16.5探究气体等温变化规律-2024年高考物理一轮复习100考点100讲

2024年高考一轮复习100考点100讲 第16章 热学 第16.5讲 探究气体等温变化规律 【知识点精讲】 【目标要求】　1.学会探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系. 2.会用图像法处理实验数据． 1.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（控制变量法），通过改变密闭气体的体积，由压力表读出对应气体体积的压强值，研究在恒温条件下气体的体积和压强的关系。 2．实验器材：注射器、橡胶套、压力表等 3 .实验装置：如图所示，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玻璃管中，这段空气柱就是我们研究的对象。 4. 实验数据的获取 空气柱的压强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. 把柱塞缓慢地向下压或向上拉，读出空气柱的长度与压强的几组数据． 将相关数据记录在表中： 序号 1 2 3 4 5 压强 体积 5.实验数据的处理 （1）猜想：由实验观察及记录的数据可知，空气柱的体积越小，其压强就越大，即空气柱的压强与体积成反比。 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的一支，如图甲所示． （2）检验：以压强为纵坐标，以体积的倒数为横坐标，把以上各组数据在坐标系中描点，如图所示。观察各点的位置关系，若各点位于过原点的同一直线上，就说明压强跟体积的倒数成正比，即，也就是压强与体积成反比。若各点不在同一直线上，再尝试其他关系。 5.注意事项 （1）改变气体体积时，要缓慢进行，等稳定后再读出气体压强，防止气体体积变化太快，气体的温度发生变化。 （2）实验过程中，不要用手接触注射器的圆筒，以防止圆筒从手吸收热量，引起内部气体温度变化。 （3）实验中应保持气体的质量不变，故实验前应在柱塞上涂好润滑油，以免漏气。 （4）本实验中，由于气体体积与长度成正比，因此研究气体体积与压强的关系时，不用测量空气柱的横截面积。 （5）本实验测量体积时误差主要出现在长度的测量上，由于柱塞不能与刻度尺非常靠近，故读数时视线一定要与柱塞底面相平。 （6）在作图像时，应使收集的实验数据在坐标系中均匀分布。 2．实验数据的获取 空气柱的压强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. 把柱塞缓慢地向下压或向上拉，读出空气柱的长度与压强的几组数据． 4．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图线是双曲线的一支，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. 5．注意事项 (1)本实验应用控制变量法，探究在气体质量和温度不变的情况下(即等温过程)，气体的压强和体积的关系． (2)为保证等温变化，实验过程中不要用手握住注射器有气体的部位．同时，改变体积过程应缓慢，以免影响密闭气体的温度．为保证气体密闭，应在活塞与注射器内壁间涂上润滑油，注射器内、外气体的压强差不宜过大。 【最新高考题精练】 1. （2023高考江苏学业水平选择性考试）在“探究气体等温变化的规律”的实验中，实验装置如图所示。利用注射器选取一段空气柱为研究对象。下列改变空气柱体积的操作正确的是（ ） A. 把柱塞快速地向下压 B. 把柱塞缓慢地向上拉 C. 在橡胶套处接另一注射器，快速推动该注射器柱塞 D. 在橡胶套处接另一注射器，缓慢推动该注射器柱塞 2. （2023高考山东高中学业水平等级考试）利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定一托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强和体积（等于注射器示数与塑料管容积之和），逐次增加砝码质量，采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示。 回答以下问题： （1）在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体___________。 A．与成正比 B．与成正比 （2）若气体被压缩到，由图乙可读出封闭气体压强为___________（保留3位有效数字）。 （3）某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了，则在计算乘积时，他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随的增大而___________（填“增大”或“减小”）。 【最新模拟题精练】 1. （2023石家庄三模）某同学利用如图甲所示的装置探究气体等温变化的规律，注射器中密封了一定质量的气体。 （1）该同学测得封闭气