2025届高考物理一轮复习：充气、抽气、灌气、漏气模型

第4讲专题提升;充气、…抽气、…灌气、…漏气模型

基础对点练

题组一充气模型

1.（2023山东潍坊三模）如图所示，桶装水的容积为20L,为取水方便，在上面安装一个取水器。某次取

水前桶内气体压强为1x105Pa,剩余水的体积为12L,水面距出水口的高度为50cm。取水器每按压

一次，向桶内打入压强为1x105Pa、体积为0.3L的空气。已知水桶的横截面积为0.02n?,水的密度

为IxlCPkg/n?,大气压强为1x105Pa,重力加速度为10m/s?,取水过程中气体温度保持不变，则（）

•6^

A.取水器至少按压1次,水才能从出水口流出

B.取水器至少按压3次,水才能从出水口流出

C.若要压出4L水，至少需按压16次

D.若要压出4L水，至少需按压17次

2.某同学给自行车打气,车胎内原来气体压强等于大气压强po=lxl（）5Pa,温度为300K,体积为1.5L,

打气过程中可认为车胎容积不变。打气筒每次将100cm3的压强同样为加=1x105Pa的气体打入车

胎中,共打气30次。气体均可视作理想气体，打气过程视为绝热过程。已知打入气体质量与车胎内原

气体质量之比为60：31。则打气筒中打入气体的温度为（）

A.310KB.308K

C.305KD.295K

3.（2023山东烟台模拟）如图所示，篮球隔一段时间要充气,某体育老师用打气筒对一个容积为7.5L的

篮球打气，每打一次都把体积为％=250mL、压强与大气压强相同、温度与环境温度相同的气体打

进篮球内。已知打气前球内气压与大气压相同，环境温度为27°C,大气压强为1.0x105Pa。假设打气

过程中篮球内气体温度不变。

（1）若不考虑篮球容积变化，求打2次气后篮球内气体的压强（结果保留三位有效数字）；

（2）若打气后篮球内气体的压强不低于1.5x105Pa,篮球的容积比原来增大了1%,求打气的最少次数。

题组二抽气模型

4.（2024河南开封模拟）如图所示，牛顿管下端有一个开关，牛顿管可以与外界相通，在用牛顿管做自由

落体运动实验时，需要用抽气机将内部抽成真空。某实验小组利用抽气机对某一体积为V的牛顿管

进行抽气,初始时，管内气体的压强为外,每次能从牛顿管中抽走气体的体积为《V,抽气过程温度不变,

经过5次抽气后，求：

'■L

卜、

T

（1）牛顿管中气体的压强；

⑵抽出气体的质量与原有气体质量的比值。

题组三灌气模型

5.冬季室外零下23℃,医用50L大氧气瓶长期储存在室外,氧气瓶内气体压强为15个大气压,现将钢

瓶移至室内温度为27℃的医院病房内（钢瓶的热胀冷缩可以忽略）。已知热力学温度与摄氏温度间

的关系为T=f+273K„

（1）钢瓶移入室内达到热平衡后，钢瓶内氧气的压强为多少个大气压？

（2）在室内环境下，若氧气输出的压强恒为1个大气压,流量为2L/min,且要求钢瓶内氧气应保留不少

于一个大气压的剩余压力，在输出氧气过程中钢瓶内温度保持不变，该氧气瓶最多能持续使用多少分

钟？

题组四漏气模型

6.随着社会发展，科技的飞快进步以及中国汽车工业的飞速发展，新能源汽车已经走进我们的生活，它

主要具有节能、环保、省钱、舒适、噪音小等优点，我国生产的某品牌节能汽车，其后轮胎标准胎压

为2.50poo当车外温度显示为27°C,胎压监测系统在仪表盘上显示为2.50处,在冬天某日车辆使用时,

车外温度显示为7°C,发现仪表盘上显示为2.33加,此时,车胎内气体可看作理想气体，车胎内体积可视

为不变(大气压强po=LOxlo5Pa)o

(1)试分析冬天某日时,后轮胎是否有漏气；

(2)若后轮胎的容积是25L,要使该车胎在使用时胎压恢复到2.50加,需要充入多少一定量的压强为

2.40/70的同种气体?(充气过程中车胎内温度视为不变)

