专题六 气体变质量问题 专项训练 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

**基本信息** 聚焦气体变质量问题，以玻意耳定律和理想气体状态方程为核心，通过实际情境题型构建“变质量→定质量”转化的解题体系，强化科学思维中的模型建构与推理能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础应用|2单选|等温过程玻意耳定律（打气/漏气模型）|气体压强-体积关系→变质量转化为定质量系统| |综合辨析|4多选|分压法分析（玻璃管气柱/气筒循环）|气体状态参量关联→多过程递推与临界条件判断| |实践拓展|3解答|实际场景受力分析+状态方程（文物柜/热气球）|理想气体模型→科学探究与社会责任的应用延伸|

专题六 气体变质量问题 1. 如图所示，某种红酒瓶内的气体体积为V，压强为6p0。拉压一次与红酒塞相连的活塞式开瓶器，可以把体积为，压强为p0的空气打进红酒瓶中，设打气过程气体温度不变，当红酒瓶内的气体压强为8p0时活塞弹出，则用开瓶器开瓶时需要打气的次数为（　　） A．4 B．6 C．8 D．10 2．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。现通过加热丝（未画出）对封闭气体进行加热，使封闭气体的温度升高到，温度升高到后保持不变，打开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质量之比为（　　） A．3：4 B．5：6 C．6：7 D．7：8 二、多选题 3．一个干瘪且不漏气的篮球，球内气体与室温同为、体积为、压强与大气压强同为。球内、外气体均可看作理想气体，现将篮球恢复到原状，球内体积为，下列操作可能的是（　　） A．将篮球放入恒温热水中，水温约为，球内气体压强为 B．将篮球放入恒温热水中，水温约为，球内气体压强为 C．温度不变，给篮球充入体积的外界气体，球内气体压强为 D．温度不变，给篮球充入体积的外界气体，球内气体压强为 4．如图所示为便携式登山氧气瓶，氧气瓶通过细管和上端封闭的细玻璃管相连，玻璃管内用很短的一段水银柱（质量不计）在玻璃管上方封闭了一段气柱，已知标准大气压强为。开始时氧气瓶内氧气压强为，上方封闭气柱长度为8cm，随着氧气的使用，水银柱逐渐下降，通过下降的距离可以读出氧气瓶内剩余氧气的质量与原来氧气质量的比值。使用一段时间后，发现水银柱下降了4cm，使用过程中环境温度不变，则此时（　　） A．氧气瓶内氧气的压强为 B．氧气瓶内氧气的压强为 C．氧气瓶内氧气质量与原来氧气质量的比值为 D．氧气瓶内氧气质量与原来氧气质量的比值为 5．（多选）一只两用活塞气筒的原理如图所示（打气时如图甲所示，抽气时如图乙所示），筒内体积为。现将它与另一只容积为的容器相连接，容器内的空气压强为，当分别作为打气筒和抽气筒时，活塞工作n次后。在上述两种情况下，容器内的气体压强情况为（大气压强为）（　　） A．甲为 B．甲为 C．乙为 D．乙为 6．某些鱼类通过调节体内鱼鳔的体积实现浮沉。如图所示，鱼鳔结构可简化为通过阀门相连的A、B两个密闭气室，A室壁厚、可认为体积恒定，B室壁簿，体积可变；两室内气体视为理想气体，可通过阀门进行交换。质量为M的鱼静止在水面下H处。B室内气体体积为V，质量为m，设B室内气体压强与鱼体外压强相等、鱼体积的变化与B室气体体积的变化相等，鱼的质量不变，鱼鳔内气体温度不变。水的密度为，重力加速度为g，大气压强为。下列说法正确的是（　　）    A．开始时鱼静止在水面下H处，此时鱼的所受的浮力等于自身重力 B．鱼通过增加B室气体体积获得大小为a的加速度，需从A室充入B室的气体质量为 C．鱼静止于水面下处时，其所受到的压强为 D．鱼静止于水面下处时，B室内气体质量为 三、解答题 7.将密闭文物储存柜内的空气部分抽出，然后充入惰性气体，制造柜内低压、低氧的环境，可以有效抑制氧化、虫害及微生物的滋生，是一种常见的文物保护技术。如图所示，某文物储存柜的容积为，文物放入时柜内压强为。关闭柜门后，通过抽气孔抽气，抽气筒的容积为，每次均抽出整筒空气。已知第一次抽气后柜内压强变为。