第2章 专题探究3 变质量问题-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（人教版）

专题探究二理想气体状态变化图像问题 黑题专题强化 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 程得P、2,儿 得。+2732，+273，可得V,>火，故B错误；C.过程①为等 V。 +2732+273可知，状态a和状态b的体积不 V 压变化，由 是2倍关系，故C错误；D.状态a和状态b气体压强相同， 但b状态温度更高，分子动能更大，故单位时间内对器壁的 碰撞次数要少，故D错误.故选A. 2.D解析：此气体在0℃时，压强为标准大气压，所以此时它 的体积应为22.4×0.3L=6.72L由题中图线可知，从压强为 Po到A状态，气体做等容变化，A状态时气体体积为6.72L, 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 Vi VpVaT'B_6.72x500 律得 L=8.4L.故选D. T4400 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PA=Pg,温度升高，T4<Tg,故A错误； BC.由图像可知，B到C的过程中，体积不变，即Va=Vc,而 温度降低，即T>T。,由查理定律=C可知Pa>Pc,压强变 小，故BC错误：D.由图像可知，由C到D的过程中，温度不 变，即T。=To,而体积变小，即Vc>Vo,由玻意耳定律pV=C 可知Pc<po,故D正确故选D. 4.AD解析：根据光-C,则V=CT,则V-T图像上某点与原 点连线的斜率与压强成反比.A.因c点与原点连线的斜率小 于d点与原点连线的斜率，可知状态c压强大于状态d压 强，即从状态c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 的斜率先增大后减小，则压强先减小后增大，选项B错误； C.从状态α到状态b的过程中，图像上各点与原点连线的 斜率减小，则压强增大，选项C错误：D.从状态b到状态c的 过程中，各点与原点连线的斜率先减小后增大，则压强先增 大后减小，选项D正确.故选AD 5.A解析：A.由图像可知，a→b过程，气体压强减小而体积 增大，气体的压强与体积倒数成正比，则压强与体积成反比， 气体发生的是等温变化，故A正确，B.由理想气体状态方程 可知：pV=CT,由图示可知，连接0点与b→c图线上的点的 直线的斜率逐渐变大，所以b+c过程温度升高，压强增大。 体积也增大，故B错误；C.由图像可知，c→d过程，气体压强 p不变而体积V变小，由理想气体状态方程心=C可知，气体 温度降低，故C错误；D.由图像可知，d→a过程，气体体积V 不变，压强p变小，由理想气体状态方程C可知，气体温 度降低，故D错误故选A 6BD解析：A气体从状态A到B为等压变化，有T元， 得7。=子，选项A错误，且光缸悬挂后处于平衡状态， 选择性必修第三册·RJ 有Mg+pBTR=PoTR,解得PB=po ,选项B正确；C.气 体在状态B时活塞处于顶端，B到C为等容变化，有 Pc PA_2 3p0_3Mg,选项C错误；D.气体从状态B p。3,解得Pc二22mR2多 到c为容#变化，有院先解得1-片1，=号选项 9 D正确.故选BD. 7.A解析：根据理想气体状态方程叱=C,变形得p=1,可 知a→b为等容变化；由题图知，b→c为等温变化，c→a为等 压变化，故A符合题意 8.D解析：设管内气体的压强为p、体积为V,水银柱的长度 为h,转过的角度为6，则p=Po-Pxcos6.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 气体状态方程y=C可得V=,压强增大，？-T图像中斜 率应该减小，放A锖误：R根据理想气体状态方程)=C可 q浮￥鼾四率楼翎园L-d7御雠与L。=d 误，C根据理想气体状态方程y=G可得刀-=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 等温线为双曲线的一支，由于封闭气体的压强增大、体积减 小、温度不变，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 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， 体积变大，压强减小，且D状态的压强恢复为原A状态的压 强故选B. 专题探究三变质量问题 黑题专题强化 1.B解析：打气过程气温不变，设打了n次，此时胎内气体压 强为4po,根据玻意耳定律有1.5poV+npoV=4poV,解得n= 20,故选B. 2.B解析：根据题意，设分装后气体的体积为V1,由玻意耳定 律有pV=pV,解得V,=100L,则最多可装的瓶数是n= V-V 18,故选B. 3.A解析：设完成第一次抽气后，密闭容器内的压强为P1,根 据等温变化规律有p,V=p,(V+0.05V),解得p1=+0.05V Pov s设完成第二次抽气后，密闭容器内的压强为，根据等 P1 温变化规律有p,V=P,(V40.05V,解得P+0.05v1.05 1,5,则第二次抽出气体的质量与第一次抽出气体质量的 Po 比为%_-20 mP,放选A 黑白题10 4.AD解析：AB.在用打气简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， 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= 5atm、V2=2L.根据玻意耳定律得p,V,=p2V2,将各已知量代 入上式可解得n=40,故A正确，B错误；CD.对于打气结束 时喷雾器中所有的空气，在喷雾器向外喷药的过程，质量和 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、V,再根据玻意耳定律得 P2V2=P3V,将各已知量代人上式可解得V3=10L,筒内剩下 的药液还有V=V容-V3=(14-10)L=4L,故C错误，D正确. 故选AD. Po 3p0 5.BD解析：AB.根据等容变化有(27+273)K(+273)K,单 向排气阀开始排气时，窑内气体温度为t=627℃，故A错 误，B正确：CD.排气后气窑内气体压强保持3p。