2025届高考尖子生培养系列物理实验专项训练11：探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系

2025届高考尖子生培养系列物理实验专项训练11：探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系 基本实验要求 1. 实验原理：玻意耳定律 2. 实验器材 铁架台、压力表、注射器(带橡胶套、柱塞)、刻度尺。 3. 实验步骤 （1）按如图所示，组装实验器材，在注射器下端的开口套紧橡胶套，密封一定质量的空气。 （2）测量空气柱的体积V和压强p。空气柱的长度l可以通过刻度尺读取，空气柱长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V；空气柱的压强p可以从与注射器内空气柱相连的压力表读取。 （3）把柱塞缓慢地向下压或向上拉，再读取一组空气柱的长度与压强的数据。 （4）重复步骤3，获取多组数据。 4. 注意事项 （1）为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是注射器活塞上涂润滑油。 （2）为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是移动活塞要缓慢，且不能用手握住注射器封闭气体部分。 数据处理及误差分析 1. 数据处理 （1）以压强p为纵坐标，以体积V为横坐标，在坐标纸上描点作图，分析p与V之间的关系。某次实验的p­V图如图甲。 （2）p­V图不是线性关系，很难判断p与V的关系。由图甲猜想p可能与V成反比，p还可能与V2成反比，……可以进一步通过图像来检验这些猜想。 先以压强p为纵坐标，以体积的倒数为横坐标，把采集的各组数据在坐标纸上描点。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）根据多次实验的数据均可作出乙图，由此可得到结论：一定质量的气体，在温度不变的条件下，其压强与体积的倒数成正比，即压强与体积成反比。 2. 误差分析 （1）漏气造成空气柱质量变化。改进措施：给注射器柱塞涂润滑油，使橡胶套尽量密封，压强不要太大。 （2）空气柱温度不恒定造成误差。改进措施：尽量在恒温环境操作，移动柱塞尽量缓慢。 （3）空气柱体积和气压测量不准确。改进措施：采用较细的注射器和准确度高的压力表。 【基础巩固】 某实验小组用图甲所示的装置探究气体等温变化的规律。 【实验原理】　 （1）一定质量的气体，在温度保持不变的情况下，压强与体积成　　（选填“正比”或“反比”）。 【实验步骤】　 （2）在注射器内用柱塞封闭一定质量的气体，按图甲所示的实验装置将实验器材连接起来。 （3）缓慢移动柱塞至某位置，压力表示数稳定后记录此时注射器内封闭气体的体积和压力表显示的气体压强值。 （4）重复步骤（3），多次测量并记录。 （5）根据记录的数据，作出相应图像，分析得出结论。 【注意事项】　 （6）实验装置需用铁架台固定，而不能用手握住注射器，并且在实验中要缓慢地向下压或向上拉柱塞的原因是　 。 【数据处理】　 （7）表中是小明同学测得的a、b、c、d四组实验数据。图甲中的压力表记录的是测b组数据时的状态，请将表中数据补充完整。 a b c d 压强p/105 Pa 0.80 　　 1.60 1.90 体积V/cm3 8.0 6.4 4.0 3.4 体积倒数/cm－3 0.125 0.156 0.250 0.294 （8）根据表中数据在如图乙所示的坐标系中作出p－图像。 【误差分析】　 （9）小组同学重复小明同学的实验步骤得到了如图丙所示的图像，则产生这种现象可能的原因是　（填选项前字母）。 A.实验过程中气体温度升高 B.实验过程中气体温度降低 C.实验过程中有漏气现象 【能力提升】 1.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.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p和体积V（等于注射器示数V0与塑料管容积ΔV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.p与V成正比 B.p与成正比 （2）若气体被压缩到V＝10.0 mL，由图乙可读出封闭气体压强为　　Pa（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ΔV，则在计算pV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p的增大而　　（选填“增大”或“减小”）。 3.做“用DIS研究温度不变时气体的压强跟体积的关系”实验时，缓慢推动活塞。 注射器内空气体积逐渐减小，多次测量得到如图所示的p－V图线（其中实线是实验所得图线，虚线为一条双曲线，实验过程中环境温度保持不变）。 （1）在此实验操作过程中注射器内的气体分子平均动能　　（选填“增大”“减小”或“不变”），因为　　（请简述理由）。 （2）仔细观察不难发现，该图线与玻意耳定律不够吻合， 造成这一现象的可能原因是　。 （3）把图像改为p－图像， 则p－图像应是　　（填选项前字母）。 4.某实验小组的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）实验时，为判断气体压强与体积的关系，　　（选填“需要”或“不需要”）测出空气柱的横截面积。 （2）实验过程中，缓慢推动活塞，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，若以p为纵坐标，则应以　　为横坐标在坐标系中描点作图，作出的图线如图乙所示。 5.某实验小组利用图甲所示装置进行“探究气体的等温变化规律”的实验，通过向竖直放置的U形玻璃管开口端多次注入水银改变被封闭气体的状态，每次缓慢注入水银后，均测量U形玻璃管两端液面的高度差h1（cm）以及封闭的气柱的长度h2（m）。一次实验中，该小组通过多次测量记录多组h1和h2的数据，然后以h1为纵坐标、以为横坐标作出h1－图像如图乙所示，已知图像的斜率为k，图像与纵轴的截距为－b。 （1）实验中，每次注入水银时都需要缓慢注入，其目的是　 ； （2）根据上述条件可知，大气压强为　　cmHg（用所给的字母表示）； （3）某次实验中，测得的h1＝h0，则此时封闭的气柱长度为　　m（用所给的字母表示）； （4）该小组先后进行了两次实验，两次实验中封闭的气体质量相同，但在第一次实验中的环境温度要比第二次实验的环境温度高，则第一次实验得到的h1－图像的斜率比第二次实验得到的h1－图像的斜率　　（选填“偏大”“不变”或“偏小”）。 6.某实验小组用注射器和压强传感器探究一定质量的气体发生等温变化时遵循的规律，实验装置如图甲所示。用活塞和注射器外筒封闭一定的气体，其压强可由左侧的压强传感器测得。 （1）关于该实验，下列说法正确的是　　（填选项前字母）。 A.该实验用等效替代法研究气体的变化规律 B.实验时注射器必须水平放置 C.注射器内部的横截面积没必要测量 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 （2）进行实验操作时，不能推拉活塞过快，其原因是　 。 （3）该实验小组首先在甲实验室进行了实验，下表为记录的实验数据，其中有一次记录的实验数据错误，记录错误的是　　（填错误数据对应的实验序号）。 实验序号 1 2 3 4 5 封闭气柱长度L/cm 12.00 11.00 10.00 9.00 8.00 封闭气柱压强p/（105 Pa） 1.01 1.09 1.19 1.33 1.90 （4）该实验小组又利用同一装置对同一封闭气体在另一温度稍高的乙实验室进行了实验，根据甲、乙实验室记录的数据用正确的方法画出的p－图像如图乙所示，根据乙实验室记录数据画出的图像应为　　（填图线代号）。 7.利用图甲所示实验装置可探究“等温条件下气体体积与压强的关系”。将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，已知压强计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。待气体状态稳定后，记录注射器内封闭空气的压强p和体积V，改变其体积和压强，记录多组数据并作出V－拟合曲线。 （1）关于该实验，下列说法正确的是　　（填选项前字母）。 A.柱塞上涂抹适量润滑油主要是为了减小柱塞与注射器之间的摩擦力 B.为方便推拉柱塞，最好是用手握紧注射器再推拉柱塞 C.实验中应缓慢推拉柱塞，且待气体状态稳定后再记录数据 D.处理数据时，作p－V图像比作V－图像更加形象直观 （2）图乙中图线向上弯曲的原因可能是在实验过程中　　（填选项前字母）。 A.注射器内的气体温度升高 B.注射器内的气体温度降低 C.注射器有漏气现象 D.注射器有进气现象 （3）某次实验过程中，得到了如图丙所示不过原点的图像，如果实验操作规范，图丙中的V0代表　 。 8.（1）如图甲所示，用一个带有刻度的注射器及计算机辅助系统来探究气体压强与体积的关系，实验中所研究的对象是　　，应保持不变的物理量是　　和　　，它的体积可从　 　直接读出，它的压强由图中的压强传感器等计算机辅助系统得到。 （2）某同学在做“气体的压强与体积的关系”实验中，测得的实验数据在计算机屏幕上显示如下表所示，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　　（填选项前字母）。 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.实验时注射器活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）某同学在一次实验中，计算机屏幕显示如图乙所示，其纵坐标表示封闭气体的压强，则横坐标表示的物理量是封闭气体的　　（填选项前字母）。 A.热力学温度T B.摄氏温度t C.体积V D.体积的倒数 9.小默用如图装置验证等温状态下气体的实验定律。