资源简介 素养提升22 气体状态变化的四类变质量问题1.(2026·甘肃平凉模拟)按压式充气U形头枕充气方便,收纳简便。某品牌按压式充气U形头枕充气完成后的体积为V1=5 L,每次按压充气气囊都可以将压强为p0=1×105Pa,体积为V0=200 mL,温度为t0=27 ℃的空气充入头枕内。现多次快速的按压充气气囊,给一个完全瘪掉(内部的气体体积为零)的头枕充气,刚充气完成后,头枕内空气的温度为t1=37 ℃,压强为p1=3.1×105Pa,已知环境温度恒为t0=27 ℃,空气可视为理想气体,T=t+273 K。求:(1)充气完成后经过足够长的时间(体积不变),头枕内空气的压强;(2)本次充气按压充气气囊的次数。2.★(2026·江苏南京模拟)用如图所示的水银血压计测量血压时,先用气囊向袖带内充气7次(开始袖带内无空气),每次充入压强为p0(p0为外界大气压强)、体积为的空气,充气后袖带内的空气体积为V0,然后缓慢放气,当袖带内空气体积变为时,袖带内空气的压强刚好与大气压强相等。空气可视为理想气体,忽略充气和放气过程中空气温度的变化,求:(1)充气后袖带内空气的压强p;(2)袖带放出空气的质量与剩余空气质量的比值k。3.★如图所示,容积为5 L的氧气袋广泛用于野外病人急救。若原来是真空的容积为5 L的氧气袋是由医用钢瓶内的氧气分装的,已知医用钢瓶容积为10 L,贮有压强为3.6×106Pa的氧气,充气后的氧气袋中氧气压强都是1.2×106Pa,设充气过程不漏气,环境温度不变。求:(1)一医用钢瓶最多可分装氧气袋的个数;(2)病人使用后,氧气袋内气压降至1.0×106Pa,用去的氧气质量与原来氧气总质量之比(结果可以用分数表示)。4.(2026·吉林长春期末)鱼鳔是鱼的重要器官。鱼通过鱼鳔肌控制鱼鳔的收缩和扩张,达到上升或下沉的目的。鱼在水里某深度时,鱼鳔内气体的压强为p0,体积为V0。鱼鳔内的气体可视为理想气体,且温度保持不变。(1)鱼下沉时,需要缓慢收缩鱼鳔(鱼鳔内气体质量不变),当鱼鳔内气体的体积变为0.5V0时,求鱼鳔内气体压强;(2)鱼上升时,需要使气体(可视为理想气体)缓慢进入鱼鳔,当鱼鳔内气体压强变为1.2p0,体积变为1.5V0时,求此时鱼鳔内气体质量和初始时鱼鳔内气体质量之比。5.(2026·四川泸州期末)汽车刹车助力装置能有效为驾驶员踩刹车省力。如图所示,刹车助力装置简化如下:左容器(助力气室)和右容器(抽气气室)两个容器用细管相连,K1、K2为单向阀门,只可按图示方向开启。开始时活塞在右容器的最左边,活塞向右拉动时,K2闭合K1打开,直至右容器的体积等于左容器的体积V0。活塞向左压缩时,K1闭合K2开启,将右容器中气体排入大气中。重复这两个过程,使左容器内气体质量不断减小。已知左容器初始压强为p0,外界压强为p0。假设抽气过程中,拉动活塞足够慢,每次可视为等温变化。求:(1)第1次抽气后左容器内气体压强p1;(2)第n次抽气后左容器内气体压强pn;(3)第n次抽气后,左容器抽出气体的质量和左容器剩余气体的质量之比m抽∶m余n。素养提升22 气体状态变化的四类变质量问题1.(1)3.0×105Pa (2)75次解析:(1)充气完成后经过足够长的时间,头枕内空气温度变为环境温度t0=27 ℃,此过程发生等容变化,根据查理定律,有=解得p2=3.0×105Pa。(2)根据理想气体状态方程,有n=解得本次充气按压充气气囊的次数n=75次。2.(1) (2)解析:(1)充气过程中空气发生等温变化,设末态压强为p,体积为V0,根据玻意耳定律,有7p0·=pV0解得p=。(2)设放出压强为p0的空气体积为ΔV,根据玻意耳定律有7p0·=p0+p0ΔV袖带放出空气的质量与剩余空气质量的比值为k=联立解得k=。3.