不考虑抽气过程中气体温度的变化，储存柜内空气可看作理想气体。求： (1)柜内文物的体积； (2)要使储存柜内的压强小于，至少需要抽气几次。 8．按压式桶装水取水器是一种方便快捷的取水工具，其装置主要由气囊、按压手柄和出水管等部件构成，简化为如图所示，使用时，通过按压取水器顶部，可将气囊中压强为一个标准大气压的气体全部压入桶中且气体不回流。某次取水时，缓慢按压取水器顶部6次可恰好出水，测得出水管顶端到水面的距离，桶内水深，水桶总高度H＝60cm，初始时，桶内气体压强为。已知水桶的总容积为V＝18L，标准大气压，水的密度，重力加速度g取。出水管及桶口部分体积可忽略，外部温度恒定，整个装置不漏气。求： (1)恰好出水时，桶内气体的压强； (2)气囊的容积。 9．热气球通过携带各种气象仪器上升到不同高度，测量大气的温度、湿度、气压、风速和风向等参数。通过这些数据，气象学家能够更深入地了解大气的垂直结构和变化规律，从而提高天气预报的准确性。如图所示，现有一热气球，球的下端有一小口，使球内外的空气可以流通，以保持球内外压强相等；球内有温度调节器，以便调节球内空气的温度，使气球可以上升或下降。已知气球的总体积（球壳体积忽略不计），除球内空气外，气球和吊篮的总质量为，地球表面大气温度，密度，如果把大气视为理想气体且它的组成和温度几乎不随高度变化，重力加速度为，热气球的体积不发生变化。当球内气体加热使热气球恰能从地面飘起，求： (1)热气球内剩余气体的质量； (2)热气球内温度。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 专题六 气体变质量问题 1.B 【详解】根据题意，设需打入压强为p0的气体n次，由玻意耳定律有 解得,故选B。 2． C 3．AC 4．AC 【详解】AB．对于玻璃管上方的气体，初状态压强， 末状态 气体等温变化，有解得 由于水银柱（质量不计），氧气瓶内氧气的压强故A正确，B错误； CD．对氧气瓶内氧气分析，设氧气瓶体积为，初状态压强 体积为，末状态压强 体积为V，气体等温变化，有解得 其氧气瓶内氧气质量与原来氧气质量的比值为故C正确，D错误。故选AC。 5．BD 【详解】AB．打气时，活塞每推动一次，把体积为，压强为标准大气压的气体推入容器内。若活塞工作n次，就是把压强为标准大气压、体积为的气体压入容器内，容器内原来有标准大气压、体积为V的气体。根据玻意耳定律 解得甲容器内的气体压强为故A错误，B正确； CD．抽气时，活塞每拉动一次，把容器中的气体的体积从V膨胀为，而容器内的气体压强就要减小。活塞推动时，将抽气筒中的气体排出。再次拉动活塞时，将容器中剩余的气体体积从V又膨胀到，容器内的压强继续减小。根据玻意耳定律，第一次抽气 解得 第二次抽气 解得 依此类推，则第n次抽气后，乙容器内的气体压强为故C错误，D正确。 故选BD。 6．ABC 【详解】AB．开始时鱼静止在水面下H处，设鱼的体积为，此时鱼受力平衡，所受的浮力等于自身重力，即 设B室内的气体密度为，则有 根据牛顿第二定律，可得 联立，解得故AB正确； CD．由题知开始时鱼静止在H处，B室内气体体积为V，质量为m，且此时B室内的压强为 鱼静止于水面下H1处时，因为浮力不变，所以此时B室的体积仍为V，又 由于鱼鳔内气体温度不变，根据玻意耳定律有 解得 则此时B室内气体质量联立，可得故C正确；D错误。故选ABC。 7．(1) (2)3次 【详解】（1）第一次抽气过程，由玻意耳定律得 解得 （2）第二次抽气过程，由玻意耳定律得 解得 第三次抽气过程，由玻意耳定律得 解得 故要使压强小于至少要抽气3次。 8．(1)(2) 【详解】（1）由题意可得，恰好出水时桶内的压强为 代入数据解得 （2）把6次由压缩气囊打进桶内的气体和桶内原有气体视为研究对象，设气囊容积为，V＝18L，则，， 由玻意耳定律 联立以上各式解得 9．(1) (2) 【详解】（1）当球内气体加热使热气球恰能从地面飘起，根据受力平衡可得 又 联立解得热气球内剩余气体的质量为 （2）设球内气体加热前（温度为）的质量为，球内气体的摩尔数为，单个气体分子的质量为，则有 设热气球内温度时，球内气体的摩尔数为，则有 根据理想气体状态方程 可得 解得 $