57 第十二章　实验十八　探究气体压强与体积的关系（word教参）-2023高考物理【金版新学案】大一轮复习讲义·高三总复习（新高考 B版）

实验十八　探究气体压强与体积的关系 一、实验目的 探究一定质量的气体在温度不变的条件下的压强与体积的关系。 二、实验器材 注射器、橡胶塞、压力表。如图所示。 三、数据收集 1．空气的压强p可以从仪器上方的压力表读出，空气柱的长度l可以在玻璃管侧的刻度尺上读出，空气柱的长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V。 2．用手把柱塞向下压或向上拉，读出体积与压强的几组数据。 四、数据处理 　在等温过程中，气体的压强和体积的关系在p ­V图像中呈现为双曲线。处理实验数据时，要通过变换，即画p ­图像，把双曲线变为直线，说明p和V成反比，如图所示。这是科学研究中常用的数据处理的方法，因为一次函数反映的物理规律比较直接，容易得出对实验研究有用相关的参数。 五、实验结论 　一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比，所以p ­V图线是双曲线，但不同温度下的图线是不同的。如图是一定质量的气体分别在T1、T2温度下等温变化的p ­V图线，其中温度较高的是T2。 六、注意事项 1．为保证气体密闭，应在活塞与注射器壁间涂上润滑油。 2．为保持气体温度不变，实验过程中不要用手握住注射器有密闭气体的部位；同时，改变体积过程应缓慢，以免影响密闭气体的温度。 3．注射器内外气体的压强差不宜过大。 4．在等温过程中，气体的p ­V图像呈现为双曲线，不便确定p与V的关系，要通过坐标变换，画p ­图像，把双曲线变为直线，以方便判断p和V成反比。 七、误差分析 1．橡胶套密封不严会使空气柱的质量变化引起误差。 2．实验过程环境温度变化或柱塞向下压或向上拉的过快会使空气柱的温度变化引起误差。 3．活塞直径的测量、空气柱长度的测量、气压计的读数等引起的误差。 题型一　教材原型实验 在利用特制的注射器做“探究气体等温变化的规律”实验中，某小组同学通过上拉或下压柱塞得到了a、b、c、d四组实验数据，如图所示是压力表记录b组数据时的状态，通过记录对应的四个封闭气柱的长度值L(L单位：cm)算出体积，四组实验数据如下表。 次数 a b c d 压强p(×105Pa) 0.8 1.6 1.9 体积V(cm3) 8 6.4 4.0 3.4 体积倒数 (cm－3) 0.125 0.156 0.25 0.294 (1)实验研究的对象是________，实验中应保持不变的参量是________和________。 (2)实验中为了控制该参量不变，下列采取的主要措施比较合理的是________。 A．在活塞上涂上润滑油，保持良好的封闭性 B．推动活塞时要缓慢 C.不要用手直接握住注射器密闭气体的部分 D．实验前注射器内要吸入尽量多的空气 (3)实验数据b对应的压强应为________×105Pa，根据上表数据作出的p ­图像，可得出实验结论：质量一定的理想气体，_____________________________________________。 解析：　(1)实验研究的对象是注射器内密闭的气体，保持不变的参量是温度和密闭气体的质量。 (2)活塞和针筒之间涂上润滑油，减小摩擦、防止漏气，保证气体质量不变。缓慢推动活塞、不要用手直接握住注射器密闭气体的部分，保证气体的温度不变，故A、B、C正确，D错误。 (3)实验数据b对应的压强为1.0×105Pa，作出的p ­图线为一条过原点的直线，可得出结论：质量一定的理想气体，温度不变时，压强与体积成反比。 答案：　见解析 针对练1.某同学探究气体等温变化规律的实验装置如图1所示。该同学测出了注射器内封闭气体的几组压强p和体积V的值后，以p为纵坐标，为横坐标，画出p ­图像如图2，则甲产生的可能原因是____________；乙产生的可能原因是____________；丙产生的可能原因是____________。 A.各组的p、取值范围太小 B．实验过程中有漏气现象 C．实验过程中气体温度升高 D．在计算压强时，没有计入由于活塞和框架的重力引起的压强 解析：　甲图：是线性关系，但不过原点，相当于把图线向右平移了一定距离或向下平移了一定距离，分析知，体积计算是不会出错误，应该是少了一部分压强，故选D。乙图：图线向上弯曲，说明pV乘积变大，是温度升高或质量增加造成的现象，故选C。丙图：图线向下弯曲，说明pV乘积变小，是温度下降或质量减小造成的现象，故选B。 答案：　D　C　B 针对练2.(2022·德州质检)某实验小组用如图甲所示实验装置来探究一定质量的气体发生等温变化遵循的规律。 (1)关于该实验，下列说法正确的是________。 A．实验前应将注射器的空气完全排出 B．空气柱体积变化应尽可能地快些 C．空气柱的压强随体积的减小而减小 D．作出p ­的图像可以直观反映出p与V的关系