第二章 微专题2 气体的变质量问题-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册同步全程学习课件PPT（人教版） 

微专题2　气体的变质量问题 [定位·学习目标] 了解常见的变质量问题分类,会巧妙地选择研究对象,使变质量气体问题转化为定质量气体问题,掌握处理变质量问题的方法。 突破·关键能力 要点　气体的变质量问题 1.常见变质量问题 分析变质量问题时,可以通过巧妙地选择合适的研究对象,使这类问题转化为一定质量的气体问题,以便用气体实验定律求解未知量。 (1)充气问题:向球、轮胎等封闭容器中充气是一个典型的变质量的气体问题。只要选择容器内原有气体和即将打入的气体作为研究对象,就可把充气过程中的气体质量变化的问题转化为定质量问题。 (2)抽气问题:从容器内抽气的过程中,容器内的气体质量不断减小。分析时,将每次抽气过程中抽出的气体和剩余气体作为研究对象,可把抽气过程中的气体质量变化的问题转化为定质量问题。 (3)分装问题:将一个大容器里的气体分装到多个小容器中。分析这类问题时,可以把大容器中的气体和多个小容器中的气体看成整体来作为研究对象,可将变质量问题转化为定质量问题。 (4)漏气问题:容器漏气过程中气体的质量不断发生变化,属于变质量问题,不能用相关方程求解。如果选漏出的气体和容器内剩余气体为研究对象,便可使问题变成一定质量的气体状态变化,再用相关方程求解即可。 2.处理变质量问题的方法 (1)选取合适的研究对象,将变质量问题转化为定质量问题。 [例题] (2022·山东日照月考)如图所示为一体积不变的绝热容器,现打开排气孔的阀门,使容器中充满与外界大气压强相等的理想气体,然后关闭阀门。开始时容器中气体的温度为t0=7 ℃。现通过容器内的电阻丝(未画出)对封闭气体加热,使封闭气体的温度升高40 ℃且保持不变,轻启阀门使容器中的气体缓慢漏出,当容器中气体的压强再次与外界大气压强相等时,容器中剩余气体的质量与原来气体的质量之比为(　　) A.3∶4 B.5∶6 C.6∶7 D.7∶8 D [即时训练] (2022·河北唐山期末)如图所示为一个带有阀门K、容积为2 dm3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1×105 Pa、200 cm3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p0=1.0×105 Pa) (1)若要使气体压强增大到5.0×105 Pa,应打多少次气? 答案:(1)40次　 解析:(1)设需要打气n次,因每次打入的气体相同,故可视n次打入的气体一次性打入,则气体的初状态p1=1.0×105 Pa,V1=V0+nΔV, 末状态p2=5.0×105 Pa,V2=V0, 其中V0=2 dm3,ΔV=0.2 dm3, 由玻意耳定律p1V1=p2V2, 代入数据解得n=40。 [即时训练] (2022·河北唐山期末)如图所示为一个带有阀门K、容积为2 dm3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1×105 Pa、200 cm3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p0=1.0×105 Pa) (2)若上述容器中装的是5.0×105 Pa的氧气,现用它给容积为0.7 dm3的真空瓶充气,使瓶中的气压最终达到符合标准的2.0×105 Pa,则可充满多少瓶? 答案:(2)4瓶 检测·学习效果 1.用打气筒将压强为1 atm的空气打进自行车轮胎内,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,则用这个打气筒要打气(设打气过程中空气的温度不变)(　　) A.5次 B.10次 C.15次 D.20次 C 解析:因为温度不变,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次。 2.现有一个容积为400 L的医用氧气罐,内部气体可视为理想气体,压强为15 MPa,为了使用方便,用一批相同规格的小型氧气瓶(瓶内视为真空)进行分装,发现恰好能装满40个小氧气瓶,分装完成后原医用氧气罐及每个小氧气瓶内气体的压强均为3 MPa,不考虑分装过程中温度的变化,则每个小氧气瓶的容积为(　　) A.20 L B.40 L C.50 L D.60 L B 点击进入 巩固 限时训练 (2)利用理想气体的状态方程的推广形式。 根据=C可得=++…+,可用于分析气体的分与合的问题。 (3)利用密度方程。 根据=,结合V=,可得=,等温变化可得=,等压变化可得ρ1T1=ρ2T2,这些公式既可用于定质量问题也可用于变质量问题。 解析:方法一　变质量转化为定质量　由题意可知气体的加热过程为等容变化,T0=(273+7) K=280 K, T1=