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物理选择性必修 第三册第1章 分子动理论与气体实验定律本章综合与测试免费巩固练习
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专题强化练5 变质量问题
一、选择题
1.(2019山东淄川中学高二下段考,)用打气筒将压强为1 atm的空气打进自行车胎内,如果打气筒容积ΔV=500 cm3,轮胎容积V=3 L,原来压强p=1.5 atm。现要使轮胎内压强变为p'=4 atm,则应用这个打气筒打气的次数为(设打气过程中空气的温度不变)( )
A.5 B.10 C.15 D.20
2.(2019江西高安中学高二期中,)用活塞式抽气机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,要使容器内剩余气体的压强减为原来的,抽气次数应为( )
A.3 B.4 C.5 D.6
二、非选择题
3.(2019辽宁沈阳三模,)如图所示是一种称为蹦蹦球的儿童健身玩具,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2 L,压强为1 atm,充气筒每次充入0.2 L压强为1 atm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。
(1)充气多少次可以让气体压强增大至3 atm?
(2)将充气后的蹦蹦球拿到温度为-23 ℃的室外后,压强将变为多少?
4.()一艘潜水艇位于水面下h=200 m处,艇上有一个容积V1=2 m3的钢筒,筒内贮有压强p1=200p0的压缩气体,其中p0为大气压强,p0=1×105 Pa。已知海水的密度ρ=1×103 kg/m3,取重力加速度g=10 m/s2,设海水的温度不变。有一个与海水相通的装满海水的水箱,现在通过细管道将钢筒中部分气体压入该水箱,再关闭管道,水箱中排出海水的体积为V2=10 m3,此时钢筒内剩余气体的压强为多少?
5.()某种喷雾器的贮液筒的总容积为7.5 L,如图所示,装入6 L的药液后再用密封盖将贮液筒密封,与贮液筒相连的活塞式打气筒每次能压入300 cm3、1 atm的空气,设整个过程温度保持不变,求:
(1)要使贮液筒中空气的压强达到4 atm,打气筒应打压几次?
(2)当贮液筒中空气的压强达到4 atm时,打开喷嘴使其喷雾,直到内外气体压强相等,这时筒内还剩多少药液?
6.(2019黑龙江大庆三模,)一太阳能空气集热器,底面及侧面为隔热材料,顶面为透明玻璃板,集热器容积为V0,开始时内部封闭气体的压强为p0。经过太阳曝晒,气体温度由T0=300 K升至T1=350 K。
(1)求此时气体的压强。
(2)保持T1=350 K不变,缓慢抽出部分气体,使气体压强再变回到p0。求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值。
答案全解全析
第1章 分子动理论与气体实验定律
专题强化练5 变质量问题
一、选择题
1.C 因为温度不变,可应用玻意耳定律求解。pV+np1ΔV=p'V,代入数据得1.5 atm×3 L+n×1 atm×0.5 L=4 atm×3 L,解得n=15,故C正确。
2.B 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=4/5p(V+V0),解得:V0=1/4V,设抽n次后,气体压强变为原来的256/625,由玻意耳定律可得,抽一次时:pV=p1(V+V0),得p1=4/5p,抽两次时:p1V=p2(V+V0),得p2=(4/5)2p,抽n次时:pn=(4/5)np=256/625p,解得:n=4,故B项正确。
二、非选择题
3.答案 (1)20(次) (2)2.5 atm
解析 (1)设充气n次可以让气体压强增大至3 atm。以蹦蹦球内原来的气体和所充的气体整体为研究对象,由玻意耳定律得:
p1(V+nΔV)=p2V
代入数据,解得:n=20(次)
(2)气体发生等容变化,由查理定律得:p_2/T_2 =p_3/T_3
可得:p3=T_3/T_2 p2=("-" 23+273)/(27+273)×3 atm=2.5 atm
4.答案 9.5×106 Pa
解析 钢筒中气体初始状态:p1=200p0,V1=2 m3
与海水相通的水箱中的压强:p2=p0+ρgh=21p0
设钢筒内剩余气体的压强为p3,钢筒中排出的气体在压强为p3时的体积为V3,
则有p3V3=p2V2
对钢筒中所有的气体有:p1V1=p3(V1+V3)
解得:p3=9.5×106 Pa。
5.答案 (1)15次 (2)1.5 L
解析 (1)设打气筒打压n次可以使压强达到4 atm。
初状态:p1=1 atm,V1=V+nV0
其中V=(7.5-6) L=1.5 L=1.5×103 cm3
末状态:p2=4 atm,V2=V
由玻意耳定律得p1V1=p2V2,代入数据解得n=15。
(2)设停止喷雾时贮液筒内气体体积为V'
由玻意耳定律得:4 atm×1.5 L=1 atm×V',解得V'=6 L
故还剩药液7.5 L-6 L=1.5 L。
6.答案 (1)7/6p0 (2)6/7
解析 (1)由题意知,气体体积不变,由查理定律得p_0/T_0 =p_1/T_1
所以此时气体的压强p1=T_1/T_0 p0=350/300p0=7/6p0。
(2)抽气过程可等效为等温膨胀过程,设膨胀后气体的总体积为V2,由玻意耳定律可得p1V0=p0V2,可得V2=(p_1 V_0)/p_0 =7/6V0
所以集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值为(ρV_0)/(ρ"•" 7/6 V_0 )=6/7。
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