2.2 第1课时 实验：探究气体等温变化的规律-2024-2025学年高二物理下学期同步培优学案（人教版2019选择性必修第三册）

第2.2节　第一课时 气体的等温变化 学习目标　 1.知道描述气体的三个状态参量和气体的等温变化。 2.通过实验探究玻意耳定律，并掌握定律的内容、公式及适用条件，学会利用该定律解决有关问题。 3.理解等温变化的图像，并能利用图像分析实际问题。 第1课时　实验：探究气体等温变化的规律 一、等温变化 一定质量的气体，在温度不变的条件下，其 与 变化时的关系。 二、实验思路 在保证密闭注射器中气体的 和 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，进而研究在恒温条件下气体的压强与体积的关系。 三、实验器材 带铁夹的铁架台、 、柱塞(与压力表密封连接)、压力表、 、刻度尺。 四、物理量的测量 1.如图所示组装实验器材。 2.利用注射器选取一段空气柱为研究对象，注射器下端的开口有 ，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可以从与注射器内空气柱相连的 读取。 五、数据分析 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间的定量关系。 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(如图所示)，就说明压强p跟成 ，即压强与体积成 。如果不在同一条直线上，我们再尝试其他关系。 3.实验结论：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，其压强与体积的倒数成 ，即压强与体积成反比。 六、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，以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玻璃管，以防止玻璃管从手上吸收热量，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.在这个实验中，由于气体体积与长度成正比，因此研究气体的体积与压强的关系时，不需要测量空气柱的横截面积。 5.读数时视线要与柱塞底面平行。 6.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，偏离太大的点应舍弃掉。 探究1　实验原理与操作 例1 某实验小组用如图所示装置探究气体做等温变化的规律。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，从压力表中读取空气柱的压强，从注射器旁的刻度尺中读取空气柱的长度。 (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)实验过程中，下列说法正确的是________。 A.推拉柱塞时，动作要快，以免气体进入或漏出 B.推拉柱塞时，手不可以握住整个注射器 C.柱塞移至某位置时，应迅速记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值 训练1 (2024·山东聊城一中期末)某同学用如图所示装置探究气体等温变化的规律。 (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________。 训练2某同学利用如图甲所示装置做探究一定质量的理想气体在温度不变时压强与体积关系的实验。 步骤如下： ①将一个带两根细管的橡胶塞塞紧烧瓶的瓶口，封闭一定质量的气体。其中，一根带阀门的细管连通充满水的注射器，另一根细管与压强传感器相连。 ②将压强传感器连接数据采集器，数据采集器连接计算机。 ③打开阀门，缓慢推动注射器活塞向烧瓶内注入一定量的水，然后关闭阀门。 ④根据注射器刻度记录注入烧瓶中水的体积V，并记录此时气体的压强p。 ⑤多次实验，记录多组数据，分析得出结论。 (1)正确进行实验后，该同学根据实验数据画出的图像如图乙所示，其中的纵坐标为 （选填“V”或“”），烧瓶的容积V0为 。（用图中字母表示） (2)另一同学重复实验，计算了多组p与（V0﹣V）乘积，发现p（V0﹣V）随压强p增大而变小，导致这个现象的原因可能为 。（写出一个原因即可） 探究2　数据处理与创新实验 例2 对一定质量的气体，在等温条件下得出体积V与压强p的数据如下表： V/m3 1.00 0.50 0.40 0.25 0.20 p/(×105 Pa) 1.45 3.10 3.95 5.98 7.70 (1)根据所给数据在坐标纸上(如图所示)画出p－图线。 (2)由画出的图线可得出的结论是：_______________________________________ _____________________________________________________________________。 训练1 (2024·江苏南通高二期中)某同学用DIS研究温度不变时一定质量的气体压强与体积的关系，实验装置如图所示，实验中通过注射器示数读出气体体积V，用气压传感器记录气体压强p。 (1)关于本实验过程的说法正确的是________。 A.推拉活塞时，为了读数准确，动作要快 B.推拉活塞时，为了稳定，手要握住注射器筒 C.气压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.