第二章分層作業(yè)11　氣體變質(zhì)量問題和關(guān)聯(lián)氣體問題1234567891011121.用打氣筒將壓強(qiáng)為1×105 Pa的空氣打進(jìn)自行車輪胎內(nèi),如果打氣筒容積ΔV=500 cm3,輪胎容積V=3 L,原來壓強(qiáng)p=1.5×105 Pa?，F(xiàn)要使輪胎內(nèi)壓強(qiáng)變?yōu)閜'=4×105 Pa,若用這個打氣筒給自行車輪胎打氣,則要打氣次數(shù)為(設(shè)打氣過程中空氣的溫度不變)(　　)A.10次 B.15次 C.20次 D.25次B解析 打氣過程中空氣的溫度不變,由玻意耳定律的氣態(tài)方程得pV+np0ΔV=p'V,代入數(shù)據(jù)解得n=15。1234567891011122.如圖所示,汽缸上下兩側(cè)氣體由絕熱活塞隔開,活塞與汽缸光滑接觸。初始時活塞和兩側(cè)氣體均處于平衡態(tài),因活塞有質(zhì)量,所以下側(cè)氣體壓強(qiáng)是上側(cè)氣體壓強(qiáng)的兩倍,上下氣體體積之比V1∶V2=1∶2,溫度之比T1∶T2=2∶5。保持上側(cè)氣體溫度不變,改變下側(cè)氣體溫度,使兩側(cè)氣體體積相同,此時上下兩側(cè)氣體的溫度之比為(　　)A.4∶5 B.5∶9 C.7∶24 D.16∶25D123456789101112解析 設(shè)V1=V,由題意可知V2=2V設(shè)T1=2T,則T2=5T1234567891011121234567891011123.(2023山東濱州高二期中)物體受熱時會膨脹,遇冷時會收縮。這是由于物體內(nèi)的分子(原子)運(yùn)動會隨溫度改變,當(dāng)溫度上升時,分子的振動幅度加大,令物體膨脹;但當(dāng)溫度下降時,分子的振動幅度便會減小,使物體收縮。氣體溫度變化時熱脹冷縮現(xiàn)象尤為明顯,若未封閉的室內(nèi)生爐子后溫度從7 ℃升到27 ℃,而整個環(huán)境氣壓不變,計(jì)算跑到室外的氣體的質(zhì)量占原來氣體質(zhì)量的百分比為(　　)A.3.3% B.6.7% C.7.1% D.9.4%B1234567891011121234567891011124.如圖所示,一端封閉的玻璃管,開口向下豎直插在水銀槽里,管內(nèi)封有長度分別為L1和L2的兩段氣體。若把玻璃管緩慢向上提起,但管口不離開液面,則管內(nèi)氣體的長度(　　)A.L1和 L2都變小 B.L1和 L2都變大C.L1變大,L2變小 D.L1變小,L2變大B解析 由玻意耳定律p2L2S=C2,p2=p1+ρgh,p1L1S=C1,把玻璃管緩慢向上提起,L2增大,p2減小,p1減小,L1增大,B正確,A、C、D錯誤。1234567891011125.桶裝純凈水及壓水裝置原理如圖所示。柱形水桶直徑為24 cm,高為35 cm;柱壓水蒸氣囊直徑為6 cm,高為8 cm,水桶頸部的長度為10 cm。當(dāng)人用力向下壓氣囊時,氣囊中的空氣被壓入桶內(nèi),桶內(nèi)氣體的壓強(qiáng)增大,水通過細(xì)出水管流出。已知水桶所在處大氣壓強(qiáng)相當(dāng)于10 m水壓產(chǎn)生的壓強(qiáng),當(dāng)桶內(nèi)的水還剩5 cm高時,桶內(nèi)氣體的壓強(qiáng)等于大氣壓強(qiáng),忽略水桶頸部的體積。至少需要把氣囊完全壓下幾次,才能有水從出水管流出?(不考慮溫度的變化)(　　)A.2次 B.3次 C.4次 D.5次 B123456789101112解析 設(shè)至少需要把氣囊完全壓下n次,才能有水從出水管流出,大氣壓強(qiáng)為p0,水桶內(nèi)氣體體積為V0,氣囊體積為V1,根據(jù)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,所以至少需要把氣囊完全壓下3次,才能有水從出水管流出,故B正確。