专项突破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）

V1=n,吸人氧气的分子数N=V,解得N=5.25×102 5.(1)4×102个(2)3×10-9m 解析：(（1)设鼠气的物质的量为，则n=出，氙气分子的总 数：N=PVN=a6I03 -×6×1023个≈4×102个； 0.131 (2)每个分子所占的空间为%=N,设分子间平均距离为口 3p3M30.131 则有%=a,则a√N√N"√60x6x10m=3x 10-9m. 专项突破2理想气体的图像问题 1.A 2.B解析：AB.由于题图为理想气体等温变化曲线，由玻意耳 定律可得p,出，=pce,而S=之A出，S=Pe,即S,= S2,A错误，B正确；CD.由于题图为理想气体等温变化曲线， TA=Tc,则气体内能E1=E2,CD错误故选B. 3.B解析：A.d→a过程中其体积随热力学温度变化的图像是 过原点的直线，气体压强不变，则有Pa=p。,故A错误；B.c→d 过程中，温度不变，根据玻意耳定律可知，体积增大，压强减 小，则有pa<p。,所以有p。<印。，故B正确；C.d→a过程中气体 压强不变，温度升高，根据气体压强微观意义可知，在单位时 间单位面积上碰撞容器壁的气体分子数减少，故C错误； D.bc过程气体体积随热力学温度变化的图像是过原点的 直线，为等压变化，故D错误故选B。 4B解析：由必=C,即p=T可知a-6,c一d都是等容变 化，且图像上的点与原点的连线斜率越大，气体体积越小，即 bc过程中气体体积不断减小，da过程中气体体积不断增大， 故B正确. 5C解折：L根据理想气体状态方程%=C,可得T=光，则 在6软态有在e态有2识故 C b、c两个状态气体温度相同，A正确；BC.由图像可知，bc过 程气体压强p与体积V的乘积pV先增大后减小，由理想气 体状态方程兴-C可知，气体鼠度了先开高后降低，B正确， C错误：D.ab过程中，体积不变，压强增大，根据查理定律有 会一会所以山过程中，温度升高，分子平均动能增大，在单 位时间内气体分子对单位器壁面积的平均作用力增大，D正 确.本题选错误的，故选C. 6.D解析：设活塞面积为S,初始时大气压强为P,对活塞受 力分析，有mgn,S=pS,解得气体压强p,=p+学在活塞与 卡口接触前，活塞受力不变，气体做等压变化，当活塞与卡口 接触后，气体体积不变，继续加热气体，温度升高，由理想气 体状态方程可知压强增大，故整个过程气体先等压膨胀，再 等容升压，图甲气体一直等压膨胀，错误；图乙气体先等压膨 胀，再等容升压，正确：图丙气体先等压压缩，再等容升压，错 误；图丁气体先等压膨胀，再等容升压，正确故选D. 7.C解析：AB.根据图像可知A一8，压强不变，即分不变，故 参考答案与解析 此时V-T图像为一条过原点的倾斜直线：同时此时体积在 减小，温度在降低，AB错误；CD.根据图像可知C→A,体积 不变，即号不变，故此时-T图像为一条过原点的倾斜直 线；同时压强在增大，温度在升高；由图像可知B一→C过程中 图线为直线，此时p少乘积无增大后减小，根那yC可知此 时温度先增大后减小，C正确，D错误故选C 8.(1)等压变化200K(2)见解析 解析：(1)从题图甲可以看出，A与B连线的延长线过原点， 所以A一→B是一个等压变化，即P4=Pg根据盖-吕萨克定律可 T-To VATe-0.6 得=六所以T, ,_0.4x300K=200K (2)由题图甲可知，B→C是等 1p/×105Pa) 容变化，根据查理定律得P= 2.0 1.5 1.0 光所以p, Tc400 ×1.5×0.5 10Pa=2.0×105Pa,则可画出 01234T(×102K) 状态A→B→C的p-T图像如图所示. 专项突破3变质量问题 1.D解析：设轮胎的容积为V。