2021年高考物理最新模拟题精练专题1.17 变质量气体问题(提高篇)(解析版)

2021年高考物理100考点最新模拟题千题精练（选修3-3、3-4）

第一部分 热学（选修3-3） 专题1.17 变质量气体问题（提高篇）

1.（10分）（2020东北三省四市二模）如图所示，A 、B 是两只容积为V 的容器，C 是用活塞密封的气筒，它的工作体积为0.5V ，C 与A 、B 通过两只单向进气阀a 、b 相连，当气筒抽气时a 打开、b 关闭，当气筒打气时b 打开、a 关闭。最初A 、B 两容器内气体的压强均为大气压强P 0，活塞位于气筒C 的最右侧。（气筒与容器间连接处的体积不计，气体温度保持不变）求：

（i ）以工作体积完成第一次抽气结束后气筒C 内气体的压强P 1；

（ii ）现在让活塞以工作体积完成抽气、打气各2次后，A 、B 容器内的气体压强之比。

【命题意图】本题考查玻意耳定律及其相关知识点，意在考查综合运用知识的能力，体现的核心素养是科学思维能力。

【解题思路】（ⅰ）设第一次抽气结束时A 的压强为p 1，对第一次抽气过程应用玻意耳定律：

p 0V =p 1(0.5+1)V ………………①（2分）

解得 p 1=2

3 p 0 …………………②（1分）

（ⅱ）设第一次打气结束时B 的压强为p 2，对第一次打气过程应用玻意耳定律：

p 0V +0.5 p 1V =p 2V ……………③（2分） 设第二次抽气结束时A 的压强为p A ，对第二次抽气过程应用玻意耳定律： p 1V =p A (0.5+1)V ……………④（2分）

设第二次打气结束时B 的压强为p B ，对第二次打气过程应用玻意耳定律：

p 2V +0.5 p A V =p B V ……………⑤（2分） p A ∶p B =2∶7 ………………⑥（1分）

2．(8分）

(2020年3月山东六地市联考)一辆汽车停放一夜，启动时参数表上显示四个轮胎胎压都为240kpa ，此时气温为C 27 。当汽车运行一段时间后，表盘上的示数变为260kpa 。已知汽车每个轮胎内气体体积为35L ，假设轮胎内气体体积变化忽略不计，轮胎内气体可视为理想气体，标准大气压为100kpa 。求： （1）表盘上的示数变为260kpa 时，轮胎内气体温度为多少；

（2）汽车通过放气的方式让胎压变回240kpa ，则在标准大气压下每个轮胎需要释放气体的体积。（气体释放过程温度不变） 【名师解析】：

（1）对单个轮胎内气体， 由查理定律

2

211

T P T P =得 ① T 2=325K ②

（2）取单个轮胎放气前的气体为研究对象，有

V

P V P V P ∆+=00302 ③

代入数值得

L V 7=∆ ④

（评分标准：②式1分，③式3分，其余每式2分，共8分）

3．(10分) （2019沈阳三模）如图所示蹦蹦球是一种儿童健身玩具，某同学在27℃的室内对蹦蹦球充气，已知充气前两球的总体积为2 L ，压强为1atm ，充气筒每次充入0.2 L 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：

（i ）充气多少次可以让气体压强增大至3 atm ；

（ii ）将充气后蹦蹦球拿到温度为-23℃的室外后，压强将变为多少? 【命题意图】本题考查由气体实验定律及其相关知识点。 【解题思路】

（2）（i ）设充气n 次可以让气体压强增大至3atm 。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：

V 1=V +nΔV ①（1分）

12

()P V n V PV +∆=

②（3分） 代入：1(20.2)32n ⨯+⨯=⨯

解得：20n =（次）

③（2分）

②当温度变化，气体发生等容变化，由查理定律得：

3

22

3P P T T =

④（2分） 可得：atm atm P T T P 5.23273

27273232233=⨯++-==

⑤（2分） 4.．（10分）（2019江西南昌三模）喷雾器的原理如图所示，储液筒与打气筒用软细管相连，先在桶内装上药液，再拧紧桶盖并关闭阀门K ，用打气筒给储液筒充气增大储液筒内的气压，然后再打开阀门，储液筒的液体就从喷雾头喷出，已知储液筒容器为10L （不计储液筒两端连接管体积），打气筒每打一次气能向储液筒内压入空气200mL ，现在储液筒内装入8L 的药液后关紧桶盖和喷雾头开关，再用打气筒给储液筒打气。（设周围大气压恒为1个标准大气压，打气过程中储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3atm ，打气筒活塞需要循环工作的次数； ②打开喷雾头开关K 直至储液筒的内外气压相同，储液筒内剩余药液的体积。

【命题意图】本题考查玻意耳定律及其相关知识点。

【解题思路】（1）设需打气的次数为n ，每次打入的气体体积为V 0，储液桶药液上方的气体体积为V ； 则开始打气前：储液筒液体上方气体的压强为P 1＝P 0＝1atm ，气体的体积为V 1＝V+nV 0； 打气完毕时，储液筒内药液上方的气体体积为V 2＝V ，压强为P 2＝3atm ；

又因为该打气过程为等温变化过程，根据玻﹣马定律定律P 1V 1＝P 2V 2，代入上边数据可解得：n ＝20； （2）打开喷雾头开关K 直至贮液筒内外气压相同时，设储液筒上方气体的体积为V 3，此过程同样为为等温变化，

再根据玻﹣马定律定律P 1V 1＝P 3V 3，代入数据解得：V 3＝3V 1＝6L ，所以喷出的药液的体积为：V′＝V 3﹣V ＝4L 。

答：（1）打气筒活塞需要循环工作的次数为20次； （2）储液筒内剩余药液的体积为4L 。

5． （2019江苏七市三模）真空电阻蒸发镀膜是在真空室中利用电阻加热，将紧贴在电阻丝上的金属丝(铝丝)熔融汽化，汽化了的金属分子沉积于基片上形成均匀膜层．在一块面积为S 的方形基片上形成共有