2023年高考物理二輪復(fù)習(xí)100考點(diǎn)千題精練第十四章熱學(xué)專(zhuān)題14.6變質(zhì)量計(jì)算問(wèn)題

專(zhuān)題14.6變質(zhì)量計(jì)算問(wèn)題1．(10分)用傳統(tǒng)的打氣筒給自行車(chē)打氣時(shí)，不好判斷是否已經(jīng)打足了氣．某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)經(jīng)過(guò)思考，解決了這一問(wèn)題．他們?cè)趥鹘y(tǒng)打氣筒根底上進(jìn)行了如下的改裝(示意圖如圖甲所示)：圓柱形打氣筒高H，內(nèi)部橫截面積為S，底部有一單向閥門(mén)K，厚度不計(jì)的活塞上提時(shí)外界大氣可從活塞四周進(jìn)入，活塞下壓時(shí)可將打氣筒內(nèi)氣體推入容器B中，B的容積VB＝3HS，向B中打氣前A、B中氣體初始?jí)簭?qiáng)均為p0，該組同學(xué)設(shè)想在打氣筒內(nèi)壁焊接一卡環(huán)C(體積不計(jì))，C距氣筒頂部高度為h＝eq\f(2,3)H，這樣就可以自動(dòng)控制容器B中的最終壓強(qiáng)．求：①假設(shè)氣體溫度不變，第一次將活塞從打氣筒口壓到C處時(shí)，容器B內(nèi)的壓強(qiáng)；②要使容器B內(nèi)壓強(qiáng)不超過(guò)5p0，h與H之比應(yīng)為多大．2．(2023·陜西五校一模)如下圖是農(nóng)業(yè)上常用的農(nóng)藥噴霧器，貯液筒與打氣筒用細(xì)連接管相連，貯液筒容積為8L(不計(jì)貯液筒兩端連接管體積)，打氣筒活塞每循環(huán)工作一次，能向貯液筒內(nèi)壓入1atm的空氣200mL，現(xiàn)翻開(kāi)噴霧頭開(kāi)關(guān)K，裝入6L的藥液后再關(guān)閉，設(shè)周?chē)髿鈮汉銥?atm，打氣過(guò)程中貯液筒內(nèi)氣體溫度與外界溫度相同且保持不變。求：(1)要使貯液筒內(nèi)藥液上方的氣體壓強(qiáng)到達(dá)3atm，打氣筒活塞需要循環(huán)工作的次數(shù)；(2)翻開(kāi)噴霧頭開(kāi)關(guān)K直至貯液筒內(nèi)、外氣壓相同時(shí)，貯液筒向外噴出藥液的體積。【參考答案】(1)20次(2)4L由理想氣體方程得：p1V1＝p2V2解得：V＝4L打氣次數(shù)：n＝eq\f(V,0.2L)＝20(2)翻開(kāi)噴霧頭開(kāi)關(guān)K直至貯液筒內(nèi)外氣壓相同時(shí)，p3＝1atm由理想氣體方程得：p1V1＝p3V3解得：V3＝V1＝6L故噴出藥液的體積V′＝V3－V0＝4L3.(2023·山西省高三質(zhì)檢)(2)型號(hào)是LWH159－10.0－15的醫(yī)用氧氣瓶，容積是10L，內(nèi)裝有1.80kg的氧氣。使用前，瓶?jī)?nèi)氧氣壓強(qiáng)為1.4×107Pa，溫度為37℃。當(dāng)用這個(gè)氧氣瓶給患者輸氧后，發(fā)現(xiàn)瓶?jī)?nèi)氧氣壓強(qiáng)變?yōu)?.0×106Pa，溫度降為27℃，試求患者消耗的氧氣的質(zhì)量。4．(2023河北邯鄲一中質(zhì)檢)如下圖蹦蹦球是一種兒童健身玩具，小明同學(xué)在17℃的室內(nèi)對(duì)蹦蹦球充氣，兩球的體積約為2L，充氣前的氣壓為1atm，充氣筒每次充入0.2L的氣體，忽略蹦蹦球體積變化及充氣①充氣多少次可以讓氣體壓強(qiáng)增大至3atm；②室外溫度到達(dá)了﹣13℃【名師解析】①據(jù)題充氣過(guò)程中氣體發(fā)生等溫變化，由玻意耳定律求解．