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）在实验过程中注射器没有完全竖直而是略微倾斜，则压力表读数 。 A．偏大         B．偏小             C．没有影响 （2）下列实验操作，正确的有 。 A．柱塞上应该涂油以更好地密封气体 B．应快速推拉柱塞以避免气体与外界热交换 C．用手握住注射器推拉柱塞以使装置更加稳定 （3）注射器内空气柱的体积为V、压强为p，若考虑到连接压力表和注射器内空气柱的细管中有少量气体未计入，从理论上分析图像最接近下列哪个图 。 10.某同学设计了如图甲所示的装置来探究“气体温度不变时压强随体积变化规律”的实验，注射器导热性能良好，用橡皮帽和活塞在注射器内封闭一定质量的理想气体。质量不计的细绳跨过滑轮，一端系到活塞上，调节滑轮的高度，使左侧细绳拉直时能保持水平，另一端可以挂钩码。实验时，在细绳的下端依次挂上质量相同的钩码1，2，3，……，稳定后通过注射器的标度读出对应空气柱的体积V，并能求出对应气体的压强p。已知注射器的最大体积为，刻度全长为L，大气压为，每个钩码的质量为m，重力加速度为g。 （1）关于本实验的操作，下列说法正确的是( ) A．为减小误差，每挂上一个钩码后，应平衡后再读出体积。 B．挂钩码时，为了防止注射器脱落，应用手紧紧握住注射器。 C．实验前，应将活塞上涂有润滑油，并来回拉动几次。 D．实验时必须测出封闭气体的温度。 （2）若在某次实验中细绳上所挂钩码个数为n，则平衡后对应气体的压强为 （用题目中已知量表示） （3）该同学根据测得气体的体积和对应的压强，做出了图像，如图乙所示，图线不过原点，则纵坐标b代表 ；体积增大到一定值后，图线开始偏离直线，可能是由于气体温度 （填“升高”或“降低”）；也可能是由于装置气密性导致气体质量 （填“增大”或“减小”）。 11.某同学用注射器和压强传感器探究一定质量的气体发生等温变化时遵循的规律，实验装置如图（a）所示。用活塞和注射器外筒封闭一定的气体，其压强可由左侧的压强传感器测得。     （1）在注射器柱塞上涂上润滑油，其主要目的是 （2）该同学在一次实验中，计算机屏幕显示如图（b）所示，其纵坐标表示封闭气体的压强，则横坐标表示的物理量是封闭气体的 ；    A．热力学温度T                     B．摄氏温度t C．压强p                             D．压强的倒数 （3）若该实验的误差仅由注射器与传感器之间细管中的气体体积导致的，由图（b）可得大小为 mL（结果保留1位有效数字）。 12.如图所示，用气体压强传感器探究气体做等温变化的规律，操作步骤如下： ①在注射器内用活塞封闭一定质量的气体，将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接起来； ②移动活塞至某一位置，记录此时注射器内封闭气体的体积和由计算机显示的气体的压强； ③重复上述步骤②，多次测量并记录压强和体积数据； ④根据记录的数据，作出相应图像，分析得出结论。 （1）关于本实验的基本要求，下列说法正确的是 （填选项前的字母）。 A．移动活塞时应缓慢一些 B．封闭气体的注射器应密封良好 C．必须测出注射器内封闭气体的质量 D．封闭气体的压强和体积必须用国际单位表示 （2）为了能最直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系，应作出 （填“”或“”）图像。对图像进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条 ，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。 （3）在不同环境温度下，另一位同学重复了上述实验，实验操作和数据处理均正确。环境温度分别为、，且。在如图所示的四幅图中，可能正确反映相关物理量之间关系的是 （填选项的字母）。 A． B．C． D． （4）当缓慢压缩注射器内的气体时，外界对气体做功，试从热力学第一定律的角度分析，气体做等温变化的原因是 。 13.用DIS研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1所示，实验步骤如下： ①把注射器活塞移至注射器中间位置，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用图像处理实验数据，得出如图2所示图线，    （1）为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是 ； （2）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 ； （3）如果实验操作规范正确，但如图所示的图线不过原点，则V0代表 。 （4）小明同学实验时缓慢推动活塞，并记录下每次测量的压强p与注射器刻度值V。在实验中出现压强传感器软管脱落，他重新接上后继续实验，其余操作无误。关系图像应是( ) A．   B．  