综合提升练

7.(2023山东青岛三模)某位游客自驾游西藏，海拔到达4000m时，大气压强为5.6xl04Pa,环境温度为

7℃,该游客出现了高原反应，即刻取出一种便携式加压舱使用，该加压舱主要由舱体和气源箱组成。

已知加压舱刚取出时是折叠状态,只打开进气口，气源箱将周围环境中的大气以350L/min的气流量

输入到舱体中，充气达到压强5.0x105pa的工作状态后，进气口和出气口都打开，维持舱内空气新鲜，且

气压不变，温度维持在27°C,游客在舱内的高压环境中吸氧，实现治疗目的。如图所示,充气后的加压

舱舱体可视为长2.1m、底面积0.88n?的圆柱体，舱内外气体均可视为理想气体。

(1)求舱体充气到工作状态的时间;

(2)该游客在舱内治疗一段时间后情况好转，他改设气压2.0x105Pa、温度27℃的新模式加压舱会自

动调节进出口气流量。已知此时外部的环境温度下降为-3°C，加压舱进气流量为30L/min,舱内环境

在10min内达到新模式，求这段时间放出气体质量与进入气体质量之比。

8.中医拔罐的物理原理是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上，进而治疗某些疾病。常

见拔罐有两种，如图所示，左侧为火罐，下端开口;右侧为抽气拔罐,下端开口，上端留有抽气阀门。使用

火罐时，先加热罐中气体，然后迅速按到皮肤上,自然降温后火罐内部气压低于外部大气压，使火罐紧

紧吸附在皮肤上。抽气拔罐是先把罐体按在皮肤上，再通过抽气降低罐内气体压强。某次使用火罐

时，罐内气体初始压强与外部大气压相同,温度为450K,最终降到300K,因皮肤凸起，内部气体体积变

为罐容积的条若换用抽气拔罐，抽气后罐内剩余气体体积变为抽气拔罐容积的,罐内气压与火罐

降温后的内部气压相同。罐内气体均可视为理想气体，忽略抽气过程中气体温度的变化。求应抽出

气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值。

火罐抽气拔罐

9.（2023重庆七校联考三模）浇花水温与气温相差太大易伤害花卉。养花人常使用的气压式浇花喷壶

结构图如图所示，喷壶装入水后旋紧喷头套，通过拉杆打气按压后,按下泄压阀即可喷水（不喷水时泄

压阀处于关闭状态）。某次取水温/=7°C的井水装入壶中旋紧后搁置一段时间（水未装满），待壶中水

温达到环境温度击=17°C时再浇水。已知大气压强恒为po=l.Oxl（）5Pa,喷壶导热性良好，壶中气体可

视为理想气体，装水旋紧壶中密闭气体温度视为与井水同温。

/打气拉杆

陨则泄压阀

气筒管

出”-吸水细管

（1）求壶中水温达到环境温度时壶中压强大小）（结果保留三位有效数字）；

（2）若同样量的井水经过搁置达到环境温度再装入壶中,然后通过拉杆打气使壶中压强达到1.2曲（打

气过程中壶内气体温度可视为不变），求压进气体的质量与壶内水面上原有气体的质量之比（结果用分

式表示）。

10.（2023山东济宁三模）2023年3月30日，我国“神舟十五号”飞行乘组圆满完成了第三次太空行走任

务。航天员出舱活动前要在气闸舱内穿上特制的航天服，航天服内密封一定质量的气体（视为理想气

体），开始时密封气体的体积为％=2.0L,压强为pi=1.0x105Pa,温度为A=27℃□为方便打开舱门，需

将气闸舱内气压适当降低，当气闸舱内气压降低到目标值时，航天服内气体体积变为V2=2.4L,温度变

为?2=-3忽略航天员呼吸造成的影响，取0℃=273Ko

⑴求气闸舱内气压降低到目标值时航天服内气体的压强P2；

(2)将气闸舱内气压降低到目标值后航天员感觉到航天服内气压偏高，于是他将航天服内一部分气体

缓慢放出,使航天服内气压降到P3=0.5xl()5Pa,此时航天服内气体体积变为V3=2.0L,求放出的气体与

航天服内部留存气体的质量比。(设放出气体过程中气体温度始终保持不变)

