第14章 实验21 探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系(教参)-【名师导航】2024年高考物理一轮总复习(新教材新高考)江苏专用

　探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系 教材原型实验　 　实验原理与操作 1．在活塞上涂上润滑油，保持良好的密封性，可以保持封闭气体的质量不发生变化。 2．缓慢的推拉活塞，可以使气体的温度保持与外界的温度保持一致，从而可以保持封闭气体的温度不变。 3．手不能直接握在注射器上，因为手的温度可能改变气体的温度。 　数据处理与误差分析 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。 [题组训练] (2022·南通模拟)用图甲所示装置探究气体等温变化的规律。 (1)关于该实验下列说法正确的是 ________。 A．为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油 B．应快速推拉柱塞 C．为方便推拉柱塞，应用手握注射器再推拉柱塞 D．注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位 甲　　　　　　　乙　　　　　　　丙 (2)测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后，为直观反映压强与体积之间的关系，以p为纵坐标，以为横坐标在坐标系中描点作图。小明所在的小组压缩气体时漏气，则用上述方法作出的图线应为图乙中的 ________(选填“①”或“②”)。 (3)为更准确地测出气体的压强，小华用压强传感器和注射器相连，得到某次实验的p-V图如图丙所示，究其原因，是温度发生了怎样的变化 ________。 A．一直下降 B．先上升后下降 C．先下降后上升 D．一直上升 (4)某同学将注射器活塞移动到体积适中的位置时，接上软管和压强传感器，通过DIS系统记录下此时的体积V0与压强p0，然后记录5组数据，作p-图。在软管内气体体积ΔV不可忽略时，p-图像为双曲线，试用玻意耳定律分析，该双曲线的渐近线(丁图中的虚线)方程是p＝________(用V0、p0、ΔV表示)。 丁 (5)实验中若使用传感器采集数据，则柱塞与针筒间的摩擦对实验结果pV乘积值的影响是 ________(选填“偏大”“偏小”“无影响”)。 [解析]　(1)为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油，故A正确；为减小摩擦产生的热量带来的影响，应缓慢推拉柱塞，故B错误；用手握注射器，会造成气体温度变化，故C错误；只需关注图像斜率的变化即可探究压强和体积的关系，注射器旁的刻度尺只需要刻度分布均匀即可，可以不标注单位，故D正确；故选AD。 (2)理论上p＝TC 则p-应是一条过原点的倾斜直线，然而压缩气体时漏气，则大于理论值，即应为题图乙中的图像②。 (3)根据一定质量的理想气体状态方程 ＝C， 可知压强与体积的乘积越大，温度越高，由题图丙可发现温度先上升后下降；故B正确，A、C、D错误；故选B。 (4)被封闭气体的初始体积为V0＋ΔV，压强为p0，末状态的体积为V＋ΔV，根据玻意耳定律得： p0(V0＋ΔV)＝p(V＋ΔV) 解得p＝ 由题图丁可知，双曲线的渐近线就是趋近于无穷大时的压强，则该双曲线的渐近线是p＝。 (5)气体压强由传感器测得，体积由注射器刻度测得，均与活塞与针筒之间的摩擦无关，则柱塞与针筒间的摩擦对实验结果pV乘积值无影响。 [答案]　(1)AD　(2)②　(3)B　(4)　(5)无影响 实验拓展与创新　 1．(1)如图所示，用一个带刻度的注射器及计算机辅助系统来探究一定质量气体的压强和体积关系，实验中应保持不变的参量是________，所研究的对象是注射器中封闭的气体，它的体积可用注射器直接读出，它的压强是由图中压强传感器、数据采集器得到。 (2)实验过程中，下列操作正确的是________。 A．推拉活塞时，动作要快 B．推拉活塞时，手不能握住注射器筒 C．压强传感器与注射器之间的软管脱落后，应立即重新接上，继续实验并记录数据 D．活塞和针筒之间要保证不漏气 E．活塞和针筒之间的摩擦并不影响压强的测量 [解析]　(1)在研究一定质量的气体压强与体积的关系时，气体的温度是不能变化的，由理想气体状态方程＝C，可得当气体的温度不变的情况下，p与V是成反比的。 (2)推拉活塞时，动作要慢，使其温度与环境保持一致，故A错误；推拉活塞时，手不能握住注射器，防止手对其起加热作用，故B正确；橡皮帽与注射器脱落后，气体质量变化，需重新做实验，故C错误；不漏气可以保证气体质量一定，故D正确；活塞和针筒之间的摩擦并不影响压强的测量，故E正确。 [答案]　(1)温度　(2)BDE 2. (2023·江苏宿迁高三期末)用气体压强传感器探究一定质量气体在温度不变时压强与体积关系的实验装置如图所示，实验步骤如下： A．将注射器活塞移动到适当的位置，逐一连接注射器、压强传感器、数据采集器和计算机； B．手握住注射器