C．   D．   原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2025届高考尖子生培养系列物理实验专项训练11：探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系 基本实验要求 1. 实验原理：玻意耳定律 2. 实验器材 铁架台、压力表、注射器(带橡胶套、柱塞)、刻度尺。 3. 实验步骤 （1）按如图所示，组装实验器材，在注射器下端的开口套紧橡胶套，密封一定质量的空气。 （2）测量空气柱的体积V和压强p。空气柱的长度l可以通过刻度尺读取，空气柱长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V；空气柱的压强p可以从与注射器内空气柱相连的压力表读取。 （3）把柱塞缓慢地向下压或向上拉，再读取一组空气柱的长度与压强的数据。 （4）重复步骤3，获取多组数据。 4. 注意事项 （1）为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是注射器活塞上涂润滑油。 （2）为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是移动活塞要缓慢，且不能用手握住注射器封闭气体部分。 数据处理及误差分析 1. 数据处理 （1）以压强p为纵坐标，以体积V为横坐标，在坐标纸上描点作图，分析p与V之间的关系。某次实验的p­V图如图甲。 （2）p­V图不是线性关系，很难判断p与V的关系。由图甲猜想p可能与V成反比，p还可能与V2成反比，……可以进一步通过图像来检验这些猜想。 先以压强p为纵坐标，以体积的倒数为横坐标，把采集的各组数据在坐标纸上描点。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）根据多次实验的数据均可作出乙图，由此可得到结论：一定质量的气体，在温度不变的条件下，其压强与体积的倒数成正比，即压强与体积成反比。 2. 误差分析 （1）漏气造成空气柱质量变化。改进措施：给注射器柱塞涂润滑油，使橡胶套尽量密封，压强不要太大。 （2）空气柱温度不恒定造成误差。改进措施：尽量在恒温环境操作，移动柱塞尽量缓慢。 （3）空气柱体积和气压测量不准确。改进措施：采用较细的注射器和准确度高的压力表。 【基础巩固】 某实验小组用图甲所示的装置探究气体等温变化的规律。 【实验原理】　 （1）一定质量的气体，在温度保持不变的情况下，压强与体积成　　（选填“正比”或“反比”）。 【实验步骤】　 （2）在注射器内用柱塞封闭一定质量的气体，按图甲所示的实验装置将实验器材连接起来。 （3）缓慢移动柱塞至某位置，压力表示数稳定后记录此时注射器内封闭气体的体积和压力表显示的气体压强值。 （4）重复步骤（3），多次测量并记录。 （5）根据记录的数据，作出相应图像，分析得出结论。 【注意事项】　 （6）实验装置需用铁架台固定，而不能用手握住注射器，并且在实验中要缓慢地向下压或向上拉柱塞的原因是　 。 【数据处理】　 （7）表中是小明同学测得的a、b、c、d四组实验数据。图甲中的压力表记录的是测b组数据时的状态，请将表中数据补充完整。 a b c d 压强p/105 Pa 0.80 　　 1.60 1.90 体积V/cm3 8.0 6.4 4.0 3.4 体积倒数/cm－3 0.125 0.156 0.250 0.294 （8）根据表中数据在如图乙所示的坐标系中作出p－图像。 【误差分析】　 （9）小组同学重复小明同学的实验步骤得到了如图丙所示的图像，则产生这种现象可能的原因是　（填选项前字母）。 A.实验过程中气体温度升高 B.实验过程中气体温度降低 C.实验过程中有漏气现象 【答案】：（1）反比（6）保证温度不发生明显变化（7）1.00 （8）如图所示（9）A　 【解析】：（9）由一定质量的理想气体的状态方程pV＝CT可知，p＝CT·，题图丙中最后图线的斜率逐渐增大，说明气体温度逐渐升高，A正确，B错误；若出现漏气现象，相同体积下气体的压强会偏小，图线应下偏，C错误。 【能力提升】 1.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 【答案】：B 【解析】：探究气体等温变化的规律，要求气体质量一定，橡胶套可确保密封良好，C、D错误；缓慢移动柱塞，保持气体温度不变，A错误，B正确。 2.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p和体积V（等于注射器示数V0与塑料管容积ΔV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.p与V成正比 B.p与成正比 （2）若气体被压缩到V＝10.0 mL，由图乙可读出封闭气体压强为　　Pa（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ΔV，则在计算pV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p的增大而　　（选填“增大”或“减小”）。 