2023年高考物理分題型多維刷題練專(zhuān)題19熱學(xué)中的變質(zhì)量氣體問(wèn)題(原卷版+解析)

專(zhuān)題19熱學(xué)中的變質(zhì)量氣體問(wèn)題①熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的關(guān)系：；②玻意耳定律：；（是常量）或③蓋—呂薩克定律：（是常量）；或或；④查理定律：（是常量）；或或；⑤理想氣體狀態(tài)方程：或；⑥熱力學(xué)第一定律：；在解決熱力學(xué)中的變質(zhì)量氣體問(wèn)題時(shí)，首先要選擇合適的研究對(duì)象，進(jìn)而確定模型（例如，打氣模型、抽氣模型、漏氣模型、灌氣模型等），進(jìn)而將變質(zhì)量轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量。其次要根據(jù)題干或圖形，挖掘隱含條件，確定參量，弄清幾個(gè)不同的過(guò)程，并找出不同過(guò)程中相關(guān)參量的聯(lián)系；同時(shí)根據(jù)不同的過(guò)程確定初、末狀態(tài)的參量。最后，根據(jù)理想氣體實(shí)驗(yàn)定律或理想氣體狀態(tài)方程，列方程求解即可。1.充氣問(wèn)題：在充氣時(shí)，將充進(jìn)容器內(nèi)的氣體和容器內(nèi)的原有氣體整體作為研究對(duì)象，這些氣體的質(zhì)量是不變的，這樣，可將“變質(zhì)量”問(wèn)題轉(zhuǎn)化為“定質(zhì)量”問(wèn)題。2.抽氣問(wèn)題：在對(duì)容器內(nèi)的氣體抽氣的過(guò)程中。對(duì)每一次抽氣而言，氣體質(zhì)量發(fā)生變化。解決此類(lèi)變質(zhì)量問(wèn)題的方法與充氣問(wèn)題類(lèi)似：假設(shè)把每次抽出的氣體包含在氣體變化的始末狀態(tài)中。即用等效法把“變質(zhì)量”問(wèn)題轉(zhuǎn)化為“定質(zhì)量”問(wèn)題。3.灌氣問(wèn)題：將一個(gè)大容器里的氣體分裝到多個(gè)小容器中的問(wèn)題也是變質(zhì)量問(wèn)題，分析這類(lèi)問(wèn)題時(shí)。可以把大容器中的氣體和多個(gè)小容器中的氣體作為一個(gè)整體進(jìn)行研究，即可將“變質(zhì)量”問(wèn)題轉(zhuǎn)化為“定質(zhì)量”問(wèn)題。4.漏氣問(wèn)題：容器漏氣過(guò)程中氣體的質(zhì)量不斷發(fā)生變化，屬于變質(zhì)量問(wèn)題。如果選容器內(nèi)剩余氣體和漏掉的氣體為研究對(duì)象。便可使“變質(zhì)量”問(wèn)題轉(zhuǎn)化為“定質(zhì)量”問(wèn)題。5.求解方法點(diǎn)撥：一般情況下，靈活選擇研究對(duì)象，使“變質(zhì)量”氣體問(wèn)題轉(zhuǎn)化為“定質(zhì)量”氣體問(wèn)題。典例1：（2022·山東·高考真題）某些魚(yú)類(lèi)通過(guò)調(diào)節(jié)體內(nèi)魚(yú)鰾的體積實(shí)現(xiàn)浮沉。如圖所示，魚(yú)鰾結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)化為通過(guò)閥門(mén)相連的A、B兩個(gè)密閉氣室，A室壁厚、可認(rèn)為體積恒定，B室壁簿，體積可變；兩室內(nèi)氣體視為理想氣體，可通過(guò)閥門(mén)進(jìn)行交換。質(zhì)量為M的魚(yú)靜止在水面下H處。B室內(nèi)氣體體積為V，質(zhì)量為m；設(shè)B室內(nèi)氣體壓強(qiáng)與魚(yú)體外壓強(qiáng)相等、魚(yú)體積的變化與B室氣體體積的變化相等，魚(yú)的質(zhì)量不變，魚(yú)鰾內(nèi)氣體溫度不變。水的密度為ρ，重力加速度為g。大氣壓強(qiáng)為p0，求：（1）魚(yú)通過(guò)增加B室體積獲得大小為a的加速度、需從A室充入B室的氣體質(zhì)量m；（2）魚(yú)靜止于水面下H1處時(shí)，B室內(nèi)氣體質(zhì)量m1。典例2：（2021·重慶·高考真題）定高氣球是種氣象氣球，充氣完成后，其容積變化可以忽略。現(xiàn)有容積為的某氣罐裝有溫度為、壓強(qiáng)為的氦氣，將該氣罐與未充氣的某定高氣球連通充氣。當(dāng)充氣完成后達(dá)到平衡狀態(tài)后，氣罐和球內(nèi)的溫度均為，壓強(qiáng)均為，為常數(shù)。然后將氣球密封并釋放升空至某預(yù)定高度，氣球內(nèi)氣體視為理想氣體，假設(shè)全過(guò)程無(wú)漏氣。（1）求密封時(shí)定高氣球內(nèi)氣體的體積；（2）若在該預(yù)定高度球內(nèi)氣體重新達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)的溫度為，求此時(shí)氣體的壓強(qiáng)。典例3：（2021·遼寧·高考真題）如圖（a）所示，“系留氣球”是一種用纜繩固定于地面、高度可控的氦氣球，作為一種長(zhǎng)期留空平臺(tái)，具有廣泛用途。