(1)4个 (2)解析:(1)选取钢瓶内氧气整体作为研究对象,钢瓶内氧气体积V1=10 L,p1=3.6×106Pa分装n个氧气袋,则V2=(V1+nV0)其中V0=5 L,p2=1.2×106Pa分装过程,氧气发生等温变化,根据玻意耳定律有p1V1=p2V2联立解得n=4。(2)选取氧气袋内压强为p2=1.2×106Pa的氧气整体作为研究对象,设气压降至p3=1.0×106Pa时氧气的体积为V,用气过程氧气发生等温变化,根据玻意耳定律得p2V0=p3V解得V=V0用去的氧气的体积为ΔV=V0-V0=V0所以用去的氧气的质量与原来氧气总质量之比为===。4.(1)2p0 (2)解析:(1)当鱼鳔内气体的体积变为0.5V0时,设鱼鳔内气体压强为p1,由玻意耳定律得p0V0=0.5p1V0解得p1=2p0。(2)初始时鱼鳔内气体的压强为p0,体积为V0。设当此部分气体压强变为1.2p0时,气体体积变为V1,由玻意耳定律得p0V0=1.2p0V1解得V1=V0当压强都为1.2p0时,气体质量和体积成正比,则此时鱼鳔内气体质量m和初始时鱼鳔内气体质量m0之比为=联立解得=。5.(1)p0 (2)p0 (3)∶1解析:(1)第1次抽气过程,由玻意耳定律得p0V0=p1·2V0解得p1=p0。(2)每次抽气后左容器内气体压强都是上一次的,所以第n次抽气后左容器内气体压强pn=p0。(3)设左容器内气体的初始质量为m。第1次抽气:m抽1=m,m余1=m第2次抽气:m抽2=m,m余2=m第3次抽气:m抽3=m,m余3=m……第n次抽气:m抽n=m,m余n=m第n次抽气后,左容器抽出气体的质量m抽=m-m余n=m第n次抽气后,左容器剩余气体的质量m余n=m解得m抽∶m余n=∶1。1 / 1素养提升22 气体状态变化的四类变质量问题1.能够通过合理选择研究对象,将充气、抽气、灌装、漏气等变质量问题转化为一定质量的气体问题,培养建模能力。 2.能够解决混合气体问题,培养科学思维能力。提升点一 充气问题在充气(打气)时,将充进容器内的气体和容器内的原有气体作为研究对象时,这些气体的质量是不变的。这样,可将“变质量”的问题转化成“定质量”问题。(2026·安徽马鞍山模拟)如图所示为供游泳练习使用的救生圈。充气前救生圈内部已有气体的压强为1.0×105Pa、温度与室内温度相同为17 ℃、体积为救生圈的容积10 L。充气时,充气筒每次可为其充入压强1.0×105Pa,温度17 ℃的气体0.3 L。忽略救生圈体积变化及充气过程中气体温度变化,热力学温度T与摄氏温度t的关系为T=t+273 K,气体均可视为理想气体。(1)求充气100次后救生圈内气体压强;(2)将充气后的救生圈拿到室外后救生圈内气体的最终压强变为4.08×105Pa,求室外摄氏温度。尝试解答提升点二 抽气问题在对容器抽气的过程中,对每一次抽气而言,气体质量发生变化,解决该类变质量问题的方法是把每次抽出的气体和剩余气体看成一个整体,即用等效法把“变质量”问题转化为“定质量”问题,由于每次抽出的气体质量不同,解题时,需分次计算剩余气体的压强。汽车刹车助力装置能有效为驾驶员踩刹车省力。如图,刹车助力装置可简化为助力气室和抽气气室等部分构成,连杆AB与助力活塞固定为一体,驾驶员踩刹车时,在连杆AB上施加水平力推动液压泵实现刹车。助力气室与抽气气室用细管连接,通过抽气降低助力气室压强,利用大气压与助力气室的压强差实现刹车助力。每次抽气时,K1打开,K2闭合,抽气活塞在外力作用下从抽气气室最下端向上运动,助力气室中的气体充满抽气气室,达到两气室压强相等;然后,K1闭合,K2打开,抽气活塞向下运动,抽气气室中的全部气体从K2排出,完成一次抽气过程。已知助力气室容积为V0,初始压强等于外部大气压强p0,助力活塞横截面积为S,抽气气室的容积为V1。