1234567891011126.活塞式真空泵的工作原理如圖所示,抽氣筒與被抽密閉容器通過自動閥門相連,當(dāng)活塞從抽氣筒的左端移動到右端過程中,閥門自動開啟,密閉容器內(nèi)的氣體流入抽氣筒,活塞從抽氣筒的右端移動到左端過程中,閥門自動關(guān)閉,抽氣筒內(nèi)活塞左側(cè)的氣體被排出,即完成一次抽氣過程,如此往復(fù),密閉容器內(nèi)的氣體壓強(qiáng)越來越小。密閉容器的容積為V,抽氣筒的容積為0.1V,抽氣前密閉容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p0。抽氣過程中氣體的溫度不變,若第1次抽氣過程中被抽出的氣體壓強(qiáng)為p1,第2次抽氣過程中被抽出的氣體壓強(qiáng)為p2,則p2∶p1為(　　)A.1 B.0.9∶1.1C.1∶1.1 D.1∶1.12C123456789101112解析 根據(jù)玻意耳定律,第1次抽氣過程p0V=p1(V+0.1V),第2次抽氣過程p1V=p2(V+0.1V),所以p2∶p1=1∶1.1,故選C。1234567891011127.(2023山西朔州懷仁第一中學(xué)模擬)資料顯示“成年人安靜時每分鐘的耗氧量約為250 mL”,這是常溫、常壓下的數(shù)據(jù)。潛水員潛入水下活動時的耗氧量可達(dá)上述數(shù)據(jù)的兩倍,即27 ℃、1×105 Pa情況下每分鐘可達(dá)500 mL。某型號潛水用氧氣瓶充氣容積為10 L,在室溫27 ℃時充好氣,瓶內(nèi)氣壓為3×106 Pa,氧氣瓶在使用時,內(nèi)部壓強(qiáng)降至1.4×105 Pa時,氧氣不能有效輸出。假如潛水愛好者攜帶該氧氣瓶潛入溫度為7 ℃的水下,求他在水下最多能停留的時間。答案 9.5 h 123456789101112解析 對氧氣瓶中所有氣體,初態(tài)p0=3×106 Pa,V0=10 L,T0=(273+27) K=300 K末態(tài)p1=1.4×105 Pa,T1=(273+7) K=280 K得V1=200 L氧氣的有效輸出V1'=V1-V0=190 L又p2=1×105 Pa得V2=285 L 1234567891011128.如圖所示,A、B是體積相同的汽缸,B內(nèi)有一導(dǎo)熱的可在汽缸內(nèi)無摩擦滑動且體積不計(jì)的活塞C,D為不導(dǎo)熱的閥門。起初閥門關(guān)閉,A內(nèi)裝有壓強(qiáng)p1=2.0×105 Pa,溫度T1=300 K的氮?dú)?B內(nèi)裝有壓強(qiáng)p2=1.0×105 Pa,溫度T2=600 K的氧氣。打開閥門D,活塞C向右移動,最后達(dá)到平衡。以V1和V2分別表示平衡后氮?dú)夂脱鯕獾捏w積(假定氮?dú)夂脱鯕饩鶠槔硐霘怏w,并與外界無熱交換,連接汽缸的管道體積可忽略),則V1與V2之比為(　　)A.1∶2 B.1∶4C.1∶1 D.4∶1D123456789101112解析 設(shè)A、B汽缸的體積均為V,最后共同的溫度為T,壓強(qiáng)為p,由理想氣體狀態(tài)方程可知,1234567891011129.(多選)中醫(yī)拔火罐的物理原理是利用火罐內(nèi)外的氣壓差使罐吸附在人體上,進(jìn)而可以養(yǎng)療。如圖所示,是治療常用的一種火罐,使用時,先加熱罐中氣體,然后迅速按到皮膚上,降溫后火罐內(nèi)部氣壓低于外部,從而吸附在皮膚上。某次使用時,先將氣體由300 K加熱到400 K,按在皮膚上后又降至AD12345678910111212345678910111210.