圖（b）為某一“系留氣球”的簡(jiǎn)化模型圖；主、副氣囊通過(guò)無(wú)漏氣、無(wú)摩擦的活塞分隔，主氣囊內(nèi)封閉有一定質(zhì)量的氦氣（可視為理想氣體），副氣囊與大氣連通。輕彈簧右端固定、左端與活塞連接。當(dāng)氣球在地面達(dá)到平衡時(shí)，活塞與左擋板剛好接觸，彈簧處于原長(zhǎng)狀態(tài)。在氣球升空過(guò)程中，大氣壓強(qiáng)逐漸減小，彈簧被緩慢壓縮。當(dāng)氣球上升至目標(biāo)高度時(shí)，活塞與右擋板剛好接觸，氦氣體積變?yōu)榈孛鏁r(shí)的1.5倍，此時(shí)活塞兩側(cè)氣體壓強(qiáng)差為地面大氣壓強(qiáng)的。已知地面大氣壓強(qiáng)p0=1.0×105Pa、溫度T0=300K，彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，活塞厚度忽略不計(jì)。（1）設(shè)氣球升空過(guò)程中氦氣溫度不變，求目標(biāo)高度處的大氣壓強(qiáng)p；（2）氣球在目標(biāo)高度處駐留期間，設(shè)該處大氣壓強(qiáng)不變。氣球內(nèi)外溫度達(dá)到平衡時(shí)，彈簧壓縮量為左、右擋板間距離的。求氣球駐留處的大氣溫度T。典例4：（2021·湖南·高考真題）小贊同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用電子天平測(cè)量環(huán)境溫度的實(shí)驗(yàn)裝置，如圖所示。導(dǎo)熱汽缸開(kāi)口向上并固定在桌面上，用質(zhì)量、截面積的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與汽缸壁間無(wú)摩擦。一輕質(zhì)直桿中心置于固定支點(diǎn)上，左端用不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩豎直懸掛活塞，右端用相同細(xì)繩豎直懸掛一個(gè)質(zhì)量的鐵塊，并將鐵塊放置到電子天平上。當(dāng)電子天平示數(shù)為時(shí)，測(cè)得環(huán)境溫度。設(shè)外界大氣壓強(qiáng)，重力加速度。（1）當(dāng)電子天平示數(shù)為時(shí)，環(huán)境溫度為多少？（2）該裝置可測(cè)量的最高環(huán)境溫度為多少？1．（2022·四川綿陽(yáng)·一模）如圖所示，粗細(xì)均勻的氣缸A、B，A的底面積是B的4倍，其下端由體積可忽略的細(xì)管連通，并安裝有電熱絲，A上端封閉，B上端與大氣連通，兩氣缸除A頂部導(dǎo)熱外，其余部分均絕熱。兩氣缸中各有一活塞a、b，活塞下方充有氮?dú)?，活塞a上方充有氧氣。現(xiàn)將整個(gè)裝置置于大氣壓為，溫度為280K環(huán)境中，當(dāng)?shù)獨(dú)鉁囟扰c環(huán)境溫度相同時(shí)，活塞a離氣缸頂?shù)木嚯x是，活塞b在距離氣缸頂部距離是。大氣壓強(qiáng)保持不變，不計(jì)活塞的質(zhì)量和體積，忽略摩擦。（1）環(huán)境溫度緩慢升高，求活塞b升至頂部時(shí)氧氣的溫度；（）保持（1）中環(huán)境溫度不變，繼續(xù)用電熱絲緩慢加熱氮?dú)?，?dāng)活塞a距離氣缸頂部的距離為時(shí)，求氮?dú)獾膲簭?qiáng)。2．（2022·黑龍江·佳木斯一中三模）新冠病毒具有很強(qiáng)的傳染性，轉(zhuǎn)運(yùn)新冠病人時(shí)需要使用負(fù)壓救護(hù)車(chē)，其主要裝置為車(chē)上的負(fù)壓隔離艙（即艙內(nèi)氣體壓強(qiáng)低于外界的大氣壓強(qiáng)），這種負(fù)壓艙既可以讓外界氣體流入，也可以將艙內(nèi)氣體過(guò)濾后排出。若生產(chǎn)的某負(fù)壓艙容積為，初始時(shí)溫度為27℃，壓強(qiáng)為；運(yùn)送到某地區(qū)后，外界溫度變?yōu)?℃，大氣壓強(qiáng)變?yōu)椋阎?fù)壓艙導(dǎo)熱且運(yùn)輸過(guò)程中與外界沒(méi)有氣體交換，容積保持不變。絕對(duì)零度取。（1）求送到某地區(qū)后負(fù)壓艙內(nèi)的壓強(qiáng)；（2）運(yùn)送到某地區(qū)后需將負(fù)壓艙內(nèi)氣體抽出，使壓強(qiáng)與當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)相同，求抽出的氣體質(zhì)量與艙內(nèi)剩余質(zhì)量之比。3．（2022·湖北·華中師大一附中模擬預(yù)測(cè)）小汽車(chē)正常行駛時(shí)，胎壓需要穩(wěn)定在220kPa至280kPa之間。