高考物理二轮复习100考点千题精练第十四章热学专题14.9与气体相关的实际问题(2021学年)

2018年高考物理二轮复习１0０考点千题精练第十四章热学专题1４.９与气体相关的实际问题
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专题１4.9 与气体相关的实际问题
1.（10分)如图所示为气压式保温瓶的原理图,整个保温瓶的容积为Ｖ,现瓶中装有体积为＼f（1，2)V的水，瓶中水的温度为T1，管内外液面一样高，瓶中水面离出水口的高度为h，已知水的密度为ρ,大气压强为p０,不计管的体积，重力加速度为g。

①若从顶部向下按活塞盖子,假设按压的过程缓慢进行,则瓶内空气压缩量至少为多少,才能将水压出？
②若瓶的气密性非常好,则瓶中气体的温度降为Ｔ２时，管内外液面高度差为多少？
②若瓶的气密性非常好，则瓶中气体的温度降为T2的过程中，气体发生的是等容变化，设温度为T2时,管内外液面的高度差为Ｈ,则这时气体的压强为p0-ρｇＨ
则有错误!＝错误!
求得H=＼f(p0Ｔ1－Ｔ2,ρgT１)
２.(10分）某同学家新买了一双门电冰箱，冷藏室容积107 L，冷冻室容积1１８L,假设室内空气为理想气体.(绝对零度取-273 ℃)
①若室内空气摩尔体积为２2.5×1０-3m３/ｍｏｌ，阿伏加德罗常数N A=6。

0×1023moｌ-1，在家中冰箱不通电的情况下关闭冰箱密封门后，电冰箱的冷藏室和冷冻室内大约共有多少个空气分子？
②若室内温度为27 ℃,大气压强为１×1０5Pa,关闭冰箱密封门通电工作一段时间后,冷藏室内温度降为６℃，冷冻室内温度降为－9 ℃，此时冷藏室与冷冻室中空气的压强差为多大?
③冰箱工作时把热量从温度较低的冰箱内部传到温度较高的冰箱外部,请分析说明这是否违背热力学第二定律．
3.（20１7全国II Ｉ卷·33·2)一种测量稀薄气体压强的仪器如图（ａ）所示,玻璃泡M 的上端和下端分别连通两竖直玻璃细管1K 和2K ．1K 长为l ，顶端封闭, 2K 上端与待测气体连通；M 下端经橡皮软管与充有水银的容器Ｒ连通．开始测量时,M 与2K 相通;逐渐提升R ，直到2K 中水银面与1K 顶端等高,此时水银已进入1K ，且1K 中水银面比顶端低h ,如图（b)所示.设测量过程中温度、与2K 相通的待测气体的压强均保持不变,已知1K 和2K 的内径均为d ，M 的容积为0V ，水银的密度为ρ，重力加速度大小为g 。

求：
橡皮软管
与待测气体连通
2
1l
R
K K K K R
h
12
与待测气体连通
橡皮软管
（i)待测气体的压强；
（ii ）该仪器能够测量的最大压强。

【答案】(i)()
220204gh d p V d l h πρπ=+-;
(ii ）
22
max 0
4gl d p V πρ=
设末状态时研究对象压强为1p ,末状态时由理想气体状态方程有,
1p hS
C T
=ﻩﻩﻩ
ﻩ ﻩ② 由连通器原理有：
10p p gh ρ=+ﻩ
ﻩﻩ③
联立以上方程可解出：()
22
0204gh d p V d l h πρπ=+-
(ii ）随着h 的增加，0p 单调递增，由题意有，当h l =时是该仪器能够测量的最大压强,即,22
max 0
4gl d p V πρ=
4.（20１７全国II 卷·33·2）一热气球体积为V ，内部充有温度为T a 的热空气,气球外冷空气的温度为T b .已知空气在1个大气压、温度为T ０时的密度为ρ0，该气球内、外的气压始终都为1个大气压，重力加速度大小为g 。