假设抽气过程中,助力活塞保持不动,气体可视为理想气体,温度保持不变。(1)求第1次抽气之后助力气室内的压强p1;(2)第n次抽气后,求该刹车助力装置为驾驶员省力的大小ΔF。尝试解答提升点三 分装问题将一个大容器里的气体分装到多个小容器中的问题也是变质量问题,分析这类问题时,可以把大容器中的气体和多个小容器中的气体作为一个整体来进行研究,即可将“变质量”问题转化为“定质量”问题。已知某钢瓶容积为200 L,在室外测得其瓶内氧气压强为3×105 Pa,环境温度为-23 ℃,医院病房内温度为27 ℃(钢瓶的热胀冷缩可以忽略)。则:(1)移入室内达到热平衡后钢瓶内氧气的压强为多少?(2)现在室内对容积为5 L、内部真空的小钢瓶分装,分装后每个小钢瓶压强为2×105 Pa,在分装过程中大小钢瓶温度均保持不变。最多可分装多少瓶小钢瓶供病人使用?尝试解答提升点四 漏气问题 容器漏气过程中气体的质量不断发生变化,属于变质量问题,如果选容器内剩余气体和漏掉的气体为研究对象,便可使“变质量”问题转化成“定质量”问题。(2026·甘肃张掖模拟)中国是瓷器的故乡,号称“瓷器之国”。图甲是烧制瓷器的窑炉,图乙为其简化原理图,上方有一单向排气阀,当窑内气压升高到3p0(p0为大气压强)时,排气阀才会开启,压强低于3p0时,排气阀自动关闭。某次烧制过程,初始时窑内温度t0=27 ℃,窑内气体压强为p0。已知烧制过程中窑内气体温度均匀且缓慢升高。不考虑瓷坯体积的变化,气体可视为理想气体,绝对零度取-273 ℃。求:(1)排气阀开始排气时,窑内气体的温度;(2)窑内温度为927 ℃时,排出气体质量与窑内原有气体质量的比值。尝试解答素养提升22 气体状态变化的四类变质量问题提升点一【例1】 (1)4×105Pa (2)22.8 ℃解析:(1)设充气100次可以让救生圈内气体压强增大至p2。以救生圈内原来的气体和所充的气体整体为研究对象,则初状态p1=1.0×105Pa,V1=V+nΔV,末状态V2=V=10 L,n=100(次)由玻意耳定律得p1=p2V解得充气100次救生圈内气体压强p2=4×105Pa。(2)当温度变化,则初状态p2=4×105Pa,T2=290 K,末状态p3=4.08×105Pa,气体发生等容变化,由查理定律得=解得T3=295.8 K室外摄氏温度t=℃=22.8 ℃。提升点二【例2】 (1) (2)p0S解析:(1)以助力气室内的气体为研究对象,则初态压强为p0、体积为V0,第一次抽气后,压强为p1、气体体积为V=V0+V1根据玻意耳定律p0V0=p1V,解得p1=。(2)同理第二次抽气p1V0=p2V解得p2==p0以此类推……则当n次抽气后助力气室内的气体压强pn=p0则刹车助力系统为驾驶员省力的大小ΔF=(p0-pn)S=p0S。提升点三【例3】 (1)3.6×105 Pa (2)32瓶解析:(1)氧气发生等容变化,由查理定律得=代入数据解得p2=3.6×105 Pa。(2)氧气温度保持不变,由玻意耳定律得p2V=np3V'+p3V代入数据解得n=32瓶。提升点四【例4】 (1)627 ℃(或900 K) (2)1∶4解析:(1)对封闭在窑内的气体,排气前容积不变,烧制前温度T0=(273+27)K=300 K气体升温过程中发生等容变化,根据查理定律有=解得T1=900 K。即t=(T1-273)℃=627 ℃。(2)当气体温度T2=(927+273)K=1 200 K,压强为3p0时,设气体体积为V2根据理想气体状态方程有=解得V2=V0又V排=V2-V0=V0所以=解得=。1 / 1(共42张PPT)素养提升22 气体状态变化的四类变质量问题目标要求1. 