第二章 专题探究三 变质量问题-【学霸黑白题】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第三册（人教版2019)

专题探究三 变质量问题 黑题专题强化 限时：45min 题型1等温变化中的变质量问题 4.(2024·湖南长郡中学二模)（多选）如图所 1.自行车轮胎正常气压约为大气压强P%的4 示，喷洒农药用的某种喷雾器，其药液桶的总 倍，一同学骑自行车上学时，发现自行车轮胎 容积为14L,装入药液后，封闭在药液上方的 气压大约只有1.5po,于是用家里容积为 空气体积为2L,气压为1atm.打气简活塞每 10cm3的圆柱形打气筒给自行车轮胎充气.已 次可以打进气压为1atm、体积为0.2L的空 知自行车轮胎的容积为80cm3,打气过程中气 气.不考虑环境温度的变化在打气n次后，药 体温度不变，为使轮胎内气体的压强达到正 液上方的气体压强增大到5atm,在药液上方 常值，该同学至少要打气的次数为( 的气体压强达到5atm时停止打气，并开始向 A.16 B.20 C.24 D.36 外喷药，当喷雾器不能再向外喷药时，筒内剩 2.容积V=10L的钢瓶充满氧气后，压强p= 下的药液还有V升，则n、V的值为 20atm,打开钢瓶盖阀门，让氧气分别装到容 积为V。=5L的小瓶子中去，若小瓶子已抽成 真空，分装到小瓶子中的氧气压强均为P。= 2atm.在分装过程中无漏气现象，且温度保持 不变，那么最多可装的瓶数是 A.n=40 B.n=60 C.V=10 D.V=4 ( A.2瓶 B.18瓶 C.10瓶 D.20瓶 题型2等压、等容变化中的变质量问题 3.活塞式真空泵的工作 5.(2024·山东潍坊二模)（多选）瓷器是“泥琢 自动网门 原理如图所示，抽气 密闭客器 活塞 火烧”的艺术，是古人智慧的结晶.如图所示， 活塞杆 筒与被抽密闭容器通 气窑是对陶瓷泥坯进行升温烧结的一种设备 过自动阀门相连，当 抽气筒 某次烧制前，封闭在窑内的气体压强为P。,温 活塞从抽气筒的左端向右移动到右端的过程 度为27℃，当窑内气压达到3。时，气窑上方 中，阀门自动开启，密闭容器内的气体流入抽 的单向排气阀开始排气，使气窑内气体压强 气筒，活塞从右端向左移动到左端的过程中， 保持3印。不变，窑内气体温度逐渐升高至 阀门自动关闭，抽气筒内活塞左侧的气体被 1227℃后保持不变，连续烧制8~10小时.下 排出，即完成一次抽气过程，如此往复，密闭 列说法正确的是 容器内的气体压强越来越小，若密闭容器的容 积为V,抽气筒的容积为0.05V,抽气前密闭容 器内气体的压强为P抽气过程中气体的温度 不变，若第1次抽气过程中被抽出的气体质量 为m1;第2次抽气过程中被抽出的气体质量 A.单向排气阀开始排气时，窑内气体温度为 为m2,则 ( 91℃ A.m2:m1=20:21 B.m2:m1=1:21 B.单向排气阀开始排气时，窑内气体温度为 C.m2:m1=19:20 D.m2:m1=1:1 627℃ 选择性必修第三册·RJ黑白题26 C.本次烧制排出气体的质量与原来气体质量8.(2024·山东济南二模)青藏高原上海拔 之比为2：3 4000m时，大气压强为6.3×10Pa.某游客在 D.本次烧制排出气体的质量与原来气体质量 此出现了高原反应，随即取出一种便携式加 之比为2：5 压舱使用如图所示，该加压舱主要由舱体、气 6.我国部分地区有放孔明灯祈福的习俗，如图所 源箱组成.已知加压舱刚取出时是折叠状态， 示为一圆柱形孔明灯，下端开口，其底面面 只打开进气口，气源箱将周围环境中体积为 积S=0.52m2,高h=1.0m,灯体的质量m= 15m3的空气输入到舱体中，稳定后，舱内空气 0.13kg,将灯体固定，加热灯内气体，当温度 新鲜，且气压不变，温度维持在27℃，病人在 由7℃升至77℃时，重力加速度取10m/s2, 舱内的高压环境中吸氧充气后的加压舱舱体 常压下7℃空气密度p=1.3kg/m3,求： 可视为长2.1m、底面积1m的圆柱体，舱内 (1)灯内逸出气体的质量与加热前灯内气体 外气体均可视为理想气体，舱外环境温度保 的质量之比： 持-3℃不变 (2)灯体解除固定，灯内温度升高到多少孔明 (1)求稳定后舱内气体的压强： 灯能升空？