在冬季，某室內(nèi)停車(chē)場(chǎng)溫度為，此時(shí)汽車(chē)儀表盤(pán)顯示左前輪胎壓為252kPa、若將輪胎內(nèi)氣體視為理想氣體，熱力學(xué)溫度T與攝氏溫度t之間的數(shù)量關(guān)系為T(mén)=t+273K，忽略輪胎體積的變化，求：（1）若室外溫度為，司機(jī)將車(chē)停在室外足夠長(zhǎng)時(shí)間后，通過(guò)計(jì)算說(shuō)明胎壓是否符合正常行駛要求（假設(shè)輪胎不漏氣）；（2）汽車(chē)行駛一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)儀表盤(pán)顯示左前輪胎壓為230kPa，此時(shí)輪胎內(nèi)氣體溫度為，請(qǐng)判斷輪胎是否漏氣；如果漏氣，求剩余氣體與原來(lái)氣體的質(zhì)量之比。4．（2022·黑龍江·哈爾濱三中模擬預(yù)測(cè)）銅龍虎尊出土于四川省廣漢市三星堆一號(hào)祭祀坑，器肩上鑄高浮雕的三龍呈蠕動(dòng)游弋狀，龍頭由器肩伸出，龍角為高柱狀構(gòu)型，龍眼渾圓，身飾菱形重環(huán)紋。展出單位為防止文物因氧化而受損，需抽出存放文物的展柜中的空氣，充入惰性氣體，形成低氧環(huán)境。如圖所示，為用活塞式抽氣筒從存放青銅鼎的展柜內(nèi)抽出空（的示意圖。已知展柜容積為V0，銅龍虎尊材料的總體積為V0，開(kāi)始時(shí)展柜內(nèi)空氣壓強(qiáng)為p0，抽氣筒每次抽出空氣的體積相同；抽氣一次后，展柜內(nèi)壓強(qiáng)傳感器顯示內(nèi)部壓強(qiáng)為p0；假設(shè)抽氣的過(guò)程中氣體的溫度不變，求：（1）抽氣筒每次抽出空氣的體積；（2）抽氣兩次后，展柜內(nèi)剩余空氣壓強(qiáng)及剩余空氣和開(kāi)始時(shí)空氣的質(zhì)量之比。5．（2022·山東·模擬預(yù)測(cè)）如圖，某材料制備系統(tǒng)由供氣瓶、反應(yīng)室、加熱器和真空泵等設(shè)備組成。供氣瓶的容積為，儲(chǔ)存的氣體壓強(qiáng)為，反應(yīng)室的容積為。制備材料前，反應(yīng)室處于真空狀態(tài)，關(guān)閉所有閥門(mén)。制備材料時(shí)，先打開(kāi)閥門(mén)1，供氣瓶向反應(yīng)室緩慢供氣，當(dāng)反應(yīng)室氣壓達(dá)到時(shí)，關(guān)閉閥門(mén)1；對(duì)反應(yīng)室內(nèi)氣體緩慢加熱，使其從室溫300K升到600K，進(jìn)行材料合成。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，待反應(yīng)室溫度降至室溫，將其抽至真空狀態(tài)。環(huán)境溫度恒定，忽略材料體積，氣體不參與反應(yīng)。①加熱后，求反應(yīng)室內(nèi)氣體的壓強(qiáng)。②當(dāng)供氣瓶剩余氣體壓強(qiáng)降到時(shí)，需更換新的供氣瓶，按要求該供氣瓶最多能給反應(yīng)室充氣多少次？6．（2022·安徽·合肥市第八中學(xué)模擬預(yù)測(cè)）某同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)室閑置的1m長(zhǎng)的玻璃管和一個(gè)標(biāo)稱(chēng)4.5L的金屬容器做了一個(gè)簡(jiǎn)易溫度計(jì)。如圖所示，將1m長(zhǎng)的直尺和玻璃管固定在豎直木板上，直尺與玻璃管兩端對(duì)齊，玻璃管左端A開(kāi)口，玻璃管右端B處用細(xì)軟管與金屬容器連接，接口處均密封良好，在玻璃管內(nèi)有一小段密封良好、可自由滑動(dòng)的圓柱體蠟塊（長(zhǎng)度可以忽略），蠟塊與玻璃管的摩擦不計(jì)。大氣壓強(qiáng)始終為p0，軟管內(nèi)部體積可忽略，玻璃管內(nèi)橫截面積為10cm2。當(dāng)溫度為27℃時(shí)，蠟塊剛好在玻璃管的正中間。（1）該溫度計(jì)刻度是否均勻，并計(jì)算出這個(gè)溫度計(jì)的測(cè)量范圍。（2）如果玻璃管的左端A用密封蓋密封，現(xiàn)用一個(gè)打氣筒通過(guò)A端向玻璃管打氣，打氣筒每次可將壓強(qiáng)為p0的氣體mL完全壓入玻璃管中，需要多少次才能把蠟塊從玻璃管中間位置壓到玻璃管右端B點(diǎn)？（由于導(dǎo)熱，氣體的溫度保持不變）7．（2022·廣東·深圳市光明區(qū)高級(jí)中學(xué)模擬預(yù)測(cè)）“拔火罐”是中醫(yī)傳統(tǒng)養(yǎng)生療法之一，以罐為工具，將點(diǎn)燃的火源放入小罐內(nèi)加熱，然后移走火源并迅速將火罐開(kāi)口端緊壓在皮膚上，冷卻后火罐就會(huì)緊緊地“吸”在皮膚上。罐內(nèi)封閉一定質(zhì)量氣體，剛接觸皮膚時(shí)，罐內(nèi)氣體壓強(qiáng)與外部大氣壓相同，若此時(shí)罐內(nèi)溫度為87℃，經(jīng)歷一段時(shí)間后，罐內(nèi)氣體溫度降為環(huán)境溫度27℃不再改變。