第14章 第6讲 实验：探究气体压强与体积的关系（Word教参）-【新高考方案】2024高考物理一轮复习（新教材 新高考）

2 / 62 第6讲　实验：探究气体压强与体积的关系(基础实验) 一、理清原理与操作 原理装置图 保持环境温度不变，缓慢改变活塞位置，读出每次气压计的读数和空气柱的长度(计算出气体体积) 操作 要领 (1)测量注射器活塞的直径，计算其横截面积S。 (2)按实验原理图安装好仪器。 (3)使活塞处于适当的位置，安装好橡胶套，密封一定质量的空气。 (4)待活塞稳定时，由气压计读出管内气体的压强p，从玻璃管的刻度上直接读出管内气体柱的长度，计算出气体柱的体积V，并记录到设计好的表格内。 (5)保持温度不变，把柱塞缓慢地向下压或向上拉，读取空气柱的长度(计算出气体柱对应的体积)与压强的几组数据，并记录到设计好的表格内。 (6)实验完毕，整理实验仪器 二、掌握数据处理方法 1．空气柱的体积V等于空气柱长度L与活塞的横截面积S的乘积。 2．以压强p为纵坐标，以体积V为横坐标作出p-V图像，如图甲所示；再以体积的倒数为横坐标作出p-图像，如图乙所示。 三、扫描实验盲点 1．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，应缓慢改变气体体积。 (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。 2．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、柱塞向下压或向上拉得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。 1.某同学用如图所示装置探究气体做等温变化的规律： (1)在实验中，下列哪些操作不是必需的________； A．用橡胶套密封注射器的下端 B．用游标卡尺测量柱塞的直径 C．读取压力表上显示的气压值 D．读取刻度尺上显示的空气柱长度 (2)实验装置用铁架台固定，而不是用手握住玻璃管(或注射器)，并且在实验中要缓慢推动活塞，这些要求的目的是_______________________________________________　； (3)下列图像中，最能直观反映气体做等温变化的规律的是________。 解析：(1)用橡胶套密封注射器的下端，是为了封住一定量的气体，故A是必要的；没有必要测量柱塞的直径，由于整个过程中，截面不变，知道长度就可以，列方程时，两边把截面可以消掉，故B没必要；读取压力表上显示的气压值，知道初末状态的气压值，故C是必要的；读取刻度尺上显示的空气柱长度来表示空气的体积，故D是必要的。 (2)尽可能保证封闭气体在状态变化过程中的温度不变。 (3)图像中直线比曲线直观，在等温变化中，p与成正比，因此画p-图像，应是一条过坐标原点的直线，故C正确，A、B、D错误。 答案：(1)B　(2)见解析　(3)C 2．探究气体等温变化规律的简易装置图如图所示，表中是某小组的数据。 序号 V/mL p/(×105 Pa) pV/(×105 Pa·mL) 1 20 1.001 0 20.020 2 18 1.095 2 19.714 3 16 1.231 3 19.701 4 14 1.403 0 19.642 5 12 1.635 1 19.621 (1)若要研究p、V之间的关系，绘制图像时应选用________作为坐标系。 (2)仔细观察发现，pV的值越来越小，可能的原因是 ________________________________________________________________________　。 解析：(1)由理想气体的状态方程＝C可知，若是选p-V作为坐标系，得到的是等温曲线；若是选p- 作为坐标系，将会得到一条延长线过坐标原点的直线。后者更方便且直观，便于分析问题，所以选p-作为坐标系。 (2)因研究的过程是等温变化，由方程pV＝nRT(n表示物质的量，T表示绝对温度，R是常数)可知，pV值越来越小，说明n减小，即物质的量在减小，说明有气体漏出。 答案：(1)p-　(2)有气体漏出 3．“研究一定质量的气体在温度不变的情况下压强与体积的关系”的实验装置如图1所示，实验步骤如下： ①把注射器活塞移至注射器满刻度处，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接； ②移动活塞，记录注射器的刻度值V，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p； ③用V-图像处理实验数据，得出如图2所示图像。 (1)为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是____________和________________。 (2)如果