能够通过合理选择研究对象,将充气、抽气、灌装、漏气等变质量问题转化为一定质量的气体问题,培养建模能力。2. 能够解决混合气体问题,培养科学思维能力。目 录CONTENTS提升点一 充气问题提升点二 抽气问题提升点三 分装问题提升点四 漏气问题课时跟踪检测提升点一 充气问题在充气(打气)时,将充进容器内的气体和容器内的原有气体作为研究对象时,这些气体的质量是不变的。这样,可将“变质量”的问题转化成“定质量”问题。(2026·安徽马鞍山模拟)如图所示为供游泳练习使用的救生圈。充气前救生圈内部已有气体的压强为1.0×105Pa、温度与室内温度相同为17℃、体积为救生圈的容积10 L。充气时,充气筒每次可为其充入压强1.0×105Pa,温度17 ℃的气体0.3 L。忽略救生圈体积变化及充气过程中气体温度变化,热力学温度T与摄氏温度t的关系为T=t+273 K,气体均可视为理想气体。(1)求充气100次后救生圈内气体压强;答案: 4×105Pa 解析: 设充气100次可以让救生圈内气体压强增大至p2。以救生圈内原来的气体和所充的气体整体为研究对象,则初状态p1=1.0×105Pa,V1=V+nΔV,末状态V2=V=10 L,n=100(次)由玻意耳定律得p1=p2V解得充气100次救生圈内气体压强p2=4×105Pa。(2)将充气后的救生圈拿到室外后救生圈内气体的最终压强变为4.08×105Pa,求室外摄氏温度。答案:22.8 ℃解析:当温度变化,则初状态p2=4×105Pa,T2=290 K,末状态p3=4.08×105Pa,气体发生等容变化,由查理定律得=解得T3=295.8 K室外摄氏温度t=℃=22.8 ℃。提升点二 抽气问题在对容器抽气的过程中,对每一次抽气而言,气体质量发生变化,解决该类变质量问题的方法是把每次抽出的气体和剩余气体看成一个整体,即用等效法把“变质量”问题转化为“定质量”问题,由于每次抽出的气体质量不同,解题时,需分次计算剩余气体的压强。汽车刹车助力装置能有效为驾驶员踩刹车省力。如图,刹车助力装置可简化为助力气室和抽气气室等部分构成,连杆AB与助力活塞固定为一体,驾驶员踩刹车时,在连杆AB上施加水平力推动液压泵实现刹车。助力气室与抽气气室用细管连接,通过抽气降低助力气室压强,利用大气压与助力气室的压强差实现刹车助力。每次抽气时,K1打开,K2闭合,抽气活塞在外力作用下从抽气气室最下端向上运动,助力气室中的气体充满抽气气室,达到两气室压强相等;然后,K1闭合,K2打开,抽气活塞向下运动,抽气气室中的全部气体从K2排出,完成一次抽气过程。已知助力气室容积为V0,初始压强等于外部大气压强p0,助力活塞横截面积为S,抽气气室的容积为V1。假设抽气过程中,助力活塞保持不动,气体可视为理想气体,温度保持不变。(1)求第1次抽气之后助力气室内的压强p1;答案: 解析: 以助力气室内的气体为研究对象,则初态压强为p0、体积为V0,第一次抽气后,压强为p1、气体体积为V=V0+V1根据玻意耳定律p0V0=p1V,解得p1=。(2)第n次抽气后,求该刹车助力装置为驾驶员省力的大小ΔF。答案:p0S解析:同理第二次抽气p1V0=p2V解得p2==p0以此类推……则当n次抽气后助力气室内的气体压强pn=p0则刹车助力系统为驾驶员省力的大小ΔF=(p0-pn)S=p0S。提升点三 分装问题将一个大容器里的气体分装到多个小容器中的问题也是变质量问题,分析这类问题时,可以把大容器中的气体和多个小容器中的气体作为一个整体来进行研究,即可将“变质量”问题转化为“定质量”问题。已知某钢瓶容积为200 L,在室外测得其瓶内氧气压强为3×105 Pa,环境温度为-23 ℃,医院病房内温度为27 ℃(钢瓶的热胀冷缩可以忽略)。则:(1)移入室内达到热平衡后钢瓶内氧气的压强为多少?