②當(dāng)溫度變化，氣體發(fā)生等容變化，由查理定律求解．①設(shè)充氣n次可以讓氣體壓強(qiáng)增大至3atm．據(jù)題充氣過(guò)程中氣體發(fā)生等溫變化，以蹦蹦球內(nèi)原來(lái)的氣體和所充的氣體整體為研究對(duì)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〕②當(dāng)溫度變化，氣體發(fā)生等容變化，由查理定律得：=可得P3=P2=×3atm≈2.8atm答：①充氣20次可以讓氣體壓強(qiáng)增大至3atm；②室外溫度到達(dá)了﹣13℃【點(diǎn)評(píng)】此題的關(guān)鍵要明確不變量，運(yùn)用玻意耳定律和查理定律求解，解題要注意確定氣體的初末狀態(tài)參量．5.〔12分〕〔2023上海靜安期末〕一質(zhì)量M＝10kg、高度L＝35cm的圓柱形氣缸，內(nèi)壁光滑，氣缸內(nèi)有一薄活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，活塞質(zhì)量m＝4kg、截面積S＝100cm2。溫度t0＝27℃時(shí)，用繩子系住活塞將氣缸懸掛起來(lái)，如圖甲所示，氣缸內(nèi)氣體柱的高L1＝32cm，如果用繩子系住氣缸底，將氣缸倒過(guò)來(lái)懸掛起來(lái)，如圖乙所示，氣缸內(nèi)氣體柱的高L2＝30cm，兩種情況下氣缸都處于豎直狀態(tài)，取重力加速度g＝9.8m/s2〔1〕當(dāng)時(shí)的大氣壓強(qiáng)；〔2〕圖乙狀態(tài)時(shí)，在活塞下掛一質(zhì)量m′＝3kg的物體，如圖丙所示，那么溫度升高到多少時(shí)，活塞將從氣缸中脫落?！緟⒖即鸢浮俊?〕p0＝9.8×104Pa〔2〕t＝66可解得p0＝EQ\F(〔ML1-mL2〕g,〔L1-L2〕S)＝9.8×104Pa〔2分〕〔2〕活塞脫落的臨界狀態(tài)：氣柱體積LS〔1分〕、壓強(qiáng)p3＝p0-EQ\F(mg+m′g,S)〔1分〕設(shè)溫度為t，由氣態(tài)方程：EQ\F(p2L2S,t0＋273)＝EQ\F(p3LS,t＋273)〔2分〕得t＝EQ\F(p3L〔t0＋273〕,p2L2)－273＝66℃〔2分〕〔假設(shè)取g＝10m/s2，那么t＝66.3℃6．〔2023東北四市模擬〕如圖，將導(dǎo)熱性良好的薄壁圓筒開(kāi)口向下豎直緩慢地放入水中，筒內(nèi)封閉了一定質(zhì)量的氣體〔可視為理想氣體〕。當(dāng)筒底與水面相平時(shí)，圓筒恰好靜止在水中。此時(shí)水的溫度t1=7.0℃，筒內(nèi)氣柱的長(zhǎng)度h1=14cm。大氣壓強(qiáng)p0=1.0×105Pa，水的密度ρ=1.0×103kg/m3，重力加速度大小g取10m〔i〕假設(shè)將水溫緩慢升高至27℃，此時(shí)筒底露出水面的高度Δh〔ii〕假設(shè)水溫升至27℃后保持不變，用力將圓筒緩慢下移至某一位置，撤去該力后圓筒恰能靜止，求此時(shí)筒底到水面的距離H【名師解析】〔i〕設(shè)圓筒的橫截面積為S，水溫升至27℃時(shí)，氣柱的長(zhǎng)度為h2，根據(jù)①〔2分〕圓筒靜止，筒內(nèi)外液面高度差不變，有②〔2分〕由①②式得③〔1分〕〔ii〕設(shè)圓筒的質(zhì)量為m，靜止在水中時(shí)筒內(nèi)氣柱的長(zhǎng)度為h3。