2023版新教材高中物理第二章气体固体和液体专项4应用玻意耳定律求解变质量问题课时作业新人教版选择性必修第三册

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 eq\a\vs4\al(专) eq\a\vs4\al(项)4　应用玻意耳定律求解变质量问题　1.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，要使蹦蹦球内气体压强增大至3atm，需要充气的次数为(　　)A．5次　　B．10次C．15次　　D．20次2.某同学想用给自行车轮胎打气的方法来测打气筒的容积．他用压强计测出轮胎中已有气体的压强为1.5atm，已知轮胎容积V＝3L．他用打气筒将压强为1atm的空气打进自行车胎内，打气10次后测得轮胎中的气体压强为3atm，设打气过程中空气的温度都不变，轮胎容积也不变．则打气筒的容积为(　　)A．300mLB．450mLC．500mLD．600mL3.如图所示，水银血压计由气囊、袖带橡皮囊和检压计(由示值管、水银、水银壶组成)三部分组成，袖带橡皮囊分别与气囊和检压计的水银壶相连．示值管是很细的玻璃管，与大气相连．初始时，示值管刻线与水银壶内水银液面相平，反复挤压气囊可向袖带橡皮囊和水银壶内充气．每次挤压气囊可向袖带橡皮囊和水银壶内充入压强为750mmHg的气体40mL，袖带橡皮囊最大容积为200mL，其内部气体体积小于最大容积时，其内气体压强等于大气压强，水银壶容积不变，水银上方气体体积为80mL，连接管内气体体积不计．开始充气前，袖带橡皮囊是瘪的，内部残留气体为50mL.大气压强恒为750mmHg，充气过程温度保持不变，忽略水银表面张力的影响．经过几次充气，示值管内水银液面开始上升(　　)A．三次　　B．四次C．五次　　D．六次4.打篮球是广大青少年比较喜爱的运动，如图是某同学用手持式打气筒对一只篮球打气的情景．打气前篮球内气压等于1.1×105Pa，人每次打的气体的压强为1.0×105Pa、体积为篮球容积的5%，假设整个过程中篮球没有变形，不计气体的温度变化，气体可视为理想气体，则(　　)A．打气后，球内每个气体分子对球内壁的作用力都增大B．打气后，球内气体分子对球内壁单位面积的平均作用力不变C．打气6次后，球内气体的压强为1.4×105PaD．打气6次后，球内气体的压强为1.7×105Pa5．[2023·江西吉安高二阶段练习]桶装纯净水及压水装置原理如图所示．柱形水桶直径为24cm，高为35cm；柱形压水气囊直径为6cm，高为8cm；水桶颈部的长度为10cm.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10m高水柱产生的压强，当桶内的水还剩5cm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，才能有水从细出水管流出？(不考虑温度的变化)(　　)　A．1次　　B．2次C．3次　　D．4次6．一只两用活塞气筒的原理如图所示(打气时如图甲，抽气时如图乙)，其筒内体积为V0，现将它与另一只容积为V的容器相连接，气筒和容器内的空气压强为p0，已知气筒和容器导热性能良好，当分别作为打气筒和抽气筒时，活塞工作n次后，在上述两种情况下，容器内的气体压强分别为(　　)A．np0，eq \f(1,n)p0B．eq \f(nV0,V)p0，eq \f(V0,nV)p0C．(1＋eq \f(nV0,V))p0，(1＋eq \f(V0,V))np0D．(1＋eq \f(nV0,V))p0，(eq \f(V,V＋V0))np0专项4　应用玻意耳定律求解变质量问题1．答案：D解析：设需要充气的次数为n次，则根据玻意耳定律有1atm×2L＋n·1atm×0.2L＝3atm×2L，解得n＝20故选D.2．答案：B解析：设打气筒的容积为ΔV，根据玻意耳定律pV＋np1ΔV＝p′V即1.5atm×3L＋10×1atm×ΔV＝3atm×3L解得ΔV＝450mL，故选B.3．答案：B解析：当气囊内气体达到最大体积时，便可压动水银液面上升，达到最大体积前压强不变，由题意可知，袖带橡皮囊最大容积为200mL，内部残留气体为50mL，由于每次挤压气囊可向袖带橡皮囊和水银壶内充入气体40mL，因此充气次数为n＝eq \f(200mL－50mL,40mL)＝3.75，因此第4次充气时，示值管内水银液面开始上升，故ACD错误，B正确．4．答案：C解析：打气后，不是每一个分子的速率都增大，所以一定不是每个气体分子对球内壁的作用力都增大，A错误；打气后，球内气体的压强变大，即球内气体分子对球内壁单位面积的平均作用力增大，B错误；打气6次后，由玻意耳定律知p1V0＋p0×6×0.05V0＝pV0解得p＝1.4×105Pa即球内气体的压强为1.4×105Pa，C正确，D错误．故选C.5．答案：C解析：设大气压强为p0，水桶内气体体积为V0，气囊体积为V1，至少需要把气囊完全压下n次，桶内气体压强增加为p1，才能有水从细出水管流出，水桶内气体体积不变，温度不变，根据玻意耳定律可得p0(V0＋nV1)＝p1V0其中p0＝10mH2OV0＝30π×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(24,2)))eq \s\up12(2)×10－6m3V1＝8π×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(6,2)))eq \s\up12(2)×10－6m3p1＝10mH2O＋40cmH2O＝10.4mH2O联立解得n＝2.4即至少需要把气囊完全压下3次，故C正确，ABD错误．6．答案：D解析：打气时，活塞每推动一次，把体积为V0、压强为p0的气体推入容器内，若活塞工作n次，就是把压强为p0、体积为nV0的气体推入容器内，容器内原来有压强为p0、体积为V的气体，现在全部充入容器中，根据玻意耳定律得p0(V＋nV0)＝p′V，所以p′＝eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(V＋nV0)),V)p0＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋\f(nV0,V)))p0抽气时，活塞每拉动一次，把容器中的气体的体积从V膨胀为V＋V0，而容器中的气体压强就要减小，活塞推动时，将抽气筒中的V0气体排出，而再次拉动活塞时，将容器中剩余的气体从V又膨胀到V＋V0，容器内的压强继续减小，根据玻意耳定律得：第一次抽气p0V＝p1(V＋V0)，则p1＝eq \f(V,V＋V0)p0第二次抽气p1V＝p2(V＋V0)则p2＝eq \f(V,V＋V0)p1＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(V,V＋V0)))eq \s\up12(2)p0则第n次抽气后pn＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(V,V＋V0)))eq \s\up12(n)p0，故选D.