,充入一个大气压的体积为V, 根据玻意耳定律2.0poV。+poV=2.8poVo,代入数据解得V= 24L,故选D. 2.D解析：设灯笼体积为V,灯未点亮前灯笼内空气质量 为m,大气压强不变，根据盖-吕萨克定律之=片，可得y, ,又mp=p,,可得2=兰=，故选D T P2 VT 3.A解析：设在H=80m的水下筒内气体占据空间的高度为 L,压强为p1,根据平衡条件可得P1=Po+pgH=9po,根据玻意 耳定律有poS%=p,SL,解得L=名A远小于H,忽略筒内气体 变化，所以增加气体后，压强不变，温度不变，增加的气体的 休积为K=(-S-等原来气体的体积为%=6-当，压 入气体的质量与简内原气体质量的比值约为，=8，故选A 4()4062②1.98×10Pa见解析(38 解析：(1)根据玻意耳定律有P1V+PoV人=P2V2,其中V人= △V·t,解得t=40s.(2)再根据玻意耳定律有p2V2=P3V1,解 得P3=1.98×10Pa.空气质量一定，分子个数一定；温度不 变，分子的平均动能不变；体积减小，分子的数密度增大，单 位时间、单位面积上碰撞器壁的分子数增多，导致压强增大， (3)碰撞后球的体积V,=0.9m3,根据理想气体的状态方程 有P,V,P4V4放出空气与剩余空气质量之比=，解 TiT2 得出5 m余281 5.(1)1cm(2)1:19 解析：(1)空载时对车厢与活塞整体受力分析有4p1S= 4pS+Mg,满载时对车厢与活塞整体受力分析有4p2S= 4poS+(M+60mo)g,对气体根据玻意耳定律p1h,S=P2h2S,代 入数据解得h2=19cm,则活塞下降的距离为△h=h,-h2= 1 cm; 黑白题37 (2)设将充入的气体压缩到空载压强P1时，其体积为△V,对 气体根据玻意耳定律有p,(A4y)=P,K,故y_A,则 V Pi 了9充人气体△m与原有气体m,之比为A". △V1 m119 6.(1)1080K(2)13:18 解析：(1)下部分气体N做等温变化，初状态压强为P1=P+ 学，体积为北=，未状态压强为，体积为=子，根据 玻意耳定律有P1V1=P2V2对上部分气体M,当活塞A移动到 最低点时，对活塞A受力分析可得出p吃=P2,初状态：压强为 Po,温度为T。,体积为V。,末状态：压强为p2,温度为T2,体积 为。，根据理想气体状态方程，有，°=分，代人数 据解得T2=3.6T。=1080K.(2)设上部分气体M发生等温变 化，压强回到P。时体积为V3,根据玻意耳定律有PoV3= P,代入数据解得？-P业=3.6，对应释放气体的等效 Po 体积为△V=V,-V。=2.6V。,释放气体△m与原气体质量mo 之比为Am_AV2613 moV33.618 专项突破4活塞汽缸模型 1.D 2.A解析：根据题意可知，设向活塞左侧打气25次后汽缸内 空气的压强为P,左侧气体体积为V,则右侧气体体积 为2-，由玻意耳定律，对左侧气体有n(,）p成。 7 对右侧气体有poV=p(2V-y),联立解得V1=V,p=) 活塞固定后再向活塞右侧打气5次，则p(2V-V)+PoV= p'(2V-V,),p'=7po,故选A. 3.(1)1cm(2)15℃ 解析：(1)根据题意可知，甲图中汽缸内气体的压强为P0,设 乙图中汽缸内的气体压强为P1,则有P1S=mg+PS,解得P1= P,+号=1.05x10Pa,设活塞下降的距离为x,由玻意耳定律 有poSh=p1S(h-x),解得x=1cm; (2)缓慢升高环境温度，气体做等压变化，设升高的温度为 心，由监昌萨克定#可如57，T=+27K,解程 △t=15℃. 4((2)8 解析：(1)设活塞a、b到MN处的距离均为L,气体缓慢降温 至活塞a恰好移到MW处过程，压强不变，根据盖-吕萨克定 律有S.+9)LS,×2 T。 