选择性必修 第三册第二章 气体、固体和液体3 气体的等压变化和等容变化随堂练习题

这是一份选择性必修 第三册第二章 气体、固体和液体3 气体的等压变化和等容变化随堂练习题，共8页。试卷主要包含了[2023·海南卷]，答案等内容，欢迎下载使用。

如图所示，某饮料瓶内密封一定质量的理想气体，t＝27℃时，压强p＝1.050×105Pa，则
(1)t′＝37℃时，气压是多大？
(2)保持温度不变，挤压气体，使之压强与(1)相同时，气体体积变为原来的多少倍？
2.
如图，在热力学温度T0＝296K的室内放一空导热水瓶，将瓶盖盖上(不漏气)，现将水瓶搬至室外阳光下暴晒，使水瓶内空气的温度升至T＝332K，大气压强恒为p0＝1.0×105Pa，将水瓶内的空气视为理想气体．
(1)求暴晒后水瓶内空气的压强p；
(2)若暴晒后在室外将瓶盖打开，使水瓶内、外的压强相同，水瓶内气体的温度不变，求水瓶内逸出的空气质量与剩余空气质量之比．
3．乒乓球是我国的国球，在世界各类赛场上为我国荣获了诸多荣誉．如果不小心把乒乓球踩瘪了，只要乒乓球没有破裂，就可以用热水浸泡恢复．如图，已知乒乓球导热性能良好，完好时内部气压为大气压p0，踩瘪后体积变为原体积的eq \f(5,6)，外界温度恒为300K，把乒乓球全部浸入热水中，当球内气压大于等于1.4p0时，乒乓球刚好开始恢复(体积依然是原体积的eq \f(5,6)).求：
(1)乒乓球被踩瘪但没有破裂时的内部气体压强(用p0表示)；
(2)要使乒乓球刚好开始恢复时热水的温度．
4．新冠病毒具有很强的传染性，转运新冠病人时需要使用负压救护车，其主要装置为车上的负压隔离舱(即舱内气体压强低于外界的大气压强)，这种负压舱既可以让外界气体流入，也可以将舱内气体过滤后排出．若生产的某负压舱容积为2m3，初始时温度为27℃，压强为1.0×105Pa；运送到某地区后，外界温度变为9℃，大气压强变为0.9×105Pa，已知负压舱导热且运输过程中与外界没有气体交换，容积保持不变．绝对零度取－273℃.
(1)求送到某地区后负压舱内的压强；
(2)运送到某地区后需将负压舱内气体抽出一部分，使压强与当地大气压强相同，求抽出的气体质量与舱内剩余质量之比．
5．如图，某材料制备系统由供气瓶、反应室、加热器和真空泵等设备组成．供气瓶的容积为20L，储存的气体压强为3.0×105Pa，反应室的容积为10L.制备材料前，反应室处于真空状态，关闭所有阀门．制备材料时，先打开阀门1，供气瓶向反应室缓慢供气，当反应室气压达到1.0×102Pa时，关闭阀门1；对反应室内气体缓慢加热，使其从室温300K升到600K，进行材料合成．实验结束后，待反应室温度降至室温，将其抽至真空状态．环境温度恒定，忽略材料体积，气体不参与反应．
(1)加热后，求反应室内气体的压强．
(2)当供气瓶剩余气体压强降到1.5×105Pa时，需更换新的供气瓶，按要求该供气瓶最多能给反应室充气多少次？
6．潜水钟是一种水下救生避险设备，它是一个底部开口、上部封闭的容器，外形与钟相似，如图甲所示．潜水钟在水下时其内部上方空间内存有空气，可供潜水员呼吸，延长潜水员在水下作业逗留的时间．潜水钟可简化为高度为h＝3.025m、开口向下的薄壁圆柱形筒，如图乙所示．工作时，由水面上的船将筒由水面上方开口向下吊放至水下，筒的上表面距水面的深度为H＝50m．己知水的密度为ρ＝1.0×103kg/m3，重力加速度大小为g＝10m/s2，大气压强为p0＝1.0×105Pa，忽略筒内气体温度的变化和水的密度随深度的变化．
(1)求筒在水下位置时内部气体的高度d；
(2)现保持H不变，由船上的气泵将空气压入筒内，使筒内的水全部排出，求压入空气的质量与筒内原来气体质量的比值k.
7．“拔火罐”是中医传统养生疗法之一，以罐为工具，将点燃的火源放入小罐内加热，然后移走火源并迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，冷却后火罐就会紧紧地“吸”在皮肤上．罐内封闭一定质量气体，刚接触皮肤时，罐内气体压强与外部大气压相同，若此时罐内温度为87℃，经历一段时间后，罐内气体温度降为环境温度27℃不再改变．已知大气压强为p0，不考虑皮肤对罐内气体体积的影响，T＝(273＋t)(K)，求：
(1)罐内温度刚降至环境温度时，封闭气体的压强；
(2)罐内气体温度降为环境温度后，开始往罐内“慢跑气”，一段时间后，封闭气体的压强为0.90p0，求跑进罐内气体的质量与原来罐内封闭气体质量之比．
8．[2023·湖南卷]汽车刹车助力装置能有效为驾驶员踩刹车省力．如图，刹车助力装置可简化为助力气室和抽气气室等部分构成，连杆AB与助力活塞固定为一体，驾驶员踩刹车时，在连杆AB上施加水平力推动液压泵实现刹车．助力气室与抽气气室用细管连接，通过抽气降低助力气室压强，利用大气压与助力气室的压强差实现刹车助力．每次抽气时，K1打开，K2闭合，抽气活塞在外力作用下从抽气气室最下端向上运动，助力气室中的气体充满抽气气室，达到两气室压强相等；然后，K1闭合，K2打开，抽气活塞向下运动，抽气气室中的全部气体从K2排出，完成一次抽气过程．已知助力气室容积为V0，初始压强等于外部大气压强p0，助力活塞横截面积为S，抽气气室的容积为V1.假设抽气过程中，助力活塞保持不动，气体可视为理想气体，温度保持不变．
(1)求第1次抽气之后助力气室内的压强p1；
(2)第n次抽气后，求该刹车助力装置为驾驶员省力的大小ΔF.