用活塞式抽氣機(jī)抽氣,在溫度不變的情況下,從玻璃瓶中抽氣,第一次抽氣后,瓶內(nèi)氣體的壓強(qiáng)減小到原來的 ,要使容器內(nèi)剩余氣體的壓強(qiáng)減為原來的 ,抽氣次數(shù)應(yīng)為(　　)A.2 B.3 C.4 D.5C123456789101112解析 設(shè)玻璃瓶的容積是V,抽氣機(jī)的容積是V0,氣體發(fā)生等溫變化,由玻意耳定律可得12345678910111211.(多選)(2023山東濱州高二期末)王亞平身穿我國自主研發(fā)的艙外航天服“走出”太空艙,成為我國第一位在太空“漫步”的女性。艙外航天服密封一定質(zhì)量的氣體,用來提供適合人體生存的氣壓。王亞平先在節(jié)點(diǎn)艙(航天員出艙前的氣閘艙)穿上艙外航天服,航天服密閉氣體的體積約為V1=1.4 L,壓強(qiáng)p1=1.0×105 Pa,溫度t1=27 ℃。她穿好航天服后,需要把節(jié)點(diǎn)艙的氣壓不斷降低,以便打開艙門。若節(jié)點(diǎn)艙氣壓降低到能打開艙門時,航天服內(nèi)氣體體積膨脹到V2=2.0 L,溫度變?yōu)閠2=-3 ℃,此時航天服內(nèi)氣體壓強(qiáng)為p2。為便于艙外活動,航天員把航天服內(nèi)的一部分氣體緩慢放出。出艙后氣壓降到p3=2.1×104 Pa,假設(shè)釋放氣體過程中溫度不變,航天服內(nèi)剩余氣體體積變?yōu)閂3=3.0 L,航天服內(nèi)封閉氣體可視為理想氣體。下列說法正確的是(　　)123456789101112A.p2=7.2×104 PaB.p2=6.3×104 Pa答案 BC 123456789101112解析 由題意可知航天服內(nèi)氣體初、末狀態(tài)溫度分別為T1=300 K、T2=270 K,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有 ,解得p2=6.3×104 Pa,故A錯誤,B正確;設(shè)航天服需要放出的氣體在壓強(qiáng)為p3狀態(tài)下的體積為ΔV,根據(jù)玻意耳定律有p2V2=p3(V3+ΔV),解得ΔV=3 L,則放出的氣體與原來氣體的質(zhì)量比為 ,故C正確,D錯誤。12345678910111212.(2023山東棗莊高二期末)如圖所示,長度為2L的導(dǎo)熱汽缸放置在壓強(qiáng)為p0、溫度為T0的環(huán)境中,汽缸的左上角通過開口C與外界相通,汽缸內(nèi)壁的正中間固定一薄卡環(huán),汽缸內(nèi)的兩活塞將缸內(nèi)氣體分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三部分,不變,不計(jì)活塞的體積,忽略摩擦。 123456789101112(1)將環(huán)境溫度緩慢升高,求右側(cè)活塞剛到達(dá)卡環(huán)位置時的溫度。(2)將環(huán)境溫度緩慢改變至2T0后保持不變,然后用氣泵從開口C向汽缸內(nèi)緩慢注入氣體,求左側(cè)活塞到達(dá)卡環(huán)位置后,第Ⅲ部分氣體的壓強(qiáng)和右側(cè)活塞到卡環(huán)的距離。123456789101112(2)當(dāng)左側(cè)活塞到達(dá)卡環(huán)位置時,設(shè)Ⅱ中氣體的壓強(qiáng)為p,則此時Ⅲ內(nèi)的氣體壓強(qiáng)也等于p,設(shè)此時Ⅲ內(nèi)的氣體的長度為L',則Ⅱ內(nèi)氣體的長度為L-L',則

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3 氣體的等壓變化和等容變化

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