（保留一位小数） (2)该游客在舱内治疗一段时间后情况好转， 他改设2.0×10Pa、27℃的新模式，加压 舱会自动充气、放气，当将周围环境中 1m的气体充人加压舱后达到了新模式， 求这个过程中放出气体质量与进入气体 质量之比 题型3利用理想气体状态方程解决变质量 问题 7.“早穿皮袄午穿纱，抱着火炉吃西瓜”，形容我 国新疆吐鲁番昼夜温差大的自然现象，利用 这一特点可以制作品质优良的葡萄干现有一 葡萄晾房四壁开孔，如图，房间内晚上温度 7℃，中午温度升为37℃，假设中午大气压强 比晚上减小7%，则中午房间内逸出的空气质 量与晚上房间内空气质量之比为 ( 4 3 A B. 25 21 C. D. 31 28 第二章黑白题27专题探究二理想气体状态变化图像问题 有Mg+pBTR=PTR,解得Pg=Po Mg ,选项B正确：C气 TR 专蹈化 体在状态B时活塞处于顶端，B到C为等容变化，有= Pc 1.A解析：A.过程②中气体的温度不变，根据等温变化pV=C 可知，压强变大，体积减小，故A正确：B.由理想气体状态方 3Po 3Mg 程得P,-2p,上 3,解得Pc二22rR2 ,选项C错误：D.气体从状态B ,+272,+273可得，>，故B错误；C.过程①为等 到C为等容变化，有=，解得T。=PT, 4,选项 Ta Te 压变化，由 +2732+27万可知，状态a和状态6的体积不 D正确.故选BD. 是2倍关系，故C错误：D.状态a和状态b气体压强相同 7A解斩：根据理想气体状态方程学=C,变形得p=1,可 但b状态温度更高，分子动能更大，故单位时间内对器壁的 知a→b为等容变化；由题图知，b+c为等温变化，c→a为等 碰撞次数要少，故D错误故选A 压变化，故A符合题意 2.D解析：此气体在0℃时，压强为标准大气压，所以此时它 8.D解析：设管内气体的压强为p、体积为V,水银柱的长度 的体积应为22.4×0.3L=6.72L由题中图线可知，从压强为 P%到A状态，气体做等容变化，A状态时气体体积为6.72L, 为h,转过的角度为0，则p=po-Pacos.当0增大时，cos0减 小，封闭气体的压强增大、体积减小、温度不变.A.根据理想 温度为(127+273)K=400K,从A状态到B状态为等压变 化，B状态的温度为(227+273)K=500K根据盖-吕萨克定 气体状态方程=C可得V=S7,压强增大，？-T图像中斜 吃之 _V,T8_6.72×500 =8.4L故选D T4400 率应该减小，故A错误：B根据理想气体状态方程=C可 3.D解析：A.V-T图像中，A与B的连线是一条过原点的倾 斜直线，为等压线，所以Pu=Pg,温度升高，T<Tg,故A错误； 得p=号1，气体体积减小，p-T图像的斜率应增大，故B错 BC.由图像可知，B到C的过程中，体积不变，即Va=Vc,而 C 温度降低，即T,>。,由查理定律号=C可知p>pc,压强变 误，C根据理想气体状态方程=G可得p=C1,温度不 变，压强增大，图中箭头方向反了，故C错误；D.p-V图像的 小，故BC错误：D.由图像可知，由C到D的过程中，温度不 等温线为双曲线的一支，由于封闭气体的压强增大、体积诚 变，即Te=T。,而体积变小，即Vc>Vo,由玻意耳定律pV=C 小、温度不变，故D正确.故选D. 可知Pep,故D正确.故选D. 9.B解析：从状态A到状态B过程中，气体等温压缩，体积减 4.AD 解析：根据P =C,则V=S7,则T图像上某点与原 小，压强增大，温度不变，从B到C,气体等压降温，温度降 低，体积减小，压强不变，从C到D过程中，气体等温膨胀， 点连线的斜率与压强成反比.A.