【答案】：（1）B （2）2.04×105 （3）增大 【解析】：（1）题图乙为一条过原点的倾斜直线，说明一定质量的气体在温度不变的条件下压强与体积的倒数成正比，B正确。 （2）气体体积V＝10.0 mL时，＝100×10－3 mL－1，由题图乙直接读出该状态下的压强p＝2.04×105 Pa。 （3）正确记录数据时p、V的乘积为p（V0＋ΔV），漏掉ΔV时，该乘积为pV0，则计算结果之差的绝对值为p·ΔV，由于ΔV为定值，所以压强p越大，计算结果之差的绝对值越大。 3.做“用DIS研究温度不变时气体的压强跟体积的关系”实验时，缓慢推动活塞。 注射器内空气体积逐渐减小，多次测量得到如图所示的p－V图线（其中实线是实验所得图线，虚线为一条双曲线，实验过程中环境温度保持不变）。 （1）在此实验操作过程中注射器内的气体分子平均动能　　（选填“增大”“减小”或“不变”），因为　　（请简述理由）。 （2）仔细观察不难发现，该图线与玻意耳定律不够吻合， 造成这一现象的可能原因是　。 （3）把图像改为p－图像， 则p－图像应是　　（填选项前字母）。 【答案】：（1）不变 见解析（2）推动活塞过程中漏了气体 （3）A 【解析】：（1）因为实验过程中环境温度保持不变，且是缓慢推动活塞，所示气体温度保持不变，而温度是分子平均动能的标志，温度不变，分子平均动能不变； （2）由P－V图像可知，随着气体体积的减小，气体压强增大得比理论值慢，而气体温度不变，则可能是气体压强较大时漏出了气体，致使压强相比理论值偏小。 （3）实验过程中环境温度保持不变，由理想气体状态方程可得＝C可得p＝CT·＝nRT· 则等温变化过程中，且气体质量一定时，p－图像为一条过原点的倾斜直线，由于漏气使得物质的量n减小，则p－图像上点与原点连线的斜率减小，则图线向下弯曲。故选A。 4.某实验小组的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）实验时，为判断气体压强与体积的关系，　　（选填“需要”或“不需要”）测出空气柱的横截面积。 （2）实验过程中，缓慢推动活塞，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，若以p为纵坐标，则应以　　为横坐标在坐标系中描点作图，作出的图线如图乙所示。 【答案】：（1）不需要 （2） 【解析】：（1）设气体初状态压强为p1，空气柱的长度为L1，气体末状态的压强为p2，空气柱长度为L2，空气柱的横截面积为S，根据玻意耳定律有p1L1S＝p2L2S即实验需要验证 p1L1＝p2L2故实验不需要测量空气柱的横截面积。 （2）实验中空气柱体积变化缓慢，可认为温度保持不变，为了直观地判断压强p与体积V的数量关系，应作出p－图像，是一条倾斜的直线。 5.某实验小组利用图甲所示装置进行“探究气体的等温变化规律”的实验，通过向竖直放置的U形玻璃管开口端多次注入水银改变被封闭气体的状态，每次缓慢注入水银后，均测量U形玻璃管两端液面的高度差h1（cm）以及封闭的气柱的长度h2（m）。一次实验中，该小组通过多次测量记录多组h1和h2的数据，然后以h1为纵坐标、以为横坐标作出h1－图像如图乙所示，已知图像的斜率为k，图像与纵轴的截距为－b。 （1）实验中，每次注入水银时都需要缓慢注入，其目的是　 ； （2）根据上述条件可知，大气压强为　　cmHg（用所给的字母表示）； （3）某次实验中，测得的h1＝h0，则此时封闭的气柱长度为　　m（用所给的字母表示）； （4）该小组先后进行了两次实验，两次实验中封闭的气体质量相同，但在第一次实验中的环境温度要比第二次实验的环境温度高，则第一次实验得到的h1－图像的斜率比第二次实验得到的h1－图像的斜率　　（选填“偏大”“不变”或“偏小”）。 【答案】：（1）保持封闭气体温度不变 （2）b （3） （4）偏大 【解析】：（1）缓慢注入水银，目的是保持封闭气体温度不变，如果快速注入，外界对气体做功，气体内能会增加，温度会升高，如果缓慢注入，即使气体温度瞬间会升高，但很快通过散热，又会回到原来的温度，因此是等温变化。 （2）设玻璃管横截面积为S，对封闭气体，满足玻意耳定律，有（p0＋h1）h2S＝CT即h1＝·－p0结合题图乙可知＝k，p0＝b则大气压强为b cmHg。 （3）某次实验中，测得的h1＝h0，由h1＝k·－b可得h2＝则此时封闭的气柱长度为 m。 （4）在第一次实验中的环境温度要比第二次实验的环境温度高，由＝C可知，第一次实验得到的h1－图像的斜率比第二次实验得到的h1－图像的斜率偏大。 6.某实验小组用注射器和压强传感器探究一定质量的气体发生等温变化时遵循的规律，实验装置如图甲所示。用活塞和注射器外筒封闭一定的气体，其压强可由左侧的压强传感器测得。 （1）关于该实验，下列说法正确的是　　（填选项前字母）。 A.该实验用等效替代法研究气体的变化规律 B.实验时注射器必须水平放置 C.