第十四章 实验20 探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系-2023高考物理一轮复习【导与练】高中总复习第1轮教师用书word （新教材，鲁科版，福建专用）

实验20　探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系 一、实验原理 在保证密闭注射器中气体的质量和温度不变的条件下,通过改变密闭注射器中气体的体积,由压力表读出对应气体的压强值,进而研究在温度不变的条件下气体的压强与体积的关系。 二、实验器材 带铁夹的铁架台、注射器、柱塞(与压力表密封连接)、压力表、橡胶套、刻度尺等。 三、实验步骤 1.如图所示组装实验器材。 2.利用注射器封闭一段空气柱为研究对象,注射器下端的开口有橡胶套,它和柱塞一起把一段空气柱封闭。 3.把柱塞缓慢地向下压或向上拉,读取空气柱的长度与压强的几组数据。空气柱的长度l可以通过刻度尺读取,空气柱的长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V。空气柱的压强p可以从与注射器内柱塞相连的压力表读取。 四、数据处理 1.作p-V图像 以压强p为纵坐标,以体积V为横坐标,用采集的各组数据在坐标纸上描点,绘出等温曲线,如图所示。观察p-V图像的特点看能否得出p、V的定量关系。 2.作p-图像 以压强p为纵坐标,以为横坐标,在坐标纸上描点。如果p-图像中的各点位于过原点的同一条直线上,就说明压强p跟体积的倒数成正比,即压强与体积成反比。如果不在同一条直线上,再尝试其他关系。 3.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。 五、误差分析 1.实验的过程中存在漏气现象会造成误差,在实验的过程中要保证橡胶套的气密性,可在柱塞上涂润滑油。 2.下压柱塞或上拉柱塞过快,会造成气体温度变化,引起实验误差。在实验操作的过程中,改变空气柱长度时操作要缓慢,同时手不能握住注射器。 3.在读压力表和刻度尺示数时都会引起读数误差。因此要多测几次取平均值。 六、注意事项 1.改变气体体积时,要缓慢进行。 2.实验过程中,不要用手接触注射器的外壁。 3.实验前要在柱塞上涂抹润滑油。 4.读数时视线要与刻度线平行,与尺面垂直。 5.作p-图像时,应使尽可能多的点落在直线上,不在直线上的点应均匀分布于直线两侧,偏离太远的点应舍弃。 考点一　基础性实验 [例1] 使用如图甲装置做“探究气体压强与体积的关系”的实验,已知压力表通过细管与注射器内的空气柱相连,细管隐藏在柱塞内部未在图中标明。 (1)本实验的研究对象是　　　　(从图甲文字中选填),实验中应保持不变的参量是　　　　。  (2)甲同学在实验中,测得的实验数据如下表所示,仔细观察“p·V”一栏中的数值,发现越来越小,造成这一现象的可能原因是　。 序号 V/mL p/(×105 Pa) p·V/(×105 Pa·mL) 1 20.0 1.001 0 20.020 2 18.0 1.095 2 19.714 3 16.0 1.231 3 19.701 4 14.0 1.403 0 19.642 5 12.0 1.635 1 19.621 A.实验时注射器柱塞与筒壁间的摩擦力越来越大 B.实验时环境温度升高了 C.实验时外界大气压强发生了变化 D.实验时注射器内的气体向外发生了泄漏 (3)实验过程中,下列操作正确的是　　　　。  A.推拉柱塞时,动作要快 B.柱塞涂润滑油主要是为了减小摩擦 C.玻璃管外侧刻度均匀,但并非准确地等于1 cm、2 cm…,这对实验结果的可靠性不会有影响 (4)乙同学在实验中操作规范,读数正确,经描点连线得V-图像,如图乙,已知图像是一条倾斜直线,但未过原点,其原因可能是  　。  解析:(1)本实验的研究对象是空气柱;实验中应保持不变的参量是温度。 (2)根据理想气体状态方程=C,其中常量C与气体的种类和气体质量有关,实验中发现pV值越来越小,可知造成这一现象的可能原因是温度降低或气体质量减小,故D正确,A、B、C错误。 (3)本实验条件是温度不变,故推拉柱塞时,动作要慢,故A错误;柱塞涂润滑油主要是为了封闭气体,保证气体质量一定,其次是为了减小摩擦,故B错误;玻璃管外侧刻度均匀即可,具体刻度值对实验结果的可靠性不会有影响,故C正确。 (4)V-图像是一条倾斜直线,但未过原点,这是因为连接压力表和注射器内空气柱的细管中有气体未计入。 答案:(1)空气柱　温度　(2)D　(3)C (4)连接压力表和注射器内空气柱的细管中有气体未计入 1.[实验原理与误差分析] 在“探究气体等温变化的规律”的实验中,如图所示,导热性能良好的注射器下端的开口有橡胶套,它和柱塞一起把一段空气柱封闭在注射器筒中,以这段空气柱为研究对象,实验过程中它的质量不会变化。空气