因点与原点连线的斜率小 体积变大，压强减小，且D状态的压强恢复为原A状态的压 于d点与原点连线的斜率，可知状态e压强大于状态d压 强，故选B. 强，即从状态©到状态d的过程中，压强一直减小，选项A正 确：B.从状态d到状态a的过程中，图像上各点与原点连线 专题探究三变质量问题 的斜率先增大后碱小，则压强先诚小后增大，选项B错误： C.从状态a到状态b的过程中，图像上各点与原点连线的 果题 专题强化 斜率减小，则压强增大，选项C错误：D.从状态b到状态c的 1.B解析：打气过程气温不变，设打了n次，此时胎内气体压 过程中，各点与原点连线的斜率先减小后增大，则压强先增 强为4po,根据玻意耳定律有1.5poV+poV。=4pV,解得n= 大后诚小，选项D正确.故选AD. 20.故选B. 5.A解析：A.由图像可知，a→b过程，气体压强减小而体积2.B解析：根据题意，设分装后气体的体积为V1,由玻意耳定 增大，气体的压强与体积倒数成正比，则压强与体积成反比， 律有pV=PV1,解得V,=100L,则最多可装的瓶数是n= 气体发生的是等温变化，故A正确，B.由理想气体状态方程 Vi-V 可知：pV=CT,由图示可知，连接O点与b→C图线上的点的 =18,故选B. V。 直线的斜率逐渐变大，所以6→℃过程温度升高，压强增大， 3.A解析：设完成第一次抽气后，密闭容器内的压强为P,根 体积也增大，故B错误；C.由图像可知，c→d过程，气体压强 PoV ?不变面体积V变小，由理想气体软态方程学-G可知，气体 据等温变化规律有pV=pm(V+0.05),解得p=40.O5 Po 温度降低，故C错误；D.由图像可知，d→a过程，气体体积V 设完成第二次抽气后，密闭容器内的压强为P2,根据等 1.05 不变，压强p变小，由理想气体状态方程=C可知，气体温 温变化规律有p,V=p,(V+0.05),解得p-40.05V1.0 P1 度降低，故D错误.故选A 2h3h 6.BD解析：A.气体从状态A到B为等压变化，有 。T 解 5,则第二次抽出气体的质量与第一次抽出气体质量的 Po 得T,=号，选项A错误：R汽缸悬挂后处于平衡状态， 比为%_色-20 %B2放选A 选择性必修第三册·RJ黑白题10 4.AD解析：AB.在用打气筒向喷雾器内打气的过程中，把原 来喷雾器里的空气和打气次所打入的空气作为研究对象， 限影理组气体软态方程有学-学部得=035 其质量和温度不变，遵循玻意耳定律对于这部分空气，初、 末状态的压强和体积分别为p,=1atm、V,=(2+0.2n)LP2= 放出气体质量与进人气体质量之比等于体积之比些”" m人V 5am、V2=2L根据玻意耳定律得p,V,=p,V2,将各已知量代 3.5 =10:1. 人上式可解得n=40,故A正确，B错误；CD.对于打气结束 0.35 时喷雾器中所有的空气，在喷雾器向外喷药的过程，质量和 第4节 固体 温度也不变，其初态压强和体积分别为P2=5atm、V2=2L, 末态压强和体积分别为P,=1atm、Y,再根据玻意耳定律得 白题 P2V2=P,V,将各已知量代入上式可解得V,=10L,筒内剩下 1.C 的药液还有V=V章-V,=(14-10)L=4L,故C错误，D正确. 2.C解析：AB.品体有确定的熔点，石英是单品体，有确定的 故选AD 熔点，故AB错误：C.组成晶体的微粒，按照一定的规律排 Po 3Po 列，具有空间上的周期性，故C正确：D.由题意知，石英晶体 5BD解析：AB.根据等容变化有(27+23)K+273x单 具有各向异性的压电效应，但导热性不一定具有各向异性， 向排气阀开始排气时，窑内气体温度为t=627℃，故A错 故D错误故选C 误，B正确；CD.排气后气窑内气体压强保持3p,不变，根据 3.D V+V 4.D解析：同种元素原子可以按照不同结构排列，即具有不 等压变化有(627+273)K127+273)K,由于密度相同，则 同的空间点阵，物理性质不同，如石墨和金刚石的密度、机械 本次烧制排出气体的质量与原来气体质量之比为m': 强度、导热性、导电性、光学性质等都有很大的区别，故D正 m=V:(V+V),得m':m=2:5,故C错误，D正确故选BD. 