注射器内部的横截面积没必要测量 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 （2）进行实验操作时，不能推拉活塞过快，其原因是　 。 （3）该实验小组首先在甲实验室进行了实验，下表为记录的实验数据，其中有一次记录的实验数据错误，记录错误的是　　（填错误数据对应的实验序号）。 实验序号 1 2 3 4 5 封闭气柱长度L/cm 12.00 11.00 10.00 9.00 8.00 封闭气柱压强p/（105 Pa） 1.01 1.09 1.19 1.33 1.90 （4）该实验小组又利用同一装置对同一封闭气体在另一温度稍高的乙实验室进行了实验，根据甲、乙实验室记录的数据用正确的方法画出的p－图像如图乙所示，根据乙实验室记录数据画出的图像应为　　（填图线代号）。 【答案】：（1）CD（2）防止封闭气体温度发生改变 （3）5 （4）① 【解析】：（1）该实验过程中控制气体的温度不变，即运用了控制变量法，故A错误；实验时注射器如何放置对实验结果没有影响，故B错误；实验中要探究的是压强与体积之间的比例关系，所以不需要测量气体的体积，注射器内部的横截面积没有必要测量，故C正确；注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，便于等量的改变体积，可以不标注单位，故D正确。 （2）如果活塞推拉得过快，气体的温度将产生显著的变化，实验误差将增大。 （3）由实验数据可知气柱长度与气柱压强的乘积基本恒定，前四组数据符合得很好，乘积在11.9～12.12之间，第5组数据的乘积较大，为15.2，说明第5组数据记录错误。 （4）气体压强与气体的温度有关，一定量的气体，在相同体积下，温度越高，压强越大，故图像①是在温度稍高的乙实验室中测量获得的。 7.利用图甲所示实验装置可探究“等温条件下气体体积与压强的关系”。将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，已知压强计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。待气体状态稳定后，记录注射器内封闭空气的压强p和体积V，改变其体积和压强，记录多组数据并作出V－拟合曲线。 （1）关于该实验，下列说法正确的是　　（填选项前字母）。 A.柱塞上涂抹适量润滑油主要是为了减小柱塞与注射器之间的摩擦力 B.为方便推拉柱塞，最好是用手握紧注射器再推拉柱塞 C.实验中应缓慢推拉柱塞，且待气体状态稳定后再记录数据 D.处理数据时，作p－V图像比作V－图像更加形象直观 （2）图乙中图线向上弯曲的原因可能是在实验过程中　　（填选项前字母）。 A.注射器内的气体温度升高 B.注射器内的气体温度降低 C.注射器有漏气现象 D.注射器有进气现象 （3）某次实验过程中，得到了如图丙所示不过原点的图像，如果实验操作规范，图丙中的V0代表　 。 【答案】：（1）C （2）AD （3）在柱塞内隐藏的细管中的气体体积 【解析】：（1）为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是注射器柱塞上涂上润滑油，防止漏气或进气，因压强计可直接测出压强，故摩擦力对测量基本无影响，故A错误；手握紧注射器会导致封闭气体温度变化，故B错误；若快速推拉柱塞，则有可能造成气体温度变化，所以应缓慢推拉柱塞，当柱塞移至某位置时，应等状态稳定后，记录此时注射器内气柱的体积和压强计的压强值，故C正确；封闭气体在等温变化下，作出的p－V图像是双曲线的一支，而V－图像是直线，更加形象直观，故D错误。 （2）根据理想气体状态方程＝C可得V＝CT·图线向上弯曲，图线的斜率变大，可能是温度T升高，也可能是常数C变大，C与气体的质量和种类有关，所以可能是气体的质量m变大，发生了进气现象。故选A、D。 （3）如果实验操作规范、正确，依据实验数据画出的V－图像应是过坐标原点的直线，但如图丙所示的V－图像不过原点，该图线的方程为V＝CT·－V0说明注射器中气体的体积小于实际封闭气体的体积，结合实验器材可知，图丙中的V0代表在柱塞内隐藏的细管中的气体体积。 8.（1）如图甲所示，用一个带有刻度的注射器及计算机辅助系统来探究气体压强与体积的关系，实验中所研究的对象是　　，应保持不变的物理量是　　和　　，它的体积可从　 　直接读出，它的压强由图中的压强传感器等计算机辅助系统得到。 （2）某同学在做“气体的压强与体积的关系”实验中，测得的实验数据在计算机屏幕上显示如下表所示，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　　（填选项前字母）。 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.实验时注射器活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）某同学在一次实验中，计算机屏幕显示如图乙所示，其纵坐标表示封闭气体的压强，则横坐标表示的物理量是封闭气体的　　（填选项前字母）。 A.热力学温度T B.摄氏温度t C.体积V D.