答案: 3.6×105 Pa 解析:氧气发生等容变化,由查理定律得=代入数据解得p2=3.6×105 Pa。(2)现在室内对容积为5 L、内部真空的小钢瓶分装,分装后每个小钢瓶压强为2×105 Pa,在分装过程中大小钢瓶温度均保持不变。最多可分装多少瓶小钢瓶供病人使用?答案:32瓶解析:氧气温度保持不变,由玻意耳定律得p2V=np3V'+p3V代入数据解得n=32瓶。提升点四 漏气问题容器漏气过程中气体的质量不断发生变化,属于变质量问题,如果选容器内剩余气体和漏掉的气体为研究对象,便可使“变质量”问题转化成“定质量”问题。(2026·甘肃张掖模拟)中国是瓷器的故乡,号称“瓷器之国”。图甲是烧制瓷器的窑炉,图乙为其简化原理图,上方有一单向排气阀,当窑内气压升高到3p0(p0为大气压强)时,排气阀才会开启,压强低于3p0时,排气阀自动关闭。某次烧制过程,初始时窑内温度t0=27 ℃,窑内气体压强为p0。已知烧制过程中窑内气体温度均匀且缓慢升高。不考虑瓷坯体积的变化,气体可视为理想气体,绝对零度取-273 ℃。求:(1)排气阀开始排气时,窑内气体的温度;答案: 627 ℃(或900 K) 解析: 对封闭在窑内的气体,排气前容积不变,烧制前温度T0=(273+27)K=300 K气体升温过程中发生等容变化,根据查理定律有=解得T1=900 K。即t=(T1-273)℃=627 ℃。(2)窑内温度为927 ℃时,排出气体质量与窑内原有气体质量的比值。答案:1∶4解析:当气体温度T2=(927+273)K=1 200 K,压强为3p0时,设气体体积为V2根据理想气体状态方程有=解得V2=V0又V排=V2-V0=V0所以=解得=。课时跟踪检测1. (2026·甘肃平凉模拟)按压式充气U形头枕充气方便,收纳简便。某品牌按压式充气U形头枕充气完成后的体积为V1=5 L,每次按压充气气囊都可以将压强为p0=1×105Pa,体积为V0=200 mL,温度为t0=27 ℃的空气充入头枕内。现多次快速的按压充气气囊,给一个完全瘪掉(内部的气体体积为零)的头枕充气,刚充气完成后,头枕内空气的温度为t1=37 ℃,压强为p1=3.1×105Pa,已知环境温度恒为t0=27 ℃,空气可视为理想气体,T=t+273 K。求:12345(1)充气完成后经过足够长的时间(体积不变),头枕内空气的压强;答案:3.0×105Pa 解析:充气完成后经过足够长的时间,头枕内空气温度变为环境温度t0=27 ℃,此过程发生等容变化,根据查理定律,有=解得p2=3.0×105Pa。12345(2)本次充气按压充气气囊的次数。答案:75次解析:根据理想气体状态方程,有n=解得本次充气按压充气气囊的次数n=75次。123452. ★(2026·江苏南京模拟)用如图所示的水银血压计测量血压时,先用气囊向袖带内充气7次(开始袖带内无空气),每次充入压强为p0(p0为外界大气压强)、体积为的空气,充气后袖带内的空气体积为V0,然后缓慢放气,当袖带内空气体积变为时,袖带内空气的压强刚好与大气压强相等。空气可视为理想气体,忽略充气和放气过程中空气温度的变化,求:(1)充气后袖带内空气的压强p;答案: 12345解析:充气过程中空气发生等温变化,设末态压强为p,体积为V0,根据玻意耳定律,有7p0·=pV0解得p=。12345(2)袖带放出空气的质量与剩余空气质量的比值k。答案:解析:设放出压强为p0的空气体积为ΔV,根据玻意耳定律有7p0·=p0+p0ΔV袖带放出空气的质量与剩余空气质量的比值为k=联立解得k=。123453. ★如图所示,容积为5 L的氧气袋广泛用于野外病人急救。若原来是真空的容积为5 L的氧气袋是由医用钢瓶内的氧气分装的,已知医用钢瓶容积为10 L,贮有压强为3.6×106Pa的氧气,充气后的氧气袋中氧气压强都是1.2×106Pa,设充气过程不漏气,环境温度不变。