人教版(新教材)高中物理选择性必修3课时作业6：专题强化 变质量问题 理想气体的图像问题练习

人教版(新教材)高中物理选择性必修第三册PAGEPAGE1变质量问题理想气体的图像问题考点一变质量问题1．空气压缩机的储气罐中储有1.0atm的空气6.0L，现再充入1.0atm的空气9.0L．设充气过程为等温过程，空气可看作理想气体，则充气后储气罐中气体压强为()A．2.5atmB．2.0atmC．1.5atmD．1.0atm〖答案〗A〖解析〗取全部气体为研究对象，由p1(V1＋V2)＝pV1得p＝2.5atm，故A正确．2．容积为20L的钢瓶充满氧气后，压强为150atm，打开钢瓶的阀门让氧气同时分装到容积为5L的小瓶中，若小瓶原来是抽空的，小瓶中充气后压强为10atm，分装过程中无漏气，且温度不变，那么最多能分装()A．4瓶B．50瓶C．56瓶D．60瓶〖答案〗C〖解析〗取全部气体为研究对象，根据玻意耳定律：p0V0＝p′(V0＋nV1)n＝eq\f(p0V0－p′V0,p′V1)＝eq\f(150×20－10×20,10×5)瓶＝56瓶，故选C.3．一个瓶子里装有空气，瓶上有一个小孔跟外面大气相通，原来瓶里气体的温度是7℃，如果把它加热到47℃，瓶里留下的空气的质量是原来质量的()A.eq\f(1,8)B.eq\f(3,4)C.eq\f(5,6)D.eq\f(7,8)〖答案〗D〖解析〗取原来瓶中气体为研究对象，初态V1＝V，T1＝280K末态V2＝V＋ΔV，T2＝320K由盖－吕萨克定律得：eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)又eq\f(m余,m原)＝eq\f(V,V＋ΔV)eq\f(m余,m原)＝eq\f(T1,T2)＝eq\f(7,8)，故选D.考点二图像问题4.(多选)如图1所示，用活塞把一定质量的理想气体封闭在固定的导热汽缸中，用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢向右移动，气体由状态①变化到状态②.如果环境保持恒温，分别用p、V、T表示该理想气体的压强、体积、温度．气体从状态①变化到状态②，此过程可用下图中哪几个图像表示()图1〖答案〗AD〖解析〗由题意知，气体由状态①到状态②的过程中，温度不变，体积增大，根据eq\f(pV,T)＝C可知压强将减小．对A图像进行分析，p－V图像是双曲线，即等温线，且由状态①到状态②，气体体积增大，压强减小，故A项正确；对B图像进行分析，p－V图像是直线，气体温度会发生变化，故B项错误；对C图像进行分析，可知气体温度不变，但体积减小，故C项错误；对D图像进行分析，可知气体温度不变，压强减小，故体积增大，故D项正确．5.如图2为一定质量理想气体的压强p与体积V的关系图像，它由状态A经过等容过程到状态B，再经过等压过程到状态C.设A、B、C状态对应的温度分别为TA、TB、TC，则下列关系式中正确的是()图2A．TA<TB，TB<TCB．TA>TB，TB＝TCC．TA>TB，TB<TCD．TA＝TB，TB>TC〖答案〗C〖解析〗根据eq\f(pV,T)＝C可知，从A到B体积不变，压强减小，则温度降低，即TA>TB，从B到C压强不变，体积变大，则温度升高，即TB<TC，故选C.6.(2021·吉林江城中学高二期中)一定质量的理想气体经过一系列过程，如图3所示，下列说法中正确的是()图3A．a→b过程中，气体体积减小，压强减小B．b→c过程中，气体压强不变，体积增大C．c→a过程中，气体压强增大，体积减小D．c→a过程中，气体内能增大，体积不变〖答案〗D〖解析〗a→b过程中，温度不变，压强减小，根据pV＝C可知体积变大，A错误；b→c过程中，压强不变，温度降低，根据eq\f(V,T)＝C可知体积减小，B错误；c→a过程中，图像为过坐标原点的倾斜直线，所以体积不变，温度升高，压强增大，内能增大，C错误，D正确．7．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eq\f(4,5)，要使容器内剩余气体的压强减为原来的eq\f(256,625)，抽气次数应为()A．2B．3C．4D．5〖答案〗C〖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pV＝eq\f(4,5)p(V＋V0)，解得V0＝eq\f(1,4)V，设抽n次后，气体压强变为原来的eq\f(256,625)，由玻意耳定律可得：抽一次时：pV＝p1(V＋V0)，解得p1＝eq\f(4,5)p，抽两次时：p1V＝p2(V＋V0)，解得p2＝(eq\f(4,5))2p，抽n次时：pn＝(eq\f(4,5))np，又pn＝eq\f(256,625)p，则n＝4，C正确．