体积的倒数 【答案】：（1）封闭在注射器内的气体 温度 气体质量 注射器刻度（2）D（3） D 【解析】：（1）实验中的研究对象是封闭在注射器内的气体，实验中应保持不变的参量是温度和气体质量，它的体积由注射器刻度直接读出。 （2）实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力不断增大，不会影响气压与体积，故A错误；实验时环境温度增大了，根据理想气体状态方程＝C，p·V乘积变大，故B错误；封闭气体压强与外界大气压强无关，故C错误；实验时若注射器内的气体向外发生了泄漏，根据理想气体状态方程＝C，常数C与质量有关，质量变小，则p·V乘积减小，故D正确。 （3）根据＝C得p＝CT·因图像是过原点的直线，则若纵坐标表示封闭气体的压强，则横坐标表示的物理量是封闭气体的体积的倒数。故选D。 9.小默用如图装置验证等温状态下气体的实验定律。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）在实验过程中注射器没有完全竖直而是略微倾斜，则压力表读数 。 A．偏大         B．偏小             C．没有影响 （2）下列实验操作，正确的有 。 A．柱塞上应该涂油以更好地密封气体 B．应快速推拉柱塞以避免气体与外界热交换 C．用手握住注射器推拉柱塞以使装置更加稳定 （3）注射器内空气柱的体积为V、压强为p，若考虑到连接压力表和注射器内空气柱的细管中有少量气体未计入，从理论上分析图像最接近下列哪个图 。    【答案】： C A C 【解析】：（1）压力表测量的是注射器中气体的压强，同一位置各个方向的压强大小处处相等，所以实验过程中注射器没有完全竖直对压力的测量没有影响。故选C； （2）A．柱塞上涂油是为了避免漏气，即更好地密封气体，故A正确； B．推拉柱塞时要缓慢进行，让气体更好的与空气进行热交换，避免引起气体温度的变化，故B错误； C．用手握住注射器会改变注射器内气体的温度，故C错误。故选A； （3）在软管内气体体积不可忽略时，被封闭气体的初状态的体积为，由 即图线和原点连线的斜率为随着的变大，斜率逐渐变小。故选C。 10.某同学设计了如图甲所示的装置来探究“气体温度不变时压强随体积变化规律”的实验，注射器导热性能良好，用橡皮帽和活塞在注射器内封闭一定质量的理想气体。质量不计的细绳跨过滑轮，一端系到活塞上，调节滑轮的高度，使左侧细绳拉直时能保持水平，另一端可以挂钩码。实验时，在细绳的下端依次挂上质量相同的钩码1，2，3，……，稳定后通过注射器的标度读出对应空气柱的体积V，并能求出对应气体的压强p。已知注射器的最大体积为，刻度全长为L，大气压为，每个钩码的质量为m，重力加速度为g。 （1）关于本实验的操作，下列说法正确的是( ) A．为减小误差，每挂上一个钩码后，应平衡后再读出体积。 B．挂钩码时，为了防止注射器脱落，应用手紧紧握住注射器。 C．实验前，应将活塞上涂有润滑油，并来回拉动几次。 D．实验时必须测出封闭气体的温度。 （2）若在某次实验中细绳上所挂钩码个数为n，则平衡后对应气体的压强为 （用题目中已知量表示） （3）该同学根据测得气体的体积和对应的压强，做出了图像，如图乙所示，图线不过原点，则纵坐标b代表 ；体积增大到一定值后，图线开始偏离直线，可能是由于气体温度 （填“升高”或“降低”）；也可能是由于装置气密性导致气体质量 （填“增大”或“减小”）。 【答案】： AC/CA 橡皮帽内气体体积 升高 增大 【解析】：（1）A．每挂上一个钩码后，平衡后，待封闭气体的体积不再发生变化，再读出体积，可以减小误差，故A正确； B．挂钩码时，不能用手紧紧握住注射器，因为手的温度会改变封闭气体的温度，使测量结果不准确，故B错误； C．实验前，应将活塞上涂有润滑油，并来回拉动几次，可以增加密封性，也可以减小摩擦带来的误差，故C正确； D．注射器不隔热，所以实验时封闭气体的温度与外界温度相同，气体做等温变化，不需要测量温度，故D错误。故选AC。 （2）由平衡关系可得可得 （3）实验操作规范，图线不过原点，则b代表注射器橡皮帽内气体的体积；由可知体积增大到一定值后，图线开始偏离直线，向上偏离，斜率变大，说明可能是温度升高；公式中的C与气体质量有关，斜率变大，也可能是由于装置气密性导致气体质量增大。 11.某同学用注射器和压强传感器探究一定质量的气体发生等温变化时遵循的规律，实验装置如图（a）所示。用活塞和注射器外筒封闭一定的气体，其压强可由左侧的压强传感器测得。     （1）在注射器柱塞上涂上润滑油，其主要目的是 （2）该同学在一次实验中，计算机屏幕显示如图（b）所示，其纵坐标表示封闭气体的压强，则横坐标表示的物理量是封闭气体的 ；    A．热力学温度T                     B．摄氏温度t C．压强p                             D．压强的倒数 （3）若该实验的误差仅由注射器与传感器之间细管中的气体体积导致的，由图（b）可得大小为 mL（结果保留1位有效数字）。 