解得T子 (2)初始时，设封闭气体压强为P1,研究a、b两活塞及轻杆 整体有poS。+p1S,+mg+mg=PoS+p1Sa, 设活塞a恰好移动到MN处时，封闭气体压强为P2,研究a、b 两活塞及轻杆整体有PS,+p2S,+mg+mg+mg=poS+p2Sa, 根据玻意耳定律有p1(S+S6)L=p2S,×2L,解得m=gmo 5a)9x10Pa(2)300K(3)9K 选择性必修第三册·RJ 解析：(1)对汽缸进行分析，根据平衡条件有poS=Mgsin0+ p1S,解得p1=9x104Pa; (2)加热过程中，当汽缸与底部挡板之间没有弹力作用，对 活塞与汽缸整体进行分析有。=(M+m)gsin0,解得 x。=2cm,即弹簧的长度不变，则汽缸底部恰好接触到斜面 底端的挡板时气体体积为(L,+L2)S,结合上述，此过程气体 压强不变，根据盖-吕萨克定律有2_（凸+山，） T T. ,解得T2= 300K; (3)弹簧恰好恢复原长时，对活塞分析，根据平衡条件有 poS+mgsin0=p3S,解得p3=1.02×103Pa,根据理想气体状态 方限有么头条得万-19天 T T 专项突破5液柱模型 1.A解析：CD.设大气压强为po,右侧水银柱的高度为h1,则 右侧部分封闭气体的压强P1=po+Pgh1,由于Po和h,均不 变，所以P1不变，CD错误；AB.设左侧气体压强为P2,当左 侧部分气体温度升高时，假设气体体积不变，根据理想气体 状态方程y=C,可知P,增大；由于P,=+Pg,可知变 小，A正确，B错误.故选A, 2.C解析：AB.A、B气体温度同时缓慢升高或降低△T,假设 液面不移动，两部分气体为等容变化，根据号=，可得 4s47 P,两部分气体了P、△T相同，故压强的变化量相同， 所以A、B液面仍相平，故AB错误：CD.打开阀门K缓慢放 出少量水银后，假设两边液面下降后仍相平，根据等温变化 的规律可得LED(+,可得压强为p,。,故初 +h1+ 态气柱长的p'更大，因LB>L4,则p6>pA,所以A的液面高于 B,故C正确，D错误故选C. 3.C解析：设玻璃管的横截面积为S,初始状态下，气体B的 压强pB=Ppo+10cmHg=86 cmHg,由玻意耳定律有pgSB= paSg,又lg-l6=1cm,解得pg=88cmHg,故选C. 4.A解析：活塞下推之前，液柱下端封闭气体的压强P1=Po+ Pgh2=100cmHg,液柱下端封闭气体，根据玻意耳定律可知 p1V1=p2V2,其中V1=25S,V2=20S,联立解得p2=125 cmHg. 活塞下推后，管上部分气体的压强为p3=p2pgh2=100cmg, 对管上部分气体，根据玻意耳定律有poV。=P3V3,其中V。= 60S,V3=LS,联立解得，管上部分气体的长度L=45cm,活塞 下推的距离为h=60.0-L+25.0-20.0(cm)=20.0cm,故选A. 5.(1)480K(2)8.78cm 解析：(1)设玻璃管的横截面积为S,初始状态时，管内理想 气体的状态为p1=po-p4=75-25(cmHg)=50cmHg,T,= 300K,V,=25cm×S, 当水平部分玻璃管竖直时，由于气柱长度不变，管内理想气 体的状态为P2=po+5cmHg=80 cmHg, 设此时温度为I,气体发生等容变化，则有= 代入数据解得T2=480K; (2)当水银全部进入竖直管时，竖直管内理想气体的体积 为V2=[25-5(cm)]×S,气体发生等温变化，对AB段气体根 黑白题38心专项突破3 变质量问题 1.汽车行驶时轮胎的胎压太高或太低都容易 造成安全隐患.某型号轮胎的容积为30L, 充气前内部已有压强为2.0个大气压的空 气（可视为理想气体）.现用充气泵对其充 气，要求轮胎内部压强达到2.8个大气压， 不考虑充气过程气体温度的变化.