2025屆高考物理一輪復(fù)習(xí)：充氣、抽氣、灌氣、漏氣模型

第4講專題提升;充氣、…抽氣、…灌氣、…漏氣模型

基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練

題組一充氣模型

1.（2023山東濰坊三模）如圖所示，桶裝水的容積為20L,為取水方便，在上面安裝一個(gè)取水器。某次取

水前桶內(nèi)氣體壓強(qiáng)為1x105Pa,剩余水的體積為12L,水面距出水口的高度為50cm。取水器每按壓

一次，向桶內(nèi)打入壓強(qiáng)為1x105Pa、體積為0.3L的空氣。已知水桶的橫截面積為0.02n?,水的密度

為IxlCPkg/n?,大氣壓強(qiáng)為1x105Pa,重力加速度為10m/s?,取水過程中氣體溫度保持不變，則（）

?6^

A.取水器至少按壓1次,水才能從出水口流出

B.取水器至少按壓3次,水才能從出水口流出

C.若要壓出4L水，至少需按壓16次

D.若要壓出4L水，至少需按壓17次

2.某同學(xué)給自行車打氣,車胎內(nèi)原來氣體壓強(qiáng)等于大氣壓強(qiáng)po=lxl（）5Pa,溫度為300K,體積為1.5L,

打氣過程中可認(rèn)為車胎容積不變。打氣筒每次將100cm3的壓強(qiáng)同樣為加=1x105Pa的氣體打入車

胎中,共打氣30次。氣體均可視作理想氣體，打氣過程視為絕熱過程。已知打入氣體質(zhì)量與車胎內(nèi)原

氣體質(zhì)量之比為60：31。則打氣筒中打入氣體的溫度為（）

A.310KB.308K

C.305KD.295K

3.（2023山東煙臺(tái)模擬）如圖所示，籃球隔一段時(shí)間要充氣,某體育老師用打氣筒對(duì)一個(gè)容積為7.5L的

籃球打氣，每打一次都把體積為％=250mL、壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)相同、溫度與環(huán)境溫度相同的氣體打

進(jìn)籃球內(nèi)。已知打氣前球內(nèi)氣壓與大氣壓相同，環(huán)境溫度為27°C,大氣壓強(qiáng)為1.0x105Pa。假設(shè)打氣

過程中籃球內(nèi)氣體溫度不變。

（1）若不考慮籃球容積變化，求打2次氣后籃球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）；

（2）若打氣后籃球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)不低于1.5x105Pa,籃球的容積比原來增大了1%,求打氣的最少次數(shù)。

題組二抽氣模型

4.（2024河南開封模擬）如圖所示，牛頓管下端有一個(gè)開關(guān)，牛頓管可以與外界相通，在用牛頓管做自由

落體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要用抽氣機(jī)將內(nèi)部抽成真空。某實(shí)驗(yàn)小組利用抽氣機(jī)對(duì)某一體積為V的牛頓管

進(jìn)行抽氣,初始時(shí)，管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為外,每次能從牛頓管中抽走氣體的體積為《V,抽氣過程溫度不變,

經(jīng)過5次抽氣后，求：

'■L

卜、

T

（1）牛頓管中氣體的壓強(qiáng)；

⑵抽出氣體的質(zhì)量與原有氣體質(zhì)量的比值。

題組三灌氣模型

5.冬季室外零下23℃,醫(yī)用50L大氧氣瓶長期儲(chǔ)存在室外,氧氣瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)為15個(gè)大氣壓,現(xiàn)將鋼

瓶移至室內(nèi)溫度為27℃的醫(yī)院病房內(nèi)（鋼瓶的熱脹冷縮可以忽略）。已知熱力學(xué)溫度與攝氏溫度間

的關(guān)系為T=f+273K?

（1）鋼瓶移入室內(nèi)達(dá)到熱平衡后，鋼瓶內(nèi)氧氣的壓強(qiáng)為多少個(gè)大氣壓？

（2）在室內(nèi)環(huán)境下，若氧氣輸出的壓強(qiáng)恒為1個(gè)大氣壓,流量為2L/min,且要求鋼瓶內(nèi)氧氣應(yīng)保留不少

于一個(gè)大氣壓的剩余壓力，在輸出氧氣過程中鋼瓶內(nèi)溫度保持不變，該氧氣瓶最多能持續(xù)使用多少分

鐘？

題組四漏氣模型

6.隨著社會(huì)發(fā)展，科技的飛快進(jìn)步以及中國汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，新能源汽車已經(jīng)走進(jìn)我們的生活，它