已知大氣壓強(qiáng)為，不考慮皮膚對(duì)罐內(nèi)氣體體積的影響，，求：（1）罐內(nèi)溫度剛降至環(huán)境溫度時(shí)，封閉氣體的壓強(qiáng)；（2）罐內(nèi)氣體溫度降為環(huán)境溫度后，開(kāi)始往罐內(nèi)“慢跑氣”，一段時(shí)間后，封閉氣體的壓強(qiáng)為，求跑進(jìn)罐內(nèi)氣體的質(zhì)量與原來(lái)罐內(nèi)封閉氣體質(zhì)量之比。8．（2022·廣東·江門(mén)市新會(huì)東方紅中學(xué)模擬預(yù)測(cè)）自行車(chē)輪胎氣壓如果過(guò)小不僅不好騎而且很容易損壞內(nèi)胎，甚至使車(chē)輪變形，輪胎氣壓如果過(guò)大會(huì)使輪胎的緩沖性能下降，輻條易斷裂或發(fā)生爆胎。某人用打氣筒給閑置很久的自行車(chē)打氣，自行車(chē)內(nèi)胎的容積為2.0L，胎內(nèi)原來(lái)空氣壓強(qiáng)為，設(shè)每一次可打入壓強(qiáng)為的空氣。若自行車(chē)輪胎氣壓在室溫情況下的標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)為，忽略車(chē)胎因膨脹而增大的體積和打氣時(shí)車(chē)胎內(nèi)氣體溫度的變化，求：（Ⅰ）輪胎內(nèi)氣體在室溫情況下達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)時(shí)的打氣次數(shù)；（Ⅱ）假設(shè)打氣時(shí)輪胎內(nèi)的氣體溫度為17℃，中午自行車(chē)在太陽(yáng)下輪胎內(nèi)的氣體溫度升到27℃，求此時(shí)輪胎內(nèi)氣體的壓強(qiáng)（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。9．（2022·江蘇·模擬預(yù)測(cè)）如題圖1為常用澆花的噴壺，如題圖2為其原理示意圖。噴壺充氣管內(nèi)有壓強(qiáng)等于大氣壓、長(zhǎng)度為、橫截面積為S的空氣，底部F是一個(gè)閥門(mén)，距離液面；液面上方封閉體積為V、壓強(qiáng)也等于的空氣；已知開(kāi)始閥門(mén)F是閉合的，出水管處于關(guān)閉狀態(tài)，水的密度為，重力加速度為g。出水管的體積不計(jì)、管內(nèi)液柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)不計(jì)。求：（1）要將閥門(mén)F打開(kāi)需緩慢將活塞推入的距離；（2）第一次將充氣管內(nèi)氣體完全充入噴壺后液面上方氣體的壓強(qiáng)。10．（2022·湖北武漢·模擬預(yù)測(cè)）某興趣小組發(fā)射自制的水火箭。發(fā)射前瓶?jī)?nèi)空氣的體積為，水的體積為，瓶?jī)?nèi)空氣壓強(qiáng)為。打開(kāi)噴嘴后水火箭發(fā)射升空，忽略瓶?jī)?nèi)空氣溫度的變化，外界大氣壓強(qiáng)為。求：（1）當(dāng)瓶?jī)?nèi)的水完全噴完瞬間，瓶?jī)?nèi)空氣壓強(qiáng)；（2）當(dāng)瓶?jī)?nèi)空氣壓強(qiáng)與外界大氣壓強(qiáng)相等時(shí)，瓶?jī)?nèi)剩余空氣質(zhì)量與發(fā)射前瓶?jī)?nèi)空氣質(zhì)量之比。專(zhuān)題19熱學(xué)中的變質(zhì)量氣體問(wèn)題①熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的關(guān)系：；②玻意耳定律：；（是常量）或③蓋—呂薩克定律：（是常量）；或或；④查理定律：（是常量）；或或；⑤理想氣體狀態(tài)方程：或；⑥熱力學(xué)第一定律：；在解決熱力學(xué)中的變質(zhì)量氣體問(wèn)題時(shí)，首先要選擇合適的研究對(duì)象，進(jìn)而確定模型（例如，打氣模型、抽氣模型、漏氣模型、灌氣模型等），進(jìn)而將變質(zhì)量轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量。其次要根據(jù)題干或圖形，挖掘隱含條件，確定參量，弄清幾個(gè)不同的過(guò)程，并找出不同過(guò)程中相關(guān)參量的聯(lián)系；同時(shí)根據(jù)不同的過(guò)程確定初、末狀態(tài)的參量。最后，根據(jù)理想氣體實(shí)驗(yàn)定律或理想氣體狀態(tài)方程，列方程求解即可。1.充氣問(wèn)題：在充氣時(shí)，將充進(jìn)容器內(nèi)的氣體和容器內(nèi)的原有氣體整體作為研究對(duì)象，這些氣體的質(zhì)量是不變的，這樣，可將“變質(zhì)量”問(wèn)題轉(zhuǎn)化為“定質(zhì)量”問(wèn)題。2.抽氣問(wèn)題：在對(duì)容器內(nèi)的氣體抽氣的過(guò)程中。對(duì)每一次抽氣而言，氣體質(zhì)量發(fā)生變化。解決此類(lèi)變質(zhì)量問(wèn)題的方法與充氣問(wèn)題類(lèi)似：假設(shè)把每次抽出的氣體包含在氣體變化的始末狀態(tài)中。即用等效法把“變質(zhì)量”問(wèn)題轉(zhuǎn)化為“定質(zhì)量”問(wèn)題。