则需充入 压强为1个大气压的空气的体积为（) A.12LB.16LC.20LD.24L 2.（2024·安徽合肥二模)我国在春节和元宵 节都有挂灯笼的习俗.现代制作的灯笼大多 用铁丝做骨架，外层蒙以纸或纱类等透光 物，内部装有白炽灯夜晚点亮的白炽灯，既 起到照明作用，又能营造出喜庆的节日氛 围若灯未点亮前，灯笼内的温度为T,空气 密度为P,灯点亮一段时间后，灯笼内的温 度升至T2,空气密度为p2不计灯笼体积的 变化，T与T2的单位均为开尔文.若大气压 强不变，则p,与p2之比为 T2-T1 T T T, A. T-T C. D T T 3.如图所示，高度为h的 大气 薄圆筒，某次工作时将 筒由水面上方开口向 …水 下吊放至深度为H= 80m的水下，已知水 的密度为p=1.0×103kg/m3,重力加速度g 取10m/s2,大气压强为po=1.0×105Pa,桶 内空气可视为理想气体且h远小于H,忽略 筒内气体温度的变化和水的密度随深度的 变化，保持H不变，用气泵将空气压入筒 内，使筒内的水全部排出，则压入气体的质 量与筒内原气体质量的比值约为() A.8 B.7 C.6 D.5 O4黑白题物理|选择性必修第三册·RJ 4.游乐场的充气碰碰球是由完全封闭的PVC 薄膜充气而成的，人钻入洞中，进行碰撞游 戏.充气前碰碰球内空气压强为1.1× 105Pa,体积为1.0m3,现用电动充气泵进 行充气，每秒可充入体积为2.2×10-2m3、压 强为1×10Pa的空气.充气结束后发现碰碰 球体积膨胀了10%，压强变为1.8×105Pa, 充气过程温度不变，始终为7℃.认为摄氏 温标所确定的温度t与热力学温度T的关 系是T=t+273K, (1)求充气的时间； (2)在某次碰撞游戏中，碰碰球被压缩了 0.1m3,求压缩后球内空气的压强，并从 微观上解释压强变化的原因（碰撞过程 温度不变)； (3)已知球内空气压强不能超过2×105Pa, 碰撞时最大压缩量为0.2m3.为了保证 在中午27℃的温度下游戏安全，工作 人员需要放出一部分空气，求放出空气 与球内剩余空气质量之比（忽略温度变 化对球内空气体积的影响，碰撞过程温 度不变) 5.（2024·湖北华师大一附中模拟)在我国， 地铁已经成为一种重要的城市交通工具.为 了减轻振动，让乘客更加舒适，地铁车厢使 用了空气弹簧作为支撑.空气弹簧可简化为 一个充有气体的圆柱形密闭汽缸，活塞上 固定有连杆，用于支撑车厢.当车厢有振动 时，汽缸内的气体可以起到缓冲作用.下图 是一节地铁车厢的简化示意图.该车厢质量 为M=28.4吨，一共用4个空气弹簧支撑， 每个空气弹簧的活塞面积为S=1m2.车厢 空载时，活塞到汽缸底部距离为20cm.大气 压强为Po=1.0×10Pa,重力加速度g取 10m/s2.空气弹簧内的气体可以视为理想 气体，且其温度始终不变， (1)若该节车厢某次搭载60名乘客，每名 乘客的平均质量mo按60kg估计，相比 于空载，此次载客车厢下降的距离为 多少？ (2)为了保障乘客上下车安全，车厢设备会 按照载客量调整空气弹簧内的气体质 量，以保证车厢高度不变.为此，此次载 客应该充入空气弹簧内的气体质量与 空载时空气弹簧内原有气体质量之比 为多少？ H 如图所示，在一圆形管道内封闭有理想气 体，用一固定绝热活塞K和质量为m的可 自由移动的绝热活塞A将管内气体分割成 体积相等的M、N两部分.温度都为T。= 300K,上部气体M压强为po=1.0×105Pa, 活塞A产生的压强有"肾-2x10Pa(S为活 塞横截面积).现保持下部分气体N温度不 变，只对上部分气体M缓慢加热，当活塞A 移动到最低点B时（不计摩擦），求： (1)上部分气体的温度； (2)保持上下部分M、N气体温度不变，释 放一部分M气体，稳定后活塞A又回 到了原来的位置，则释放气体质量与M 气体原有质量之比. 进阶突破·专项练05