不变，根据 V+V 等压变化有(627+273)K127+273)K,由于密度相同，则 本次烧制排出气体的质量与原来气体质量之比为m': m=V:(V+V),得m':m=2:5,故C错误，D正确.故选BD. 6.(1)1:5(2)73.7℃ 解析：(1)加热前气体的温度为T,=(273+7)K=280K,加热 后的气体温度为T2=(273+77)K=350K,设圆柱形孔明灯 的体积为V,逸出的气体的体积为△V,,对剩余气体的体积 根据盖-吕萨克定律得 同湿同压下，气体的质量 V-AV V 比等于体积比，所以逸出的气体与加热前的质量比为A心。 mo ,解得4n △V1 mo =5(2)灯上升的临界条件是灯体的重力和 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 灯体的重力.设加热到3后排出的气体的体积为△V2, p·△V2=m,对剩余气体的体积根据盖-吕萨克定律得 V-△V2V T1273+ -,根据题意得V=Sh,解得t3≈73.7℃ 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 时有 pV0.93p(V+△V) 7273+7)K273+37)K解得AV=2中午房间内逸 出的空气质最与晚上房同内空气质量之比0云故 选A. 8.(1)5×105Pa(2)10:1 解析：(1)将体积为V。=15m3,压强Po=6.3×10Pa,温度 T。=270K的大气注入舱体，舱内气体温度T1=300K,体 积V=S=2.1m',根据理想气体状态方程P_P T。Ti 解得舱内气压p1=5×103Pa: (2)舱内温度T,=300K不变，新气压p2=2×103Pa,充入气 体体积V3=1m3,压强p=6.3×10Pa,温度T,=270K 根据理想气体状态方程有兰+%解得 T 5.6m3, 排出舱体的气体体积△V=V2-V1=3.5m3, 参考答案与解析 根据理想气体状态方程有_P,,解得，=0,35m, T。T, 放出气体质量与进入气体质量之比等于体积之比”_" m人V 3.5 =10:1. 0.35 第4节 固体 白题基础过关 1.C 2.C解析：AB.晶体有确定的熔点，石英是单晶体，有确定的 熔点，故AB错误：C.组成晶体的微粒，按照一定的规律排 列，具有空间上的周期性，故C正确：D.由题意知，石英晶体 具有各向异性的压电效应，但导热性不一定具有各向异性， 故D错误故选C. 3.D 4.D解析：同种元素原子可以按照不同结构排列，即具有不 同的空间点阵，物理性质不同，如石墨和金刚石的密度、机械 强度、导热性、导电性、光学性质等都有很大的区别，故D正 确，ABC错误 5.D解析：AB.石墨、石墨烯都是单晶体石墨与石墨烯等都 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 们是通过物理变化的方法获得石墨烯的，故D正确.故选D. 黑题应用提优 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 何形状和各向异性，而多晶体没有规则的几何形状，也不具 备各向异性，B错误：C.晶体熔化时吸收热量，虽然温度不 变，但内能增加，C正确；D.由同一种化学成分形成的物质 也可能是以混合物的形式存在，D错误.故选C 2.B解析：AB.由题图可知，该合成云母中所含分子在三维空 间中呈规则、周期性排列，是晶体，具有一定的几何外形，具 有固定的熔点，故A错误，B正确；C.组成物质的分子、原子 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 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 母为单晶体，故D错误故选B. 3.CD解析：A.传统金属是多晶体，有固定的熔点，故A错 误：B.金属玻璃是非晶体，内部的原子排列是不规则的，故 B错误；C.金属玻璃是非晶体，它的物理性质具有各向同 性，故C正确；D.晶体与非晶体在一定条件下可以相互转 化，故D正确.故选CD 4.D解析：A.固体甲的αb段表示熔化的过程，温度保持不 变，因此一定是晶体，而固体乙在整个升温的过程中，没有固 定的熔点，因此一定是非晶体，A错误；B.如果固体甲是多 晶体，也没有确定的几何外形，B错误：C.如果甲是多晶体， 则不表现为各向异性，C错误：D.同种化学成分，有时可以 形成晶体，有时也可以形成非晶体，D正确.故选D. 5.C解析：CD.若A、B两点的温度变化不同，说明薄片具有各 向异性，则薄片一定为晶体，故C正确，D错误：AB.若A、B 两点的温度变化相同，说明薄片具有各向同性.而根据晶体 与非晶体的特性规律，单晶体具有各向异性，非晶体与多晶 体具有各向同性，因此，薄片既有可能为非晶体，也有可能为 多晶体.故AB错误故选C. 黑白题11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1.5p。,于是用家里容积为 空气体积为2L,气压为1atm.打气筒活塞每 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 自动阀门 原理如图所示，抽气 密闭容器 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 抽气筒 过自动阀门相连，当 某次烧制前，封闭在窑内的气体压强为Po,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。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6.3×104Pa.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1m2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2.0×103Pa、27℃的新模式，加压 舱会自动充气、放气，当将周围环境中 1m的气体充入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 气源箱 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 3 A B. D. 25 21 ·31 28 第二章黑白题27