专题75 有关理想气体的变质量问题、与热力学第一定律结合问题-【鼎力高考】2024年高考物理一轮复习热点重点难点夯练与提升

2024年高考物理一轮复习热点重点难点夯练与提升 专题75 有关理想气体的变质量问题、与热力学第一定律结合问题 特训目标 特训内容 目标1 充气问题（1T—3T） 目标2 抽气问题（4T—6T） 目标3 灌气问题（7T—9T） 目标4 漏气问题（10T—12T） 目标5 与热力学第一定律结合问题（13T—15T） 【特训典例】 1、 充气问题 1．水枪是一种常见的小玩具，一般的气压式水枪储水罐示意图如图，从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口，扣动扳机将阀门K打开，水即从枪口喷出。若初始时水枪内气体压强为120kPa，气体体积1L，现从储水罐充气口压入气体，压入气体的压强为100kPa，压气过程中水枪内气体温度等于环境温度27℃，并保持不变，压气完成后玩具水枪内气体体积还为1L，气体的压强为240kPa，气体可看作理想气体。求： （1）压入气体的体积； （2）压气后，当环境温度降为7℃，经过足够长的时间，内部气体压强为多少。 2．如图所示，总体积为V的圆柱形汽缸中，有一个厚度不计的轻质活塞，活塞横截面积为S，与汽缸壁之间可以无摩擦滑动。在温度为，大气压强为的环境中，用活塞密封一定质量的空气，并在活塞上放一个质量为m的重物，系统达到平衡状态后，系统的体积为，并与环境温度相同。为使活塞升至汽缸顶部，现用一个打气筒对汽缸充气，打气筒一次可以把一个标准大气压下体积为的空气充入汽缸。（空气看作理想气体，） （1）在缓慢充气的情况下，缸内气体温度不变，求至少充气多少次才能使活塞升至汽缸顶部？ （2）在快速充气的情况下，缸内气体来不及散热，且每次充气可以使缸内气体温度升高，求至少充气多次次才能使活塞升至汽缸顶部？    3．如图所示为木工师傅使用的一种自带钢气罐的空气压缩机，气罐有自动过压排气保护气阀，其原理可以简化为一个内截面积为S的竖直管子上盖着一个气帽，当罐内气体对气帽的压力大于F0时，会顶起气帽自动排气减压，同时气泵停止工作，以保持罐内压强稳定。已知气罐容积为V，最初气罐内压强为一个大气压强p0，气泵活塞压缩一次能把压强为p0、体积为V0的空气压进气罐内，空气视为理想气体，忽略充气、排气过程中的温度变化，求： （1）气泵活塞至少经过多少次压缩才能使气罐内气体压强达到最大； （2）木工师傅利用压缩气体提供动力使用气钉枪装修时，每次气钉枪放气来有效击打钉子需要气体压强不低于p'，否则气钉枪不能有效工作，而且气泵会重新自动启动进行压气，则在气泵重新自动启动前留在气罐内气体的质量与气罐内压强最大时气体质量之比为多少? 2、 抽气问题 4．如图所示，现用活塞式抽气机对容器抽气，M、N均为单向工作阀门，当活塞下压时，阀门M关闭，打开N，上面抽气机气缸中的气体排出；当活塞上提时阀门M打开，N关闭，抽气机对容器抽气。已知上面气缸内的有效抽气容积为，下面容器的容积为，活塞的横截面积为S，初始时封在容器中的气体压强为，外界大气压强也为，活塞位于最下端，不计活塞的重力和抽气机与气缸壁的摩擦力，抽气过程慢进行且气体温度稳定保持不变，求： （1）第一次抽气过程中手对活塞拉力的最大值； （2）抽气6次后容器中剩余气体的压强。 5．如图所示，B和C分别是打气筒和抽气筒（两者内部最大容积均为），各自通过带阀门的细管与容积为V= 10 dm3的容器A连通，开始时，阀门K1和K2关闭，A内气体压强等于外界大气压。每次打气时，打气筒可将体积、压强等于外界大气压p0的空气打入容器A内；每次抽气时，相当于将容器A内的气体等温膨胀到体积为（）后，再将抽气筒内的气体排出到大气里。忽略打气和抽气时气体的温度变化和连接管的容积，空气可认为是理想气体。问∶ （1）打气时，打开阀门K1、关闭阀门K2，若要容器A中气体压强增大到，应打气多少次？ （2）关闭阀门K1、打开阀门K2，对容器A （压强为）抽气，要使A内的压强低于，至少抽气多少次？ （如有需要， 取lg2=0.301、 lg10=1、 lg 10.5=1.0211） 6．如图所示，小明用仪器测一质量为1 kg的生肖摆件的密度。已知密闭容器的容积为1 000 cm3，抽气筒的容积为200 cm3，把生肖摆件放入密闭容器，抽气筒与密闭容器通过单向阀门相连，活塞从抽气筒的左端向右移动到右端的过程中，阀门开启，密闭容器内的气体进入抽气筒，活塞从右端向左移动到左端过程中，阀门关闭，抽气筒内活塞左侧的气体被排出，完成一次抽气过程。开始时密闭容器内空气压强为105 Pa，抽气一次后，密闭容器内气体压强为8×104 Pa，抽气过程中气体的温度不变，气体可视为理想气体，求： （1）生肖摆件的密度； （2）抽气10次后，密闭容器内剩余气体和抽气前气体质量的比值。    3、 灌气问题 7．装有氧气的导热大钢瓶