3.灌氣問(wèn)題：將一個(gè)大容器里的氣體分裝到多個(gè)小容器中的問(wèn)題也是變質(zhì)量問(wèn)題，分析這類(lèi)問(wèn)題時(shí)?？梢园汛笕萜髦械臍怏w和多個(gè)小容器中的氣體作為一個(gè)整體進(jìn)行研究，即可將“變質(zhì)量”問(wèn)題轉(zhuǎn)化為“定質(zhì)量”問(wèn)題。4.漏氣問(wèn)題：容器漏氣過(guò)程中氣體的質(zhì)量不斷發(fā)生變化，屬于變質(zhì)量問(wèn)題。如果選容器內(nèi)剩余氣體和漏掉的氣體為研究對(duì)象。便可使“變質(zhì)量”問(wèn)題轉(zhuǎn)化為“定質(zhì)量”問(wèn)題。5.求解方法點(diǎn)撥：一般情況下，靈活選擇研究對(duì)象，使“變質(zhì)量”氣體問(wèn)題轉(zhuǎn)化為“定質(zhì)量”氣體問(wèn)題。典例1：（2022·山東·高考真題）某些魚(yú)類(lèi)通過(guò)調(diào)節(jié)體內(nèi)魚(yú)鰾的體積實(shí)現(xiàn)浮沉。如圖所示，魚(yú)鰾結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)化為通過(guò)閥門(mén)相連的A、B兩個(gè)密閉氣室，A室壁厚、可認(rèn)為體積恒定，B室壁簿，體積可變；兩室內(nèi)氣體視為理想氣體，可通過(guò)閥門(mén)進(jìn)行交換。質(zhì)量為M的魚(yú)靜止在水面下H處。B室內(nèi)氣體體積為V，質(zhì)量為m；設(shè)B室內(nèi)氣體壓強(qiáng)與魚(yú)體外壓強(qiáng)相等、魚(yú)體積的變化與B室氣體體積的變化相等，魚(yú)的質(zhì)量不變，魚(yú)鰾內(nèi)氣體溫度不變。水的密度為ρ，重力加速度為g。大氣壓強(qiáng)為p0，求：（1）魚(yú)通過(guò)增加B室體積獲得大小為a的加速度、需從A室充入B室的氣體質(zhì)量m；（2）魚(yú)靜止于水面下H1處時(shí)，B室內(nèi)氣體質(zhì)量m1。【答案】（1）；（2）【規(guī)范答題】（1）由題知開(kāi)始時(shí)魚(yú)靜止在H處，設(shè)此時(shí)魚(yú)的體積為，有且此時(shí)B室內(nèi)氣體體積為V，質(zhì)量為m，則魚(yú)通過(guò)增加B室體積獲得大小為a的加速度，則有聯(lián)立解得需從A室充入B室的氣體質(zhì)量（2）B室內(nèi)氣體壓強(qiáng)與魚(yú)體外壓強(qiáng)相等，則魚(yú)靜止在H處和水面下H1處時(shí)，B室內(nèi)的壓強(qiáng)分別為，由于魚(yú)靜止時(shí)，浮力等于重力，則魚(yú)的體積不變，由于題可知，魚(yú)體積的變化與B室氣體體積的變化相等，則魚(yú)在水下靜止時(shí)，B室內(nèi)氣體體積不變，由題知開(kāi)始時(shí)魚(yú)靜止在H處時(shí)，B室內(nèi)氣體體積為V，質(zhì)量為m，由于魚(yú)鰾內(nèi)氣體溫度不變，若，則在H處時(shí)，B室內(nèi)氣體需要增加，設(shè)吸入的氣體體積為ΔV，根據(jù)玻意耳定律有則此時(shí)B室內(nèi)氣體質(zhì)量若，則在H處時(shí)，B室內(nèi)氣體需要減少，設(shè)釋放的氣體體積為ΔV，根據(jù)玻意耳定律有則此時(shí)B室內(nèi)氣體質(zhì)量典例2：（2021·重慶·高考真題）定高氣球是種氣象氣球，充氣完成后，其容積變化可以忽略。現(xiàn)有容積為的某氣罐裝有溫度為、壓強(qiáng)為的氦氣，將該氣罐與未充氣的某定高氣球連通充氣。當(dāng)充氣完成后達(dá)到平衡狀態(tài)后，氣罐和球內(nèi)的溫度均為，壓強(qiáng)均為，為常數(shù)。然后將氣球密封并釋放升空至某預(yù)定高度，氣球內(nèi)氣體視為理想氣體，假設(shè)全過(guò)程無(wú)漏氣。（1）求密封時(shí)定高氣球內(nèi)氣體的體積；（2）若在該預(yù)定高度球內(nèi)氣體重新達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)的溫度為，求此時(shí)氣體的壓強(qiáng)?！敬鸢浮浚?）；（2）【規(guī)范答題】（1）設(shè)密封時(shí)定高氣球內(nèi)氣體體積為V，由玻意耳定律解得（2）由查理定律解得典例3：（2021·遼寧·高考真題）如圖（a）所示，“系留氣球”是一種用纜繩固定于地面、高度可控的氦氣球，作為一種長(zhǎng)期留空平臺(tái)，具有廣泛用途。圖（b）為某一“系留氣球”的簡(jiǎn)化模型圖；主、副氣囊通過(guò)無(wú)漏氣、無(wú)摩擦的活塞分隔，主氣囊內(nèi)封閉有一定質(zhì)量的氦氣（可視為理想氣體），副氣囊與大氣連通。輕彈簧右端固定、左端與活塞連接。當(dāng)氣球在地面達(dá)到平衡時(shí)，活塞與左擋板剛好接觸，彈簧處于原長(zhǎng)狀態(tài)。在氣球升空過(guò)程中，大氣壓強(qiáng)逐漸減小，彈簧被緩慢壓縮。