)A.4∶5 B.5∶9 C.7∶24 D.16∶25D123456789101112解析 设V1=V,由题意可知V2=2V设T1=2T,则T2=5T1234567891011121234567891011123.(2023山东滨州高二期中)物体受热时会膨胀,遇冷时会收缩。这是由于物体内的分子(原子)运动会随温度改变,当温度上升时,分子的振动幅度加大,令物体膨胀;但当温度下降时,分子的振动幅度便会减小,使物体收缩。气体温度变化时热胀冷缩现象尤为明显,若未封闭的室内生炉子后温度从7 ℃升到27 ℃,而整个环境气压不变,计算跑到室外的气体的质量占原来气体质量的百分比为(　　)A.3.3% B.6.7% C.7.1% D.9.4%B1234567891011121234567891011124.如图所示,一端封闭的玻璃管,开口向下竖直插在水银槽里,管内封有长度分别为L1和L2的两段气体。若把玻璃管缓慢向上提起,但管口不离开液面,则管内气体的长度(　　)A.L1和 L2都变小 B.L1和 L2都变大C.L1变大,L2变小 D.L1变小,L2变大B解析 由玻意耳定律p2L2S=C2,p2=p1+ρgh,p1L1S=C1,把玻璃管缓慢向上提起,L2增大,p2减小,p1减小,L1增大,B正确,A、C、D错误。1234567891011125.桶装纯净水及压水装置原理如图所示。柱形水桶直径为24 cm,高为35 cm;柱压水蒸气囊直径为6 cm,高为8 cm,水桶颈部的长度为10 cm。当人用力向下压气囊时,气囊中的空气被压入桶内,桶内气体的压强增大,水通过细出水管流出。已知水桶所在处大气压强相当于10 m水压产生的压强,当桶内的水还剩5 cm高时,桶内气体的压强等于大气压强,忽略水桶颈部的体积。至少需要把气囊完全压下几次,才能有水从出水管流出?(不考虑温度的变化)(　　)A.2次 B.3次 C.4次 D.5次 B123456789101112解析 设至少需要把气囊完全压下n次,才能有水从出水管流出,大气压强为p0,水桶内气体体积为V0,气囊体积为V1,根据玻意耳定律可得p0(V0+nV1)=p1V0,其中p0=ρgh=10ρg,V0=4 320π cm3,V1=72π cm3,p1=10.4ρg,代入解得n=2.4,所以至少需要把气囊完全压下3次,才能有水从出水管流出,故B正确。1234567891011126.活塞式真空泵的工作原理如图所示,抽气筒与被抽密闭容器通过自动阀门相连,当活塞从抽气筒的左端移动到右端过程中,阀门自动开启,密闭容器内的气体流入抽气筒,活塞从抽气筒的右端移动到左端过程中,阀门自动关闭,抽气筒内活塞左侧的气体被排出,即完成一次抽气过程,如此往复,密闭容器内的气体压强越来越小。密闭容器的容积为V,抽气筒的容积为0.1V,抽气前密闭容器内气体的压强为p0。抽气过程中气体的温度不变,若第1次抽气过程中被抽出的气体压强为p1,第2次抽气过程中被抽出的气体压强为p2,则p2∶p1为(　　)A.1 B.0.9∶1.1C.1∶1.1 D.1∶1.12C123456789101112解析 根据玻意耳定律,第1次抽气过程p0V=p1(V+0.1V),第2次抽气过程p1V=p2(V+0.1V),所以p2∶p1=1∶1.1,故选C。1234567891011127.(2023山西朔州怀仁第一中学模拟)资料显示“成年人安静时每分钟的耗氧量约为250 mL”,这是常温、常压下的数据。潜水员潜入水下活动时的耗氧量可达上述数据的两倍,即27 ℃、1×105 Pa情况下每分钟可达500 mL。某型号潜水用氧气瓶充气容积为10 L,在室温27 ℃时充好气,瓶内气压为3×106 Pa,氧气瓶在使用时,内部压强降至1.4×105 Pa时,氧气不能有效输出。假如潜水爱好者携带该氧气瓶潜入温度为7 ℃的水下,求他在水下最多能停留的时间。答案 9.5 h 123456789101112解析 对氧气瓶中所有气体,初态p0=3×106 Pa,V0=10 L,T0=(273+27) K=300 K末态p1=1.4×105 Pa,T1=(273+7) K=280 K得V1=200 L氧气的有效输出V1'=V1-V0=190 L又p2=1×105 Pa得V2=285 L 1234567891011128.