主要具有節(jié)能、環(huán)保、省錢、舒適、噪音小等優(yōu)點(diǎn)，我國生產(chǎn)的某品牌節(jié)能汽車，其后輪胎標(biāo)準(zhǔn)胎壓

為2.50poo當(dāng)車外溫度顯示為27°C,胎壓監(jiān)測系統(tǒng)在儀表盤上顯示為2.50處,在冬天某日車輛使用時(shí),

車外溫度顯示為7°C,發(fā)現(xiàn)儀表盤上顯示為2.33加,此時(shí),車胎內(nèi)氣體可看作理想氣體，車胎內(nèi)體積可視

為不變(大氣壓強(qiáng)po=LOxlo5Pa)o

(1)試分析冬天某日時(shí),后輪胎是否有漏氣；

(2)若后輪胎的容積是25L,要使該車胎在使用時(shí)胎壓恢復(fù)到2.50加,需要充入多少一定量的壓強(qiáng)為

2.40/70的同種氣體?(充氣過程中車胎內(nèi)溫度視為不變)

綜合提升練

7.(2023山東青島三模)某位游客自駕游西藏，海拔到達(dá)4000m時(shí)，大氣壓強(qiáng)為5.6xl04Pa,環(huán)境溫度為

7℃,該游客出現(xiàn)了高原反應(yīng)，即刻取出一種便攜式加壓艙使用，該加壓艙主要由艙體和氣源箱組成。

已知加壓艙剛?cè)〕鰰r(shí)是折疊狀態(tài),只打開進(jìn)氣口，氣源箱將周圍環(huán)境中的大氣以350L/min的氣流量

輸入到艙體中，充氣達(dá)到壓強(qiáng)5.0x105pa的工作狀態(tài)后，進(jìn)氣口和出氣口都打開，維持艙內(nèi)空氣新鮮，且

氣壓不變，溫度維持在27°C,游客在艙內(nèi)的高壓環(huán)境中吸氧，實(shí)現(xiàn)治療目的。如圖所示,充氣后的加壓

艙艙體可視為長2.1m、底面積0.88n?的圓柱體，艙內(nèi)外氣體均可視為理想氣體。

(1)求艙體充氣到工作狀態(tài)的時(shí)間;

(2)該游客在艙內(nèi)治療一段時(shí)間后情況好轉(zhuǎn)，他改設(shè)氣壓2.0x105Pa、溫度27℃的新模式加壓艙會(huì)自

動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)出口氣流量。已知此時(shí)外部的環(huán)境溫度下降為-3°C，加壓艙進(jìn)氣流量為30L/min,艙內(nèi)環(huán)境