當(dāng)氣球上升至目標(biāo)高度時(shí)，活塞與右擋板剛好接觸，氦氣體積變?yōu)榈孛鏁r(shí)的1.5倍，此時(shí)活塞兩側(cè)氣體壓強(qiáng)差為地面大氣壓強(qiáng)的。已知地面大氣壓強(qiáng)p0=1.0×105Pa、溫度T0=300K，彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，活塞厚度忽略不計(jì)。（1）設(shè)氣球升空過(guò)程中氦氣溫度不變，求目標(biāo)高度處的大氣壓強(qiáng)p；（2）氣球在目標(biāo)高度處駐留期間，設(shè)該處大氣壓強(qiáng)不變。氣球內(nèi)外溫度達(dá)到平衡時(shí)，彈簧壓縮量為左、右擋板間距離的。求氣球駐留處的大氣溫度T?！敬鸢浮?1)5.0×104Pa；(2)266K【規(guī)范答題】（1）汽囊中的溫度不變，則發(fā)生的是等溫變化，設(shè)氣囊內(nèi)的氣體在目標(biāo)位置的壓強(qiáng)為，由玻意耳定律解得由目標(biāo)處的內(nèi)外壓強(qiáng)差可得解得（2）有胡克定律可知彈簧的壓縮量變?yōu)樵瓉?lái)的，則活塞受到彈簧的壓力也變?yōu)樵瓉?lái)的，即設(shè)此時(shí)氣囊內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為，對(duì)活塞壓強(qiáng)平衡可得由理想氣體狀態(tài)方程可得其中解得典例4：（2021·湖南·高考真題）小贊同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用電子天平測(cè)量環(huán)境溫度的實(shí)驗(yàn)裝置，如圖所示。導(dǎo)熱汽缸開(kāi)口向上并固定在桌面上，用質(zhì)量、截面積的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與汽缸壁間無(wú)摩擦。一輕質(zhì)直桿中心置于固定支點(diǎn)上，左端用不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩豎直懸掛活塞，右端用相同細(xì)繩豎直懸掛一個(gè)質(zhì)量的鐵塊，并將鐵塊放置到電子天平上。當(dāng)電子天平示數(shù)為時(shí)，測(cè)得環(huán)境溫度。設(shè)外界大氣壓強(qiáng)，重力加速度。（1）當(dāng)電子天平示數(shù)為時(shí)，環(huán)境溫度為多少？（2）該裝置可測(cè)量的最高環(huán)境溫度為多少？【答案】（1）297K；（2）309K【規(guī)范答題】（1）由電子天平示數(shù)為600.0g時(shí)，則細(xì)繩對(duì)鐵塊拉力為又：鐵塊和活塞對(duì)細(xì)繩的拉力相等，則氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)等于大氣壓強(qiáng)①當(dāng)電子天平示數(shù)為400.0g時(shí)，設(shè)此時(shí)氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)為p2，對(duì)受力分析有②由題意可知，氣缸內(nèi)氣體體積不變，則壓強(qiáng)與溫度成正比：③聯(lián)立①②③式解得（2）環(huán)境溫度越高，氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)越大，活塞對(duì)細(xì)繩的拉力越小，則電子秤示數(shù)越大，由于細(xì)繩對(duì)鐵塊的拉力最大為0，即電子天平的示數(shù)恰好為1200g時(shí)，此時(shí)對(duì)應(yīng)的環(huán)境溫度為裝置可以測(cè)量最高環(huán)境溫度。設(shè)此時(shí)氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)為p3，對(duì)受力分析有④又由氣缸內(nèi)氣體體積不變，則壓強(qiáng)與溫度成正比⑤聯(lián)立①④⑤式解得1．（2022·四川綿陽(yáng)·一模）如圖所示，粗細(xì)均勻的氣缸A、B，A的底面積是B的4倍，其下端由體積可忽略的細(xì)管連通，并安裝有電熱絲，A上端封閉，B上端與大氣連通，兩氣缸除A頂部導(dǎo)熱外，其余部分均絕熱。兩氣缸中各有一活塞a、b，活塞下方充有氮?dú)?，活塞a上方充有氧氣。現(xiàn)將整個(gè)裝置置于大氣壓為，溫度為280K環(huán)境中，當(dāng)?shù)獨(dú)鉁囟扰c環(huán)境溫度相同時(shí)，活塞a離氣缸頂?shù)木嚯x是，活塞b在距離氣缸頂部距離是。大氣壓強(qiáng)保持不變，不計(jì)活塞的質(zhì)量和體積，忽略摩擦。（1）環(huán)境溫度緩慢升高，求活塞b升至頂部時(shí)氧氣的溫度；（）保持（1）中環(huán)境溫度不變，繼續(xù)用電熱絲緩慢加熱氮?dú)猓?dāng)活塞a距離氣缸頂部的距離為時(shí)，求氮?dú)獾膲簭?qiáng)?！