参考答案

第4讲专题提升:充气、抽气、灌气、漏气模型

1.D解析设取水器下压〃次后，桶中的水才能从出水口流出。以原来桶中空气和打入的空气为

研究对象，设开始时压强为P1,体积为％,贝I=po=1X105Pa,V1=[(20-12)x103+300n]cn?,设桶中打

入空气后的体积为丫2,压强为P2,则12=(20-12)x103cm3,由玻意耳定律得P1V]=P2%,要使桶中水

能从出水口流出则有02>m+意方,联立各式解得〃>*所以取水器至少按压2次后,桶中水才能从

出水口流出,A、B错误;水桶高度/zo=^|m=lm,装满水时，水面距离出水口高度A/z=50cm-

2+4

卷/%=50cm-40cm=10cm,再压出4升水后桶内液面与出水口高度差为h2=°-^h0+AA=70

cm,则有p3=0o+"g//2,解得03=1.07x1()5p4由于外界温度保持不变，根据玻意耳定律有

“M)%+pM'=p3v2；其中Vo=0.3L,V1'=(20-12)L=8L,4'=(20-12+4)L=12L,解得“R6.1,可知，若

要再压出4L水，至少需按压17次,C错误,D正确。

2.A解析打入气体的质量与车胎内原来气体的质量之比为60:31,即打入气体的体积与车胎

内原来气体的体积之比詈=则=翳，车胎内原来气体的体积为L5L,即V0=1.5L,代入上式可得

"WL，打入车胎内的气体等效于向车胎内打入5=300K、压强为po=lxl()5pa的Ay的气体,

3

根据盖-吕萨克定律可得陪=黑其中Vo'=100cm,To=3OOK,解得Ti=310K,故选A。

/1/o

3.答案(1)1.07x105Pa(2)16

解析⑴气体发生等温变化

状态l:pi=1.0xl05Pa,%=7.5L+2Vo=8L

状态2泾=7.5L

由玻意耳定律，得p\Vi=p2V2

5

解得打2次气后篮球内气体的压强/22=1.07X10Pa„

5

(2)状态3:/?3=1.5X10Pa,V3=7.5(l+l%)L=7.575L

状态4:/?4=1.0X105Pa,V4=7.5L+0.25”

由玻意耳定律，得P3V3=04%

解得,7=15.45

则打气的最少次数为16次。

4.答案⑴(第遍Q)i一管?

解析⑴根据题意可知,经过一次抽气，由玻意耳定律有2。1=0仪+5)

解得Pi=|^o

同理,第二次抽气后玻璃管中气体压强为02=冬=(算fpo

则经过5次抽气后,管中气体压强。5=偿)%

(2)原有气体压强变为P5,则体积会变为匕,由玻意耳定律可得poV=P5%

设原有气体质量为加，抽走气体质量为Am,则竺=攀

联立解得誓=1-偿)1

5.答案(1)18(2)425min

解析⑴由题意可知，初态pi=15xl()5pa,71=(273-23)K=250K

末态4=(273+27)K=300K

设末态压强为偿,则由查理定律得票=黑

1112

解得02=18x1()5pa。

(2)由题意，设压强为18xl()5p%体积为50L的气体可以等效为压强为lxl()5pa,体积为区设初始

状态体积为％,则由玻意耳定律得p2vo=pV

解得V=900L

由题意可得,输出的体积为AV=V-%=850L

设流量为Q,则该氧气瓶最多能持续使用时间为U臂=写min=425min。

QN

6.答案(1)轮胎没有漏气(2)1.77L

解析⑴根据查理定律得票=黑

/112

代入数值解得P2=2.33po

轮胎没有漏气。

(2)根据玻意耳定律得2.33次V+2.4p(yAV=2.50R)V

解得AV=1.77L。

7.答案(1)44min(2n)詈7

解析⑴将体积为％,压强po=5.6xl()4Pa,温度5=280K的大气注入舱体;末态压强/?i=5xl05Pa,

体积Vi=5/z=1.848m3

温度Ti=300K,根据理想气体状态方程华=空

1011

已知气流量Q=350L/min,所以充气时间为t=^

解得t=44min0

3

（2）注入气体的体积V2=Q't=0.3m

温度r2=270K,根据理想气体状态方程有毕=辛+华

111112

排出舱体的气体体积AV=V3-VI

根据理想气体状态方程有毕=毕

1172

放出气体质量与进入气体质量之比等于体积之比，则有隗=率=当。

m进1<410

8.答案,

解析设火罐内气体初始状态参量分别为0、71、V1,温度降低后状态参量分别为P2、72、匕，罐

的容积为％，由题意知pi=po、T1=45OK、Vi=Vo、T2=300K、匕=要①

由理想气体状态方程得

代入数据得P2=O.7po③

对于抽气罐,设初态气体状态参量分别为P3、匕，末态气体状态参量分别为小、山,罐的容积为

由题意知03=00、匕=%'、夕4=22④

由玻意耳定律得PoVo'=P2%⑤

联立②⑤式，代入数据得V4=yV0'⑥

设抽出的气体的体积为AV,由题意知AV=匕-争行