在10min內(nèi)達(dá)到新模式，求這段時(shí)間放出氣體質(zhì)量與進(jìn)入氣體質(zhì)量之比。

8.中醫(yī)拔罐的物理原理是利用玻璃罐內(nèi)外的氣壓差使罐吸附在人體穴位上，進(jìn)而治療某些疾病。常

見拔罐有兩種，如圖所示，左側(cè)為火罐，下端開口;右側(cè)為抽氣拔罐,下端開口，上端留有抽氣閥門。使用

火罐時(shí)，先加熱罐中氣體，然后迅速按到皮膚上,自然降溫后火罐內(nèi)部氣壓低于外部大氣壓，使火罐緊

緊吸附在皮膚上。抽氣拔罐是先把罐體按在皮膚上，再通過抽氣降低罐內(nèi)氣體壓強(qiáng)。某次使用火罐

時(shí)，罐內(nèi)氣體初始?jí)簭?qiáng)與外部大氣壓相同,溫度為450K,最終降到300K,因皮膚凸起，內(nèi)部氣體體積變

為罐容積的條若換用抽氣拔罐，抽氣后罐內(nèi)剩余氣體體積變?yōu)槌闅獍喂奕莘e的,罐內(nèi)氣壓與火罐

降溫后的內(nèi)部氣壓相同。罐內(nèi)氣體均可視為理想氣體，忽略抽氣過程中氣體溫度的變化。求應(yīng)抽出

氣體的質(zhì)量與抽氣前罐內(nèi)氣體質(zhì)量的比值。

火罐抽氣拔罐

9.（2023重慶七校聯(lián)考三模）澆花水溫與氣溫相差太大易傷害花卉。養(yǎng)花人常使用的氣壓式澆花噴壺

結(jié)構(gòu)圖如圖所示，噴壺裝入水后旋緊噴頭套，通過拉桿打氣按壓后,按下泄壓閥即可噴水（不噴水時(shí)泄

壓閥處于關(guān)閉狀態(tài)）。某次取水溫/=7°C的井水裝入壺中旋緊后擱置一段時(shí)間（水未裝滿），待壺中水

溫達(dá)到環(huán)境溫度擊=17°C時(shí)再澆水。已知大氣壓強(qiáng)恒為po=l.Oxl（）5Pa,噴壺導(dǎo)熱性良好，壺中氣體可

視為理想氣體，裝水旋緊壺中密閉氣體溫度視為與井水同溫。

/打氣拉桿

隕則泄壓閥

氣筒管

出”-吸水細(xì)管

（1）求壺中水溫達(dá)到環(huán)境溫度時(shí)壺中壓強(qiáng)大?。ńY(jié)果保留三位有效數(shù)字）；

（2）若同樣量的井水經(jīng)過擱置達(dá)到環(huán)境溫度再裝入壺中,然后通過拉桿打氣使壺中壓強(qiáng)達(dá)到1.2曲（打

氣過程中壺內(nèi)氣體溫度可視為不變），求壓進(jìn)氣體的質(zhì)量與壺內(nèi)水面上原有氣體的質(zhì)量之比（結(jié)果用分

式表示）。

10.（2023山東濟(jì)寧三模）2023年3月30日，我國“神舟十五號(hào)”飛行乘組圓滿完成了第三次太空行走任

務(wù)。航天員出艙活動(dòng)前要在氣閘艙內(nèi)穿上特制的航天服，航天服內(nèi)密封一定質(zhì)量的氣體（視為理想氣

體），開始時(shí)密封氣體的體積為％=2.0L,壓強(qiáng)為pi=1.0x105Pa,溫度為A=27℃□為方便打開艙門，需

將氣閘艙內(nèi)氣壓適當(dāng)降低，當(dāng)氣閘艙內(nèi)氣壓降低到目標(biāo)值時(shí)，航天服內(nèi)氣體體積變?yōu)閂2=2.4L,溫度變

為?2=-3忽略航天員呼吸造成的影響，取0℃=273Ko

⑴求氣閘艙內(nèi)氣壓降低到目標(biāo)值時(shí)航天服內(nèi)氣體的壓強(qiáng)P2；

(2)將氣閘艙內(nèi)氣壓降低到目標(biāo)值后航天員感覺到航天服內(nèi)氣壓偏高，于是他將航天服內(nèi)一部分氣體

緩慢放出,使航天服內(nèi)氣壓降到P3=0.5xl()5Pa,此時(shí)航天服內(nèi)氣體體積變?yōu)閂3=2.0L,求放出的氣體與

航天服內(nèi)部留存氣體的質(zhì)量比。(設(shè)放出氣體過程中氣體溫度始終保持不變)

參考答案

第4講專題提升:充氣、抽氣、灌氣、漏氣模型

1.D解析設(shè)取水器下壓〃次后，桶中的水才能從出水口流出。以原來桶中空氣和打入的空氣為

研究對(duì)象，設(shè)開始時(shí)壓強(qiáng)為P1,體積為％,貝I=po=1X105Pa,V1=[(20-12)x103+300n]cn?,設(shè)桶中打