敬鸢浮浚?）420K；（2）【規(guī)范答題】（1）環(huán)境溫度緩慢升高過(guò)程中，氧氣等壓變化，設(shè)B缸底面積為S，環(huán)境初始溫度為T(mén)1，氧氣初始體積為V1，則V1=4S活塞b升至頂部時(shí)的氧氣溫度為T(mén)2后，設(shè)活塞a下降高度為h1，氧氣體積為V2，則4Sh1=SV2=4S（h1+）解得T2=420K（2）活塞b升至頂部后，由于電熱絲加熱，活塞a開(kāi)始向上移動(dòng)，直至活塞上升到距離頂部，活塞a上方的氧氣經(jīng)歷等溫過(guò)程，設(shè)氧氣初始狀態(tài)的體積為，壓強(qiáng)為，末態(tài)體積為V2'，壓強(qiáng)為p2'，則由題意可知由玻意耳定律得p1'V1'＝p2'V2'解得p2'=2．（2022·黑龍江·佳木斯一中三模）新冠病毒具有很強(qiáng)的傳染性，轉(zhuǎn)運(yùn)新冠病人時(shí)需要使用負(fù)壓救護(hù)車(chē)，其主要裝置為車(chē)上的負(fù)壓隔離艙（即艙內(nèi)氣體壓強(qiáng)低于外界的大氣壓強(qiáng)），這種負(fù)壓艙既可以讓外界氣體流入，也可以將艙內(nèi)氣體過(guò)濾后排出。若生產(chǎn)的某負(fù)壓艙容積為，初始時(shí)溫度為27℃，壓強(qiáng)為；運(yùn)送到某地區(qū)后，外界溫度變?yōu)?℃，大氣壓強(qiáng)變?yōu)?，已知?fù)壓艙導(dǎo)熱且運(yùn)輸過(guò)程中與外界沒(méi)有氣體交換，容積保持不變。絕對(duì)零度取。（1）求送到某地區(qū)后負(fù)壓艙內(nèi)的壓強(qiáng)；（2）運(yùn)送到某地區(qū)后需將負(fù)壓艙內(nèi)氣體抽出，使壓強(qiáng)與當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)相同，求抽出的氣體質(zhì)量與艙內(nèi)剩余質(zhì)量之比。【答案】（1）；（2）【規(guī)范答題】運(yùn)送過(guò)程艙內(nèi)氣體體積恒定，由查理定律得解得（2）到達(dá)當(dāng)?shù)爻槌鰵怏w過(guò)程氣體等溫變化設(shè)艙內(nèi)體積溫V0，氣體壓強(qiáng)達(dá)到當(dāng)?shù)卮髿鈮簳r(shí)總體積為V3，由得所以抽出氣體和剩余質(zhì)量之比是3．（2022·湖北·華中師大一附中模擬預(yù)測(cè)）小汽車(chē)正常行駛時(shí)，胎壓需要穩(wěn)定在220kPa至280kPa之間。在冬季，某室內(nèi)停車(chē)場(chǎng)溫度為，此時(shí)汽車(chē)儀表盤(pán)顯示左前輪胎壓為252kPa、若將輪胎內(nèi)氣體視為理想氣體，熱力學(xué)溫度T與攝氏溫度t之間的數(shù)量關(guān)系為T(mén)=t+273K，忽略輪胎體積的變化，求：（1）若室外溫度為，司機(jī)將車(chē)停在室外足夠長(zhǎng)時(shí)間后，通過(guò)計(jì)算說(shuō)明胎壓是否符合正常行駛要求（假設(shè)輪胎不漏氣）；（2）汽車(chē)行駛一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)儀表盤(pán)顯示左前輪胎壓為230kPa，此時(shí)輪胎內(nèi)氣體溫度為，請(qǐng)判斷輪胎是否漏氣；如果漏氣，求剩余氣體與原來(lái)氣體的質(zhì)量之比?！敬鸢浮浚?）可以正常行駛，見(jiàn)解析；（2）漏氣，【規(guī)范答題】（1）對(duì)輪胎內(nèi)氣體，，等容變化，由查理定律解得所以可以正常行駛。（2）汽車(chē)行駛一段時(shí)間后，設(shè)輪胎容積為，假設(shè)未漏氣，則解得輪胎發(fā)生了漏氣余下的氣體與原氣體的質(zhì)量之比為。4．（2022·黑龍江·哈爾濱三中模擬預(yù)測(cè)）銅龍虎尊出土于四川省廣漢市三星堆一號(hào)祭祀坑，器肩上鑄高浮雕的三龍呈蠕動(dòng)游弋狀，龍頭由器肩伸出，龍角為高柱狀構(gòu)型，龍眼渾圓，身飾菱形重環(huán)紋。展出單位為防止文物因氧化而受損，需抽出存放文物的展柜中的空氣，充入惰性氣體，形成低氧環(huán)境。如圖所示，為用活塞式抽氣筒從存放青銅鼎的展柜內(nèi)抽出空（的示意圖。已知展柜容積為V0，銅龍虎尊材料的總體積為V0，開(kāi)始時(shí)展柜內(nèi)空氣壓強(qiáng)為p0，抽氣筒每次抽出空氣的體積相同；抽氣一次后，展柜內(nèi)壓強(qiáng)傳感器顯示內(nèi)部壓強(qiáng)為p0；假設(shè)抽氣的過(guò)程中氣體的溫度不變，求：（1）抽氣筒每次抽出空氣的體積；（2）抽氣兩次后，展柜內(nèi)剩余空氣壓強(qiáng)及剩余空氣和開(kāi)始時(shí)空氣的質(zhì)量之比。