那么④〔2分〕圓筒移動(dòng)過(guò)程，根據(jù)玻意耳定律有⑤〔2分〕由④⑤式得 ⑥〔1分〕7?！?分〕(2023安徽桐城八中質(zhì)檢)如右圖所示，玻璃管粗細(xì)均勻〔粗細(xì)可忽略不計(jì)〕，豎直管兩封閉端內(nèi)理想氣體長(zhǎng)分別為上端30cm、下端27cm，中間水銀柱長(zhǎng)10cm．在豎直管中間接一水平玻璃管，右端開(kāi)口與大氣相通，用光滑活塞封閉5cm長(zhǎng)水銀柱．大氣壓p0=75cmHg．①求活塞上不施加外力時(shí)兩封閉氣體的壓強(qiáng)各為多少？②現(xiàn)用外力緩慢推活塞恰好將水平管中水銀全部推入豎直管中，求這時(shí)上下兩局部氣體的長(zhǎng)度各為多少？②設(shè)玻璃管橫截面積為S，氣體發(fā)生等溫變化，由玻意耳定律得：對(duì)上端封閉氣體，P上L上S=P上′L上′S〔1分〕對(duì)上端封閉氣體，P下L下S=P下′L下′S〔1分〕P上′+15=P下′〔1分〕L上′+L下′=52〔1分〕聯(lián)立以上式解得：L上′=28cm，L下′=24cm；〔2分〕答：〔1〕活塞上不施加外力時(shí)兩封閉氣體的壓強(qiáng)各為70cmHg、80cmHg．〔2〕上下兩局部氣體的長(zhǎng)度各為28cm、24cm．8.〔10分〕〔2023上海金山區(qū)期末〕如圖，兩端封閉的U型細(xì)玻璃管豎直放置，管內(nèi)水銀封閉了兩段空氣柱。初始時(shí)空氣柱長(zhǎng)度分別為l1＝10cm、l2＝16cm，兩管液面高度差為h＝6cm，氣體溫度均為27℃，右管氣體壓強(qiáng)為P2〔1〕假設(shè)保持兩管氣體溫度不變，將裝置以底邊AB為軸緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)90度，求右管內(nèi)空氣柱的最終長(zhǎng)度；〔2〕假設(shè)保持右管氣體溫度不變，緩慢升高左管氣體溫度，求兩邊氣體體積相同時(shí)，左管氣體的溫度。9.〔2023全國(guó)III卷·33·2〕一種測(cè)量稀薄氣體壓強(qiáng)的儀器如圖〔a〕所示，玻璃泡M的上端和下端分別連通兩豎直玻璃細(xì)管和。長(zhǎng)為，頂端封閉，上端與待測(cè)氣體連通；下端經(jīng)橡皮軟管與充有水銀的容器R連通。開(kāi)始測(cè)量時(shí)，與相通；逐漸提升R，直到中水銀面與頂端等高，此時(shí)水銀已進(jìn)入，且中水銀面比頂端低h，如圖〔b〕所示。設(shè)測(cè)量過(guò)程中溫度、與相通的待測(cè)氣體的壓強(qiáng)均保持不變，和的內(nèi)徑均為d，的容積為，水銀的密度為，重力加速度大小為g。求：〔i〕待測(cè)氣體的壓強(qiáng)；〔ii〕該儀器能夠測(cè)量的最大壓強(qiáng)?！敬鸢浮俊瞚〕；〔ii〕設(shè)末狀態(tài)時(shí)研究對(duì)象壓強(qiáng)為，末狀態(tài)時(shí)由理想氣體狀態(tài)方程有，②由連通器原理有：③聯(lián)立以上方程可解出：〔ii〕隨著的增加，單調(diào)遞增，由題意有，當(dāng)時(shí)是該儀器能夠測(cè)量的最大壓強(qiáng)，即，10.〔2023全國(guó)II卷·33·2〕一熱氣球體積為V，內(nèi)部充有溫度為T(mén)a的熱空氣，氣球外冷空氣的溫度為T(mén)b?？諝庠?個(gè)大氣壓、溫度為T(mén)0時(shí)的密度為ρ0，該氣球內(nèi)、外的氣壓始終都為1個(gè)大氣壓，重力加速度大小為g?！瞚〕求該熱氣球所受浮