入空氣后的體積為丫2,壓強(qiáng)為P2,則12=(20-12)x103cm3,由玻意耳定律得P1V]=P2%,要使桶中水

能從出水口流出則有02>m+意方,聯(lián)立各式解得〃>*所以取水器至少按壓2次后,桶中水才能從

出水口流出,A、B錯(cuò)誤;水桶高度/zo=^|m=lm,裝滿水時(shí)，水面距離出水口高度A/z=50cm-

2+4

卷/%=50cm-40cm=10cm,再壓出4升水后桶內(nèi)液面與出水口高度差為h2=°-^h0+AA=70

cm,則有p3=0o+"g//2,解得03=1.07x1()5p4由于外界溫度保持不變，根據(jù)玻意耳定律有

“M)%+pM'=p3v2；其中Vo=0.3L,V1'=(20-12)L=8L,4'=(20-12+4)L=12L,解得“R6.1,可知，若

要再壓出4L水，至少需按壓17次,C錯(cuò)誤,D正確。

2.A解析打入氣體的質(zhì)量與車胎內(nèi)原來氣體的質(zhì)量之比為60:31,即打入氣體的體積與車胎

內(nèi)原來氣體的體積之比詈=則=翳，車胎內(nèi)原來氣體的體積為L5L,即V0=1.5L,代入上式可得

"WL，打入車胎內(nèi)的氣體等效于向車胎內(nèi)打入5=300K、壓強(qiáng)為po=lxl()5pa的Ay的氣體,

3

根據(jù)蓋-呂薩克定律可得陪=黑其中Vo'=100cm,To=3OOK,解得Ti=310K,故選A。

/1/o

3.答案(1)1.07x105Pa(2)16

解析⑴氣體發(fā)生等溫變化

狀態(tài)l:pi=1.0xl05Pa,%=7.5L+2Vo=8L

狀態(tài)2涇=7.5L

由玻意耳定律，得p\Vi=p2V2

5

解得打2次氣后籃球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)/22=1.07X10Pa?

5

(2)狀態(tài)3:/?3=1.5X10Pa,V3=7.5(l+l%)L=7.575L

狀態(tài)4:/?4=1.0X105Pa,V4=7.5L+0.25”

由玻意耳定律，得P3V3=04%

解得,7=15.45

則打氣的最少次數(shù)為16次。

4.答案⑴(第遍Q)i一管?

解析⑴根據(jù)題意可知,經(jīng)過一次抽氣，由玻意耳定律有2。1=0儀+5)

解得Pi=|^o

同理,第二次抽氣后玻璃管中氣體壓強(qiáng)為02=冬=(算fpo

則經(jīng)過5次抽氣后,管中氣體壓強(qiáng)。5=償)%

(2)原有氣體壓強(qiáng)變?yōu)镻5,則體積會(huì)變?yōu)樨?由玻意耳定律可得poV=P5%

設(shè)原有氣體質(zhì)量為加，抽走氣體質(zhì)量為Am,則竺=攀

聯(lián)立解得誓=1-償)1

5.答案(1)18(2)425min

解析⑴由題意可知，初態(tài)pi=15xl()5pa,71=(273-23)K=250K

末態(tài)4=(273+27)K=300K

設(shè)末態(tài)壓強(qiáng)為償,則由查理定律得票=黑

1112

解得02=18x1()5pa。

(2)由題意，設(shè)壓強(qiáng)為18xl()5p%體積為50L的氣體可以等效為壓強(qiáng)為lxl()5pa,體積為區(qū)設(shè)初始

狀態(tài)體積為％,則由玻意耳定律得p2vo=pV

解得V=900L

由題意可得,輸出的體積為AV=V-%=850L

設(shè)流量為Q,則該氧氣瓶最多能持續(xù)使用時(shí)間為U臂=寫min=425min。

QN

6.答案(1)輪胎沒有漏氣(2)1.77L

解析⑴根據(jù)查理定律得票=黑

/112

代入數(shù)值解得P2=2.33po

輪胎沒有漏氣。

(2)根據(jù)玻意耳定律得2.33次V+2.4p(yAV=2.50R)V

解得AV=1.77L。

7.答案(1)44min(2n)詈7

解析⑴將體積為％,壓強(qiáng)po=5.6xl()4Pa,溫度5=280K的大氣注入艙體;末態(tài)壓強(qiáng)/?i=5xl05Pa,

體積Vi=5/z=1.848m3

溫度Ti=300K,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程華=空

1011

已知?dú)饬髁縌=350L/min,所以充氣時(shí)間為t=^

解得t=44min0

3

（2）注入氣體的體積V2=Q't=0.3m

溫度r2=270K,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有畢=辛+華

111112

排出艙體的氣體體積AV=V3-VI

根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有畢=畢

1172

放出氣體質(zhì)量與進(jìn)入氣體質(zhì)量之比等于體積之比，則有隗=率=當(dāng)。

m進(jìn)1<410

8.答案,

解析設(shè)火罐內(nèi)氣體初始狀態(tài)參量分別為0、71、V1,溫度降低后狀態(tài)參量分別為P2、72、匕，罐

的容積為％，由題意知pi=po、T1=45OK、Vi=Vo、T2=300K、匕=要①

由理想氣體狀態(tài)方程得

代入數(shù)據(jù)得P2=O.7po③

對(duì)于抽氣罐,設(shè)初態(tài)氣體狀態(tài)參量分別為P3、匕，末態(tài)氣體狀態(tài)參量分別為小、山,罐的容積為

由題意知03=00、匕=%'、夕4=22④

由玻意耳定律得PoVo'=P2%⑤

聯(lián)立②⑤式，代入數(shù)據(jù)得V4=yV0'⑥

設(shè)抽出的氣體的體積為AV,由題意知AV=匕-爭行