确，ABC错误 6.(1)1:5(2)73.7℃ 5.D解析：AB.石墨、石墨烯都是单品体.石墨与石墨烯等都 解析：(1)加热前气体的温度为T,=(273+7)K=280K,加热 是碳元素的单质，它们互为同素异形体，故AB错误；C.石 墨、石墨烯的物理性质都表现为各向异性，故C错误：D.他 后的气体温度为T2=(273+77)K=350K,设圆柱形孔明灯 们是通过物理变化的方法获得石墨烯的，故D正确.故选D. 的体积为V,逸出的气体的体积为△V1,对剩余气体的体积， 果题应用提优 根据盖-昌萨克定律得上4业。 一同温同压下，气体的质量 1.C解析：A.单晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不相 同，因此才会出现各向异性，A错误：B.单晶体有规则的几 比等于体积比，所以逸出的气体与加热前的质量比为。 何形状和各向异性，而多晶体没有规则的几何形状，也不具 mo 备各向异性，B错误：C.晶体熔化时吸收热量，虽然温度不 兰，解弹二-专（②）灯上升的临界条件是灯体的重力和 变，但内能增加，C正确：D.由同一种化学成分形成的物质 mo 也可能是以混合物的形式存在，D错误故选C 内部气体的重力之和等于浮力，所以排出的气体的重力等于 2.B解析：AB.由题图可知.该合成云母中所含分子在三维空 灯体的重力.设加热到4后排出的气体的体积为△V2, 间中呈规则、周期性排列，是晶体，具有一定的几何外形，具 P·△V2=m,对剩余气体的体积根据盖-吕萨克定律得 有固定的熔点，故A错误，B正确：C.组成物质的分子、原子 273+,根据题意得V=%,解得5=73.7℃ V-△V2V 或离子并不是静止不动的，他们在不停地振动，题图中所画 的点是他们振动的平衡位置，故C错误：D.由于该云母片在 7.A解析：设房间的体积为V,晚上压强为P,则在中午和晚上 熔化石蜡过程中表现的导热性能的各向异性，可以判断该云 时有 p'0.93p(+△ (273+7)K(273+37)K ,解得4=4 ，中午房间内逸 母为单品体，故D错误故选B. 3.CD解析：A.传统金属是多品体，有固定的熔点，故A错 出的空气质量与晚上房间内空气质量之比，”：头 误：B.金属玻璃是非品体，内部的原子排列是不规则的，故 44p25,故 B错误；C,金属玻璃是非晶体，它的物理性质其有各向同 选A 性，故C正确：D.晶体与非晶体在一定条件下可以相互转 8.(1)5×103Pa(2)10:1 化，故D正确.故选CD. 解析：(1)将体积为V。=15m3,压强P,=6.3×10Pa,温度4.D解析：A固体甲的ab段表示熔化的过程，温度保持不 T。=270K的大气注入舱体，舱内气体温度T1=300K,体 变，因此一定是品体，而固体乙在整个升温的过程中，没有固 积V=S=21m,根据理想气体状态方程。P, 定的熔点，因此一定是非晶体，A错误：B.如果固体甲是多 T。T1 晶体，也没有确定的几何外形，B错误：C.如果甲是多晶体， 解得舱内气压p1=5x10Pa: 则不表现为各向异性，C错误：D.同种化学成分，有时可以 形成品体，有时也可以形成非品体，D正确故选D. (2)舱内温度T,=300K不变，新气压P2=2×103Pa,充人气 5.C解析：CD.若A、B两点的温度变化不同，说明薄片具有各 体体积V3=1m3,压强Po=63×10Pa,温度T,=270K, 向异性，则薄片一定为晶体，故C正确，D错误：AB.若A、B 根据理想气体状态方程有，坐.巴上，P上 了+，解得 两点的温度变化相同，说明薄片具有各向同性而根据晶体 与非品体的特性规律，单晶体具有各向异性，非品体与多晶 5.6m3 体具有各向同性，因此，薄片既有可能为非晶体，也有可能为 排出舱体的气体体积△V=V2-V1=3.5m3, 多品体.故AB错误故选C. 参考答案与解析黑白题11