第一章专题强化练5　变质量问题练习（Word含解析）

第1章　分子动理论与气体实验定律
第5节　气体实验定律
专题强化练5　变质量问题
一、选择题
　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　
1.(2021河北沧州月考,)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.(2021广东广州高三月考,)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.(2021湖南怀化高三一模,)体育课上某同学发现一只篮球气压不足,用气压计测得球内气体压强为1.2 atm,已知篮球内部容积为7.5 L。现用简易打气筒给篮球打气,每次能将0.2 L、1.0 atm的空气打入球内,已知篮球的正常气压范围为1.5~1.6 atm。忽略球内容积与气体温度的变化。为使篮球内气压回到正常范围,求需打气的次数范围。
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.(2021河南许昌高三一模,)如图所示为研究自由落体运动的实验装置,玻璃管上端封闭,下端有阀门,玻璃管的容积为1 000 mL。做实验前需要用抽气机将管内的空气通过阀门抽出。设抽气前,玻璃管内的空气压强为1.0×105 Pa,抽气机的容积为100 mL。抽气原理为:抽气前,玻璃管阀门打开,活塞位于抽气机最右端;抽气开始,活塞向左移动,开关1打开,开关2闭合,玻璃管中气体进入抽气机,活塞移动到抽气机最左端时闭合开关1,然后抽气机向右移动,开关2打开,抽气机中的气体逐渐从抽气机中通过开关2排出,当活塞移动到最右端时,本次抽气结束。设在温度不变的条件下抽气两次后,试求:
(1)玻璃管内部剩余空气的压强;
(2)玻璃管内部剩余空气的质量与玻璃管内部原来空气的总质量之比。
答案全解全析
第1章　分子动理论与气体实验定律
第5节　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=p(V+V0),解得:V0=V,设抽n次后,气体压强变为原来的,由玻意耳定律可得,抽一次时:pV=p1(V+V0),得p1=p,抽两次时:p1V=p2(V+V0),得p2=()2p,抽n次时:pn=()np=p,解得:n=4,故B项正确。
二、非选择题
3.答案　12≤n≤15
解析　以球内原有气体为研究对象,当压强降为p1=1.0 atm时,设其体积为V1,由玻意耳定律有
p0V0=p1V1
解得V1=9 L
设需打气n次,球内气压回到正常范围,球内正常气压为p2,每次打入的空气体积为ΔV
由玻意耳定律有
p2V0=p1(V1+nΔV)
解得n==
当p2=1.5 atm时,解得n=11.25
当p2=1.6 atm时,解得n=15
故需打气的次数范围为12≤n≤15
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)8.3×104 Pa　(2)83%
解析　设抽气前玻璃管内部空气的总质量为m0、压强为p0、体积为V0,抽气机的体积为ΔV。
第一次抽气后,设玻璃管内部空气的压强为p1。第一次抽气过程,可以看成压强从p0降到p1,体积从V0膨胀到(V0+ΔV),由玻意耳定律得
p0V0=p1(V0+ΔV) ①
设第一次抽气后,玻璃管内部剩余空气的质量为m1、密度为ρ1,有
= ②
第二次抽气后,设玻璃管内部空气的压强为p2。第二次抽气过程,可以看成压强从p1降到p2,体积仍从V0膨胀到(V0+ΔV),由玻意耳定律得
p1V0=p2(V0+ΔV) ③
设第二次抽气后,玻璃管内部剩余空气的质量为m2、密度为ρ2,有
= ④
①③联立求解得
p2=p0=1.0×105× Pa≈8.3×104 Pa
②④联立求解得
==≈0.83=83%