专项7 应用气体实验定律解决实际问题
1．答案：(1)1.085×105Pa (2)eq \f(30,31)
解析：(1)由气体的体积不变，则气体做等容变化，由查理定律有eq \f(p,（t＋273）K)＝eq \f(p′,（t′＋273）K)
代入数据解得p′＝1.085×105Pa
(2)挤压气体时，气体做等温变化，由玻意耳定律有pV＝p′V′
代入数据解得V′＝eq \f(30,31)V
2．答案：(1)1.12×105Pa (2)eq \f(3,25)
解析：(1)对瓶中的空气，由于封闭的气体体积不变，根据查理定律有eq \f(p0,p)＝eq \f(T0,T)
可得p＝1.12×105Pa
(2)设水瓶容积为V，打开瓶盖后放出气体的体积为V′，根据玻意耳定律有pV＝p0(V＋V′)
可得放出气体体积与瓶内剩余气体体积比值为eq \f(V′,V)＝eq \f(3,25)
则放出的空气质量与剩余空气质量之比eq \f(m′,m)＝eq \f(V′,V)＝eq \f(3,25).
3．答案：(1)1.2p0 (2)350K
解析：(1)设乒乓球原体积为V，踩瘪后压强为p1，有p0V＝p1·eq \f(5,6)V
得p1＝1.2p0.
(2)踩瘪后到开始准备恢复为等容过程，由题知外界温度恒为T0＝300K
开始恢复时温度为T1，有eq \f(1.2p0,T0)＝eq \f(1.4p0,T1)
解得T1＝350K．
4．答案：(1)9.4×104Pa (2)eq \f(2,45)
解析：(1)运送过程舱内气体体积恒定，由查理定律得eq \f(p1,T1)＝eq \f(p2,T2)
解得p2＝9.4×104Pa.
(2)到达当地抽出气体过程气体做等温变化，设舱内体积为V0，气体压强达到当地大气压时总体积为V3，
由p2V2＝p3V3，得V3＝eq \f(47,45)V0
所以抽出气体和剩余质量之比是eq \f(m抽,m余)＝eq \f(（\f(47,45)－1）V0,V0)＝eq \f(2,45).
5．答案：(1)200Pa (2)3000次
解析：(1)加热过程中，反应室内的气体体积保持不变，根据查理定律得eq \f(p1,T1)＝eq \f(p2,T2)
解得p2＝200Pa.
(2)设可以提供n次，则根据玻意耳定律得p0V0＝np1V1＋pV0
解得n＝3000次．
6．答案：(1)d＝0.5m (2)k＝5.3025
解析：(1)设筒的横截面积为S，放入水下后筒内气体的压强为p1，由玻意耳定律和题中给出的条件有
p1dS＝p0hS
p1＝p0＋ρg(H＋d)
解得d＝0.5m.
(2)设水全部排出后筒内气体的压强为p2，此时筒内气体的体积为V0，这些气体在其压强为p0时的体积为V3，由玻意耳定律有p2V0＝p0V3
其中p2＝p0＋ρg(H＋h)
设需压入压强为p0的气体体积为ΔV，则有ΔV＝V3－V0
k＝eq \f(Δm,m0)＝eq \f(ΔV,V0)
解得k＝5.3025.
7．答案：(1)eq \f(5,6)p0 (2)eq \f(2,25)
解析：(1)气体发生等容变化，根据查理定律有eq \f(p0,T0)＝eq \f(p1,T1)
其中T0＝(87＋273) K＝360K T1＝(27＋273) K＝300K
解得p1＝eq \f(5,6)p0.
(2)设跑进罐内气体在大气压强为p0情况下的体积为V，以整体气体为研究对象，发生等温变化，根据玻意耳定律有p1V0＋p0V＝0.9p0V0
解得V＝eq \f(1,15)V0
原来罐内封闭气体在大气压强为p0情况下的体积为V2，发生等温变化，根据玻意耳定律有p1V0＝p0V2
解得V2＝eq \f(5,6)V0
跑进罐内气体的质量与原来罐内封闭气体的质量之比即为压强、温度相同时的体积之比eq \f(m,m0)＝eq \f(V,V2)＝eq \f(2,25).
8．答案：(1)eq \f(p0V0,V0＋V1) (2)[1－(eq \f(V0,V0＋V1))n]p0S
解析：(1)以助力气室内的气体为研究对象，则初态压强p0，体积V0，第一次抽气后，气体体积V＝V0＋V1
由于气体的温度保持不变
根据玻意耳定律p0V0＝p1V
解得p1＝eq \f(p0V0,V0＋V1)
(2)同理第二次抽气p1V0＝p2V
解得p2＝eq \f(p1V0,V0＋V1)＝(eq \f(V0,V0＋V1))2p0
以此类推……
则当n次抽气后助力气室内的气体压强pn＝(eq \f(V0,V0＋V1))np0
则刹车助力系统为驾驶员省力大小为ΔF＝(p0－pn)S＝[1－(eq \f(V0,V0＋V1))n]p0S.