如图所示,A、B是体积相同的汽缸,B内有一导热的可在汽缸内无摩擦滑动且体积不计的活塞C,D为不导热的阀门。起初阀门关闭,A内装有压强p1=2.0×105 Pa,温度T1=300 K的氮气;B内装有压强p2=1.0×105 Pa,温度T2=600 K的氧气。打开阀门D,活塞C向右移动,最后达到平衡。以V1和V2分别表示平衡后氮气和氧气的体积(假定氮气和氧气均为理想气体,并与外界无热交换,连接汽缸的管道体积可忽略),则V1与V2之比为(　　)A.1∶2 B.1∶4C.1∶1 D.4∶1D123456789101112解析 设A、B汽缸的体积均为V,最后共同的温度为T,压强为p,由理想气体状态方程可知,1234567891011129.(多选)中医拔火罐的物理原理是利用火罐内外的气压差使罐吸附在人体上,进而可以养疗。如图所示,是治疗常用的一种火罐,使用时,先加热罐中气体,然后迅速按到皮肤上,降温后火罐内部气压低于外部,从而吸附在皮肤上。某次使用时,先将气体由300 K加热到400 K,按在皮肤上后又降至AD12345678910111212345678910111210.用活塞式抽气机抽气,在温度不变的情况下,从玻璃瓶中抽气,第一次抽气后,瓶内气体的压强减小到原来的 ,要使容器内剩余气体的压强减为原来的 ,抽气次数应为(　　)A.2 B.3 C.4 D.5C123456789101112解析 设玻璃瓶的容积是V,抽气机的容积是V0,气体发生等温变化,由玻意耳定律可得12345678910111211.(多选)(2023山东滨州高二期末)王亚平身穿我国自主研发的舱外航天服“走出”太空舱,成为我国第一位在太空“漫步”的女性。舱外航天服密封一定质量的气体,用来提供适合人体生存的气压。王亚平先在节点舱(航天员出舱前的气闸舱)穿上舱外航天服,航天服密闭气体的体积约为V1=1.4 L,压强p1=1.0×105 Pa,温度t1=27 ℃。她穿好航天服后,需要把节点舱的气压不断降低,以便打开舱门。若节点舱气压降低到能打开舱门时,航天服内气体体积膨胀到V2=2.0 L,温度变为t2=-3 ℃,此时航天服内气体压强为p2。为便于舱外活动,航天员把航天服内的一部分气体缓慢放出。出舱后气压降到p3=2.1×104 Pa,假设释放气体过程中温度不变,航天服内剩余气体体积变为V3=3.0 L,航天服内封闭气体可视为理想气体。下列说法正确的是(　　)123456789101112A.p2=7.2×104 PaB.p2=6.3×104 Pa答案 BC 123456789101112解析 由题意可知航天服内气体初、末状态温度分别为T1=300 K、T2=270 K,根据理想气体状态方程有 ,解得p2=6.3×104 Pa,故A错误,B正确;设航天服需要放出的气体在压强为p3状态下的体积为ΔV,根据玻意耳定律有p2V2=p3(V3+ΔV),解得ΔV=3 L,则放出的气体与原来气体的质量比为 ,故C正确,D错误。12345678910111212.(2023山东枣庄高二期末)如图所示,长度为2L的导热汽缸放置在压强为p0、温度为T0的环境中,汽缸的左上角通过开口C与外界相通,汽缸内壁的正中间固定一薄卡环,汽缸内的两活塞将缸内气体分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三部分,不变,不计活塞的体积,忽略摩擦。 123456789101112(1)将环境温度缓慢升高,求右侧活塞刚到达卡环位置时的温度。(2)将环境温度缓慢改变至2T0后保持不变,然后用气泵从开口C向汽缸内缓慢注入气体,求左侧活塞到达卡环位置后,第Ⅲ部分气体的压强和右侧活塞到卡环的距离。123456789101112(2)当左侧活塞到达卡环位置时,设Ⅱ中气体的压强为p,则此时Ⅲ内的气体压强也等于p,设此时Ⅲ内的气体的长度为L',则Ⅱ内气体的长度为L-L',则