8．氧气瓶的容积是40L，瓶内氧气的压强是130atm，规定瓶内氧气压强降到10atm时就要重新充氧．有一个车间，每天需要用1atm的氧气400L，一瓶氧气能用几天？(假定温度不变，氧气可视为理想气体)〖答案〗12〖解析〗用如图所示的方框图表示思路．以氧气瓶内的气体为研究对象，气体发生等温变化，由V1→V2，由玻意耳定律可得p1V1＝p2V2，V2＝eq\f(p1V1,p2)＝eq\f(130×40,10)L＝520L，由(V2－V1)→V3，由玻意耳定律可得p2(V2－V1)＝p3V3，V3＝eq\f(p2V2－V1,p3)＝eq\f(10×480,1)L＝4800L，则eq\f(V3,400L)＝12(天)．9.(2020·山东高二期末)如图4，医院消毒用的压缩式喷雾器储液桶的容量为5.7×10－3m3，开始时桶内倒入了4.2×10－3m3的药液．现关闭进气口，开始打气，每次能打进2.5×10－4m3的空气，假设打气过程中药液不会向外喷出．当打气n次后，喷雾器内空气的压强达到4atm，设周围环境温度不变，气压为标准大气压强1atm.图4(1)求出n的数值；(2)试判断这个压强能否使喷雾器的药液全部喷完．〖答案〗(1)18(2)能〖解析〗(1)根据理想气体状态方程的分列式，得p0V＋p0nV′＝4p0V，其中V＝5.7×10－3m3－4.2×10－3m3＝1.5×10－3m3，V′＝2.5×10－4m－3，代入数值，解得n＝18；(2)当空气完全充满储液桶后，如果空气压强仍然大于标准大气压强，则药液可以全部喷出．由于温度不变，根据玻意耳定律p1V1＝p2V2，得p2＝eq\f(4p0V,5.7×10－3)解得p2≈1.053p0＞p0所以药液能全部喷出．10．(2021·吉化第一高级中学高二月考)如图5甲所示是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的V－T图像，已知气体在状态A时的压强是1.5×105Pa.图5(1)根据图像提供的信息计算图甲中TA对应的温度值；(2)请在图乙坐标系中作出该气体由状态A经过状态B变为状态C的p－T图像，并在图线相应位置上标出字母A、B、C，如果需要计算才能确定有关坐标值，请写出计算过程．〖答案〗(1)200K(2)见〖解析〗〖解析〗(1)由题图甲所示图像可知，A与B的连线所在的直线过原点O，所以A→B是一个等压过程，即pA＝pB＝1.5×105Pa由题图甲可知，VA＝0.4m3，VB＝VC＝0.6m3，TB＝300K，TC＝400K，从A到B过程，由盖—吕萨克定律得eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)解得TA＝200K.(2)从B到C为等容过程，由查理定律得eq\f(pB,TB)＝eq\f(pC,TC)解得pC＝2×105Pa，气体状态变化的p－T图像如图所示11．(2019·全国卷Ⅰ)热等静压设备广泛应用于材料加工中．该设备工作时，先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中，然后炉腔升温，利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理，改善其性能．一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为0.13m3，炉腔抽真空后，在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中．已知每瓶氩气的容积为3.2×10－2m3，使用前瓶中气体压强为1.5×107Pa，使用后瓶中剩余气体压强为2.0×106Pa；室温温度为27℃.氩气可视为理想气体．(1)求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强；(2)将压入氩气后的炉腔加热到1227℃，求此时炉腔中气体的压强．〖答案〗(1)3.2×107Pa(2)1.6×108Pa〖解析〗(1)设初始时每瓶气体的体积为V0，压强为p0；使用后瓶中剩余气体的压强为p1.假设体积为V0、压强为p0的气体压强变为p1时，其体积膨胀为V1.由玻意耳定律得：p0V0＝p1V1①被压入炉腔的气体在室温和p1条件