人教版高中物理精讲精练-选择性必修3专题强化二：气体解答题必刷25题 解析版.docx
专题强化二：气体解答题必刷25题
技巧归纳
一、关联气体问题
这类问题涉及两部分气体，它们之间虽然没有气体交换，但其压强或体积这些量间有一定的关系，分析清楚这些关系是解决问题的关键，解决这类问题的一般方法：
(1)分别选取每部分气体为研究对象，确定初、末状态参量，根据状态方程列式求解．
(2)认真分析两部分气体的压强、体积之间的关系，并列出方程．
(3)多个方程联立求解．
二、气体实验定律与理想气体状态方程的综合应用
解决该类问题的一般思路：
(1)审清题意，确定研究对象．
(2)分析清楚初、末状态及状态变化过程，依据气体实验定律或理想气体状态方程列出方程；对力学研究对象要正确地进行受力分析，依据力学规律列出方程进而求出压强．
(3)注意挖掘题目中的隐含条件，如几何关系等，列出辅助方程．
(4)多个方程联立求解．对求解的结果注意检验它们的合理性．
专题训练
1．（21-22高二下·辽宁葫芦岛）高层住宅小区需要高楼供水系统，某小区高楼供水系统示意图如图所示，压力罐与水泵和气泵通过阀门K3、K2连接，其中压力罐可看成底面积S=10m2、高度h=5m的柱体容器，开始罐内只有压强p0=1.0×105Pa的空气。注水时关闭阀门K1、K2，打开阀门K3，开启水泵注水t1=1000s后关闭阀门K3，打开阀门K1供用户使用。已知水泵工作时注水流量Q=0.04m3/s，气泵工作时每秒钟可以向压力罐中充入p0=1.0×105Pa的空气0.1m3（即q=0.1m3/s），假设罐内气体温度保持不变。
（1）求注水结束时压力罐中气体压强p1；
（2）用户用水使罐内液面下降导致气压不断降低，现要排空罐内剩余自来水并保证高层住户不断水，压力罐中气体压强不能低于p2=4×105Pa，求气泵至少需要工作的时间t2。
【答案】（1）5.0×105Pa；（2）1500s
【详解】（1）压力罐内初始状态
p0=1.0×105Pa
V1=Sh=50m3
注水t1=1000s时，压力罐中水的体积为
此时气体的体积为
V2=10m3
根据
P0V1=p1V2
解得
p1=5.0×105Pa
（2）因为
p2=4×105Pa
则根据
则气泵至少需要工作的时间
2．（21-22高二下·河北·阶段练习）如图所示，左端封闭右端开口、内径相同、长度相同的U形细玻璃管竖直放置，末符中封闭有长的空气柱，两管水银面相平，水银柱足够长，已知大气压强，初始时封闭气体的热力学温度，现将下端阀门S打开，缓慢流出部分水银，然后关闭阀门S，左管水银面下降的高度。
（1）求左管气体压强；
（2）求右管水银面下降的高度；
（3）关闭阀门S后，若将右端封闭，保持右管内封闭气体的温度不变的同时，对左管缓慢加热，使左管和右管的水银面再次相平，求此时左管内气体的热力学温度。
【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）左管水银面下降5cm的过程中，左管内封闭气体做等温变化，则有
解得
故左管气体压强为。
（2）因左端封闭，右端开口，则此时左管水银面比右管水银面高，有
则右管水银面下降的高度为
故右管水银面下降的高度为20cm。
（3）右管内封闭气体做等温变化，则有
左管和右管的水银面再次相平，则左管内封闭气体的压强也为p3，根据一定质量的理想气体状态方程，有
解得
故此时左管内气体的热力学温度为600K。
3．（2022·山东·高考真题）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ρ，重力加速度为g。大气压强为p0，求：
（1）鱼通过增加B室体积获得大小为a的加速度、需从A室充入B室的气体质量?m；
（2）鱼静止于水面下H1处时，B室内气体质量m1。
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）由题知开始时鱼静止在H处，设此时鱼的体积为，有
且此时B室内气体体积为V，质量为m，则
鱼通过增加B室体积获得大小为a的加速度，则有
联立解得需从A室充入B室的气体质量
（2）B室内气体压强与鱼体外压强相等，则鱼静止在H处和水面下H1处时，B室内的压强分别为
，
由于鱼静止时，浮力等于重力，则鱼的体积不变，由于题可知，鱼体积的变化与B室气体体积的变化相等，则鱼在水下静止时，B室内气体体积不变，由题知开始时鱼静止在H处时，B室内气体体积为V，质量为m，由于鱼鳔内气体温度不变，若，则在H处时，B室内气体需要增加，设吸入的气体体积为ΔV，根据玻意耳定律有
则此时B室内气体质量
若，则在H处时，B室内气体需要减少