(i ）求该热气球所受浮力的大小； （ii ）求该热气球内空气所受的重力;
（iii)设充气前热气球的质量为m 0,求充气后它还能托起的最大质量。

【参考答案】（i)
00
b
gVT T ρ （ii)
00
a
gVT T ρ (ii ｉ)
00
00
0b
a
VT VT m T T ρρ-
-
【参考解析】(i ）设1个大气压下质量为m 的空气在温度Ｔ0时的体积为Ｖ0,密度为
00
m
V ρ=
①
温度为T 时的体积为ＶT ,密度为:()T
m T V ρ=
② 由盖吕萨克定律可得：
00T
V V T T
=
③ 联立①②③解得：0
()T T T
ρρ= ④ 气球所受的浮力为:()b f T gV ρ= ⑤ 联立④⑤解得: 00
b
gVT f T ρ=
⑥
5．(1０分)用传统的打气筒给自行车打气时，不好判断是否已经打足了气.某研究性学习小组的同学经过思考，解决了这一问题．他们在传统打气筒基础上进行了如下的改装(示意图如图甲所示):圆柱形打气筒高H ,内部横截面积为S ，底部有一单向阀门K ,厚度不计的活塞上提时外界大气可从活塞四周进入,活塞下压时可将打气筒内气体推入容器B 中，B 的容积V B ＝3HS ，向
B 中打气前A 、B 中气体初始压强均为ｐ0，该组同学设想在打气筒内壁焊接一卡环
C （体积不计),Ｃ距气筒顶部高度为h =错误!H ,这样就可以自动控制容器B 中的最终压强.求:
①假设气体温度不变，第一次将活塞从打气筒口压到Ｃ处时,容器B 内的压强; ②要使容器Ｂ内压强不超过5p 0,h 与H 之比应为多大．
【名师解析】①第一次将活塞从打气筒口压到C 处时，设容器B 内的压强为ｐB ，
C 距底部H －h ＝H /3
由玻意耳定律得p ０(V B +HS ）=ｐB (V Ｂ+HS /3)
解得p B=1.2p0
②对打气筒内的气体,要使容器B内压强不超过５p0,意味着活塞从顶端下压至C处时，打气筒C处以下的压强不能超过5p
，由玻意耳定律得p0HS=５ｐ0(Ｈ-h)S
０
解得错误!=错误!
6.（201６·陕西五校一模)如图所示是农业上常用的农药喷雾器,贮液筒与打气筒用细连接管相连,已知贮液筒容积为８Ｌ（不计贮液筒两端连接管体积）,打气筒活塞每循环工作一次，能向贮液筒内压入1 ａtm的空气20０mL，现打开喷雾头开关Ｋ，装入6 L的药液后再关闭,设周围大气压恒为１atm，打气过程中贮液筒内气体温度与外界温度相同且保持不变。

求:
(1)要使贮液筒内药液上方的气体压强达到３ aｔm，打气筒活塞需要循环工作的次数；
(2)打开喷雾头开关K直至贮液筒内、外气压相同时，贮液筒向外喷出药液的体积．
【参考答案】(1)20次 (2)4 L
打入贮液筒气体后的压强:p２=3 aｔm
由理想气体方程得：p１Ｖ1＝ｐ2Ｖ2
解得:Ｖ=４Ｌ
打气次数:n=＼ｆ（V,0。

2 L)=2０
(２)打开喷雾头开关K直至贮液筒内外气压相同时,p3=1 atm
由理想气体方程得:p1V1＝p3V3
解得:V3=V１=6 L
故喷出药液的体积V′=V3-V0＝4 L
７.（2０１６·山西省高三质检) (２）型号是LWＨ159－１０。

0-1５的医用氧气瓶，容积是1０ L，内装有1。

8０ kg的氧气。

使用前,瓶内氧气压强为1。

4×1０7Ｐａ,温度为37 ℃。

当用这个氧气瓶给患者输氧后,发现瓶内氧气压强变为７。

０×106Pａ,温度降为2７℃，试求患者消耗的氧气的质量。

8.(2016河北邯郸一中质检)如图所示蹦蹦球是一种儿童健身玩具，小明同学在1７℃的室内对蹦蹦球充气,已知两球的体积约为2L，充气前的气压为１aｔm,充气筒每次充入0。

2L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，求：
①充气多少次可以让气体压强增大至３ａtｍ;
②室外温度达到了﹣13℃,蹦蹦球拿到室外后,压强将变为多少?
【名师解析】①据题充气过程中气体发生等温变化,由玻意耳定律求解．
②当温度变化，气体发生等容变化,由查理定律求解.
①设充气n次可以让气体压强增大至3atｍ．
据题充气过程中气体发生等温变化,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+n△V)＝P2V
代入：1×(２＋n×0。

2)＝3×２
解得 n=2０(次）
9。

(9分)(2０１６湖南十三校联考）图为一个横截面积足够大的喷水装置,内部装有２00Ｌ水,上部密封1aｔm的空气１.0Ｌ。

保持阀门关闭,再充入2aｔm的空气1。

0L。

设在所有过程中空气可看作理想气体，且温度不变。

①求充入2atｍ的空气１。

０Ｌ后密封气体的压强ﻩ
②打开阀门后,水从喷嘴喷出(喷嘴与水平等高),通过计算，画出喷水过程中气体状态变化的图象,求最后容器内剩余水的体积.(不计阀门右侧的管中水的体积及喷嘴与装置中水平的高度差)
【参考答案】①3atm ②３.０Ｌ；图见解析
【名师解析】①气体做等温变化,P0=1aｔｍ，P1=2ａtm ,V0=1．0L ，V１=1.０L
2atm的空气在Ｐ0时的体积Ｐ1V1=P0V2 相当于密封的空气V0和加的空气V2 做等温变化：P0(V2+V0)=P2Ｖ0解得：P2=3ａtm
②打开阀门后,水从喷嘴喷出（喷嘴与水平等高),此时封闭气体的压强和外界的压强相等为为p0，封闭的气体做等温变化，,p２v0=p0v3解得:v3=３.０L故容器内剩余水的体积为１９８L。

作图如下
【举一反三】如果打入的空气是３atm,２L的，封闭气体的压强是多少 ?
以上就是本文的全部内容，可以编辑修改。

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