【答案】（1）；（2）64：81【規(guī)范答題】（1）若每次抽出氣體的體積為?V，由玻意耳定律可知解得（2）設(shè)第二次抽氣后氣體的壓強(qiáng)為p2，則有解得設(shè)剩余氣體壓強(qiáng)為p0時(shí)的體積為V，則剩余氣體與原來(lái)氣體的質(zhì)量比解得5．（2022·山東·模擬預(yù)測(cè)）如圖，某材料制備系統(tǒng)由供氣瓶、反應(yīng)室、加熱器和真空泵等設(shè)備組成。供氣瓶的容積為，儲(chǔ)存的氣體壓強(qiáng)為，反應(yīng)室的容積為。制備材料前，反應(yīng)室處于真空狀態(tài)，關(guān)閉所有閥門(mén)。制備材料時(shí)，先打開(kāi)閥門(mén)1，供氣瓶向反應(yīng)室緩慢供氣，當(dāng)反應(yīng)室氣壓達(dá)到時(shí)，關(guān)閉閥門(mén)1；對(duì)反應(yīng)室內(nèi)氣體緩慢加熱，使其從室溫300K升到600K，進(jìn)行材料合成。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，待反應(yīng)室溫度降至室溫，將其抽至真空狀態(tài)。環(huán)境溫度恒定，忽略材料體積，氣體不參與反應(yīng)。①加熱后，求反應(yīng)室內(nèi)氣體的壓強(qiáng)。②當(dāng)供氣瓶剩余氣體壓強(qiáng)降到時(shí)，需更換新的供氣瓶，按要求該供氣瓶最多能給反應(yīng)室充氣多少次？【答案】（1）200Pa；（2）次【規(guī)范答題】（1）根據(jù)查理定律得解得p2=200Pa（2）設(shè)可以提供n次，則根據(jù)玻意耳定律得解得次6．（2022·安徽·合肥市第八中學(xué)模擬預(yù)測(cè)）某同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)室閑置的1m長(zhǎng)的玻璃管和一個(gè)標(biāo)稱(chēng)4.5L的金屬容器做了一個(gè)簡(jiǎn)易溫度計(jì)。如圖所示，將1m長(zhǎng)的直尺和玻璃管固定在豎直木板上，直尺與玻璃管兩端對(duì)齊，玻璃管左端A開(kāi)口，玻璃管右端B處用細(xì)軟管與金屬容器連接，接口處均密封良好，在玻璃管內(nèi)有一小段密封良好、可自由滑動(dòng)的圓柱體蠟塊（長(zhǎng)度可以忽略），蠟塊與玻璃管的摩擦不計(jì)。大氣壓強(qiáng)始終為p0，軟管內(nèi)部體積可忽略，玻璃管內(nèi)橫截面積為10cm2。當(dāng)溫度為27℃時(shí)，蠟塊剛好在玻璃管的正中間。（1）該溫度計(jì)刻度是否均勻，并計(jì)算出這個(gè)溫度計(jì)的測(cè)量范圍。（2）如果玻璃管的左端A用密封蓋密封，現(xiàn)用一個(gè)打氣筒通過(guò)A端向玻璃管打氣，打氣筒每次可將壓強(qiáng)為p0的氣體mL完全壓入玻璃管中，需要多少次才能把蠟塊從玻璃管中間位置壓到玻璃管右端B點(diǎn)？（由于導(dǎo)熱，氣體的溫度保持不變）【答案】（1）刻度均勻，270K~330K（或者-3℃~57℃）；（2）22次【規(guī)范答題】（1）因被封的氣體進(jìn)行等壓變化，根據(jù)則蠟塊移動(dòng)的距離與溫度的變化量成正比，可知該溫度計(jì)刻度是均勻的；設(shè)金屬容器的體積為V，由題意可知其中V=4500cm3，解得T1=270K=-3℃

T2=330K=57℃即這個(gè)溫度計(jì)的測(cè)量范圍270K~330K（或者-3℃~57℃）；（2）蠟塊從玻璃管中間位置壓到玻璃管右端B點(diǎn)，此時(shí)容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p，則解得則對(duì)蠟塊左邊的氣體以及打入的氣體，由玻意耳定律解得n=22次7．（2022·廣東·深圳市光明區(qū)高級(jí)中學(xué)模擬預(yù)測(cè)）“拔火罐”是中醫(yī)傳統(tǒng)養(yǎng)生療法之一，以罐為工具，將點(diǎn)燃的火源放入小罐內(nèi)加熱，然后移走火源并迅速將火罐開(kāi)口端緊壓在皮膚上，冷卻后火罐就會(huì)緊緊地“吸”在皮膚上。罐內(nèi)封閉一定質(zhì)量氣體，剛接觸皮膚時(shí)，罐內(nèi)氣體壓強(qiáng)與外部大氣壓相同，若此時(shí)罐內(nèi)溫度為87℃，經(jīng)歷一段時(shí)間后，罐內(nèi)氣體溫度降為環(huán)境溫度27℃不再改變。已知大氣壓強(qiáng)為，不考慮皮膚對(duì)罐內(nèi)氣體體積的影響，，求：（1）罐內(nèi)溫度剛降至環(huán)境溫度時(shí)，封閉氣體的壓強(qiáng)；（2）罐內(nèi)氣體溫度降為環(huán)境溫度后，開(kāi)始往罐內(nèi)“慢跑氣”，一段時(shí)間后，封閉氣體的壓強(qiáng)為，求跑進(jìn)罐內(nèi)氣體的質(zhì)量與原來(lái)罐內(nèi)封閉氣體質(zhì)量之比?！敬鸢浮浚?）；（2）【規(guī)范答題】（1）氣體發(fā)生等容變化，根據(jù)查理定律有其中解得（2）設(shè)跑進(jìn)罐內(nèi)氣體在大氣壓強(qiáng)為情況