专题1.16 变质量气体计算问题（基础篇）-2021年高考物理100考点模拟题千题精练（选修3-3、选修3-4）

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1.16 变质量气体计算问题（基础篇） 1. （2020东北三省三校一模）一导热性能良好的圆柱形气缸固定在水平面上，气缸上端开口，内壁光滑，截面积为S。A是距底端H高处的小卡环。质量为m的活塞静止在卡环上，活塞下密封质量为mo的氢气，C为侧壁上的单向导管。大气压强恒定为Po。环境温度为To时，从C处注入水，当水深为 时，关闭C，卡环恰对活塞无作用力。接下来又从c处缓慢导人一定量氢气，稳定后再缓慢提升环境温度到1. 6To，稳定时活塞静止在距缸底2.7H处，设注水过程中不漏气，不考虑水的蒸发，氢气不溶于水。求： ①初被封闭的氢气的压强P1； ②导人氢气的质量M。 【名师解析】 ①对原有气体，经历等温过程，设注水后气体压强为，有：------（2分） 对活塞，有：---------------（2分） ---------------（1分） ②设导入气体后且尚未升温时气体总高度为h，显然此时活塞已经离开卡环，接下来升温过程为等压过程，有： ---------------（2分） 得： 考虑到此高度的气体中，原有气体占高为，故后导入的气体占高为 ---------------（1分） 所以 设此时密度为有：---------------（1分） 得：---------------（1分） 2． ⑵（10分）（2020陕西咸阳二模）2019年12月以来，我国部分地区突发的新型冠状病毒肺炎威胁着人们的身体健康。勤消毒是防疫很关键的一个措施。如右图是防疫消毒用的喷雾消毒桶的原理图，圆柱形喷雾器高为h，内有高度为的消毒液，上部封闭有压强为p0、温度为T0的空气。将喷雾器移到室内，一段时间后打开喷雾阀门K，恰好有消毒液流出．已知消毒液的密度为ρ，大气压强恒为p0，喷雾口与喷雾器等高。忽略喷雾管的体积，将空气看作理想气体。 ①求室内温度。 ②在室内用打气筒缓慢向喷雾器内充入空气，直到水完全流出，求充入空气与原有空气 的质量比。 【参考答案】 【名师解析】①设喷雾器的横截面积为S，室内温度为T，喷雾器移到室内一段时间后，封闭气体的压强 气体等容变化， 解得： ②以充气结束后喷雾器内空气为研究对象，排完水后，压强为p2，体积为V2=hS。 若此气体经等温变化，压强为p1时体积为V3， 则： 由玻意耳定律， 即 同温度下同种气体的质量比等于体积比，设打进气体质量为△m， 则 代入解得 3.（2020湖北黄冈模拟3）如图所示为一个带有阀门K、容积为2dm3的容器（容积不可改变）。先打开阀门让其与大气连通，再用打气筒向里面打气，打气筒活塞每次可以打进1×105Pa、200cm3的空气，忽略打气和用气时气体的温度变化（设外界大气的压强po=1×105Pa） （i）若要使气体压强增大到5.0×105Pa，应打多少次气？ （ii）若上述容器中装的是5.0×105Pa的氧气，现用它给容积为0.7dm3的真空瓶充气，使瓶中的气压最终达到符合标准的2.0×105Pa，则可充多少瓶？ 【名师解析】 （i）设要使气体压强增大到5.0×105Pa，应打n次气，则  压强po时总体积V1=2dm3+n×200cm3=（2000+n×200）cm3  压强5po=5.0×105Pa时，体积V2=2dm3=2000cm3  由poV1=5poV2  解得n=40  （ii）用它给容积为0.7dm3的真空瓶充气，使瓶中的气压最终达到符合标准的2.0×105Pa，设可充x瓶；  压强5po=5.0×105Pa时，体积V2=2dm3=2000cm3  压强2po=2.0×105Pa时，体积V′2=2dm3+x×0.7dm3=（2+x×0.7）dm3  由5poV2=2poV′2  解得x=4.3，可充4瓶  答：（i）若要使气体压强增大到5.0×105Pa，应打40次气。  （ii）若上述容器中装的是5.0×105Pa的氧气，现用它给容积为0.7dm3的真空瓶充气，使瓶中的气压最终达到符合标准的2.0×105Pa，则可充4瓶。 【关键点拨】（i）打气筒活塞每次可以打进1×105Pa、200cm3的空气，每次打入气体一样多，故可设要使气体压强增大到5.0×105Pa，应打n次气，取最初和最后两个状态列方程可解  （ii）充每瓶的要求一样，故可设可充x瓶，取最初和最后两个状态列方程可解 本题考查多过程连续变化理想气体状态方程，过程多，但每次要求相同，可以将多次看作一个小整体，用整体法解决本题，本题最关键的是取整体的最初和最后两个状态列理想气体状态方程。 4.（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