【答案】： 防止漏气 D 1 【解析】：（1）在注射器柱塞上涂上润滑油，其主要目的是防止漏气，使被封闭气体的质量不发生变化。（2）理想气体发生等温变化时遵循玻意耳定律，故则图像是一条直线。故选D。 （3）图（b）所示的图线不过原点，就是由于计算体积时没考虑注射器与传感器之间细管中的气体体积，即纵截距大小即为，由图像可知 12.如图所示，用气体压强传感器探究气体做等温变化的规律，操作步骤如下： ①在注射器内用活塞封闭一定质量的气体，将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接起来； ②移动活塞至某一位置，记录此时注射器内封闭气体的体积和由计算机显示的气体的压强； ③重复上述步骤②，多次测量并记录压强和体积数据； ④根据记录的数据，作出相应图像，分析得出结论。 （1）关于本实验的基本要求，下列说法正确的是 （填选项前的字母）。 A．移动活塞时应缓慢一些 B．封闭气体的注射器应密封良好 C．必须测出注射器内封闭气体的质量 D．封闭气体的压强和体积必须用国际单位表示 （2）为了能最直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系，应作出 （填“”或“”）图像。对图像进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条 ，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。 （3）在不同环境温度下，另一位同学重复了上述实验，实验操作和数据处理均正确。环境温度分别为、，且。在如图所示的四幅图中，可能正确反映相关物理量之间关系的是 （填选项的字母）。 A． B．C． D． （4）当缓慢压缩注射器内的气体时，外界对气体做功，试从热力学第一定律的角度分析，气体做等温变化的原因是 。 【答案】： AB/BA 过原点的倾斜直线 AC/CA 见解析 【解析】：（1）AB．由于该实验室“用气体压强传感器探究气体做等温变化的规律”，条件是一定质量的气体，故实验中不能出现漏气的现象；实验时应该缓慢移动活塞，使气体和外界进行充分的吸热、放热，保证温度不变，故AB正确；C．其等温变化规律为一定质量的气体，其所以不必测量气体的质量，只要质量不变即可，故C项错误；D．只要压强p两边的单位统一，体积V两边的单位统一，就可以得出气体做等温变化的规律，故D项错误。故选AB。 （2）其气体等温的规律有如果做图像，则因为其它们的乘积不变的，所以其图像为一条曲线，其不能很直观的判断其关系；而图像的话，其规律可以变形成在误差允许内，其图像是一条倾斜的直线，且其图像可以很直观的反应压强与体积的关系。（3）AB．由于实验操作和数据处理均正确，则温度高的对应的pV值较大，分别在图线上找到两个点，则pV乘积较大的是T1对应的图像，故A正确，B错误；CD．设则k值大的对应的pV的乘积也大，即斜率越大的对应的温度越高，故C正确，D错误。故选AC。（4）气体放热，Q为负值，W为正值当时，气体内能不变，温度不变。 13.用DIS研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1所示，实验步骤如下： ①把注射器活塞移至注射器中间位置，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用图像处理实验数据，得出如图2所示图线，    （1）为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是 ； （2）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 ； （3）如果实验操作规范正确，但如图所示的图线不过原点，则V0代表 。 （4）小明同学实验时缓慢推动活塞，并记录下每次测量的压强p与注射器刻度值V。在实验中出现压强传感器软管脱落，他重新接上后继续实验，其余操作无误。关系图像应是( ) A．   B．  C．   D．   【答案】： 在注射器活塞上涂润滑油 移动活塞要缓慢 不能用手握住注射器封闭气体部分 注射器与压强传感器连接部位的气体体积 B 【解析】：（1）为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是在注射器活塞上涂润滑油；（2）为了保证温度不变，应减小外界做功以及外部热量影响，故在实验中移动活塞要缓慢；不能用手握住注射器封闭气体部分；（3）根据理想气体状态方程可知，实验数据画出的图线是过坐标原点的直线。在实际的实验过程中实验操作规范正确，根据实验数据画出如图2所示的图线不过坐标原点，该图线的方程为说明试管中的气体的体积小于实际的封闭气体的体积，结合实验的器材可知，截距V0代表：注射器与压强传感器连接部位的气体体积； （4）根据可知当质量发生改变后（质量变大），V与仍成正比，斜率比原来大，故画出脱落后测得的实验数据的那部分图线如图B所示。故选B。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$