求:(1)一医用钢瓶最多可分装氧气袋的个数;答案:4个 12345解析:选取钢瓶内氧气整体作为研究对象,钢瓶内氧气体积V1=10L,p1=3.6×106Pa分装n个氧气袋,则V2=(V1+nV0)其中V0=5 L,p2=1.2×106Pa分装过程,氧气发生等温变化,根据玻意耳定律有p1V1=p2V2联立解得n=4。12345(2)病人使用后,氧气袋内气压降至1.0×106Pa,用去的氧气质量与原来氧气总质量之比(结果可以用分数表示)。答案:解析:选取氧气袋内压强为p2=1.2×106Pa的氧气整体作为研究对象,设气压降至p3=1.0×106Pa时氧气的体积为V,用气过程氧气发生等温变化,根据玻意耳定律得p2V0=p3V解得V=V0用去的氧气的体积为ΔV=V0-V0=V0所以用去的氧气的质量与原来氧气总质量之比为===。123454. (2026·吉林长春期末)鱼鳔是鱼的重要器官。鱼通过鱼鳔肌控制鱼鳔的收缩和扩张,达到上升或下沉的目的。鱼在水里某深度时,鱼鳔内气体的压强为p0,体积为V0。鱼鳔内的气体可视为理想气体,且温度保持不变。(1)鱼下沉时,需要缓慢收缩鱼鳔(鱼鳔内气体质量不变),当鱼鳔内气体的体积变为0.5V0时,求鱼鳔内气体压强;答案:2p0 解析:当鱼鳔内气体的体积变为0.5V0时,设鱼鳔内气体压强为p1,由玻意耳定律得p0V0=0.5p1V0解得p1=2p0。12345(2)鱼上升时,需要使气体(可视为理想气体)缓慢进入鱼鳔,当鱼鳔内气体压强变为1.2p0,体积变为1.5V0时,求此时鱼鳔内气体质量和初始时鱼鳔内气体质量之比。答案:12345解析:初始时鱼鳔内气体的压强为p0,体积为V0。设当此部分气体压强变为1.2p0时,气体体积变为V1,由玻意耳定律得p0V0=1.2p0V1解得V1=V0当压强都为1.2p0时,气体质量和体积成正比,则此时鱼鳔内气体质量m和初始时鱼鳔内气体质量m0之比为=联立解得=。123455. (2026·四川泸州期末)汽车刹车助力装置能有效为驾驶员踩刹车省力。如图所示,刹车助力装置简化如下:左容器(助力气室)和右容器(抽气气室)两个容器用细管相连,K1、K2为单向阀门,只可按图示方向开启。开始时活塞在右容器的最左边,活塞向右拉动时,K2闭合K1打开,直至右容器的体积等于左容器的体积V0。活塞向左压缩时,K1闭合K2开启,将右容器中气体排入大气中。重复这两个过程,使左容器内气体质量不断减小。已知左容器初始压强为p0,外界压强为p0。假设抽气过程中,拉动活塞足够慢,每次可视为等温变化。求:12345(1)第1次抽气后左容器内气体压强p1;答案:p0 解析:第1次抽气过程,由玻意耳定律得p0V0=p1·2V0解得p1=p0。12345(2)第n次抽气后左容器内气体压强pn;答案:p0 解析:每次抽气后左容器内气体压强都是上一次的,所以第n次抽气后左容器内气体压强pn=p0。12345(3)第n次抽气后,左容器抽出气体的质量和左容器剩余气体的质量之比m抽∶m余n。答案:∶1解析:设左容器内气体的初始质量为m。第1次抽气:m抽1=m,m余1=m第2次抽气:m抽2=m,m余2=m第3次抽气:m抽3=m,m余3=m……12345第n次抽气:m抽n=m,m余n=m第n次抽气后,左容器抽出气体的质量m抽=m-m余n=m第n次抽气后,左容器剩余气体的质量m余n=m解得m抽∶m余n=∶1。12345THANKS演示完毕 感谢观看 展开更多...... 收起↑ 资源列表 素养提升22 气体状态变化的四类变质量问题.docx 素养提升22 气体状态变化的四类变质量问题.pptx 素养提升22 气体状态变化的四类变质量问题(练习,含解析).docx