活塞和针筒之间的摩擦并不影响压强的测量 (2)某同学在做实验时，按实验要求组装好实验装置，然后按实验要求推动活塞，使注射器内空气体积发生变化，实验数据如下表所示，请在图中作出V与的关系图像。 序号 V/mL p/(×105 Pa) /(×10－5 Pa－1) 1 18 1.038 0.963 2 16 1.160 0.862 3 14 1.311 0.763 4 12 1.512 0.661 5 10 1.784 0.561 6 8 2.178 0.459 7 6 2.793 0.358 (3)由于在实验中未考虑软管中气体的体积，实验结果有一定的误差，为减小这一实验误差，请写出一条改进建议：_________________________________________ ______________________________________________________________________。 训练2用图所示装置完成“探究气体等温变化的规律”实验 (1)下列说法正确的是 A．实验时需要用手扶住注射器外壁 B．实验时缓慢地向上拉或向下压柱塞，是为了尽量减小注射器与柱塞间的摩擦 C．封闭一定质量的气体时，先要摘除橡胶套，拉动柱塞使之移到适当位置后，再用橡胶套封闭注射器的注射孔 (2)某实验小组进行了两次规范的实验，并由记录的数据作出了p—V图像，如图甲、乙图线所示。若两次实验气体的质量一定，则气体温度T甲 T乙；若两次实验气体的温度不变，则气体质量m甲 m乙(两空均选填“＞”、“＜”或“＝”)。 1.某实验小组用如图甲所示实验装置来探究一定质量的气体发生等温变化遵循的规律。 甲 (1)关于该实验，下列说法正确的是________。 A.实验前应将注射器内的空气完全排出 B.空气柱体积变化应尽可能的快些 C.空气柱的压强随体积的减小而减小 D.作出的p－ 图像可以直观反映出p与V的关系 (2)如图乙是甲、乙两同学在实验中得到的p－图像，若两人实验时均操作无误且选取的坐标标度相同，那么两图线斜率不同的主要原因是_____________________________________________________________________。 乙 2.用如图所示装置探究气体等温变化的规律。 (1)实验室有容积为5 mL和20 mL 的两种注射器供选择，为能用较小的力作用在活塞上使气体体积发生明显变化，选用容积为________的注射器更合适；实验中，为找到体积与压强的关系，________(选填“需要”或“不需要”)测出空气柱的横截面积。 (2)关于该实验下列说法正确的有________。 A.柱塞上应该涂润滑油 B.应缓慢推拉柱塞 C.用手握住注射器推拉柱塞 D.注射器必须固定在竖直平面内 3.(2024·江西抚州高二月考)某实验小组用如图所示的装置探究气体做等温变化的规律。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)从压力表中读取空气柱的________，从注射器旁的________上读取空气柱的长度。 (2)关于该实验下列说法正确的是________。 A.活塞涂润滑油可减小摩擦，便于气体压强的测量 B.实验时需要测量注射器的内径 C.注射器没有完全竖直而是略微倾斜，对实验结论没有影响 D.外界大气压强发生变化，不会影响实验结论 4.(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________传感器从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“pV”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) pV (×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)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________。 A.热力学温度T B.摄氏温度t C.体积V D.体积的倒数 (4)某小组同学通过压力连杆上拉或下压活塞得到实验数据，画出p－图(如图丙所示)，图线不过原点的原因可能是______。 A.计算密封气体体积时，无法加上注射器下面橡胶套内气体体积 B.在实验过程中，封闭的气体质量减少 C. 在实验过程中，封闭的气体温度发生变化 5.某同学用DIS研究一定质量某种气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图所示。实验步骤如下：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移动柱塞，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p－图像处理实验数据。 (1)在实验操作过程中，要采取以下做法：________是为了保证实验的恒温条件，____________是为了保证气体的质量不变(填入相应的字母代号)。 A.用橡皮帽堵住注射器的小孔 B.移动柱塞要缓慢 C.实验时，不要用手握住注射器 D.在注射器柱塞一周涂润滑油 (2)实验时，缓慢推动柱塞，注射器内空气体积逐渐减小。实验过程中该同学发现，环境温度逐渐升高，则实验得到的p－图像应是________。 6.“探究气体等温变化的规律”的实验装置如图所示，下列说法正确的是（　　） A．实验时各实验小组被封闭气体的质量和温度必须相同 B．实验中为找到体积与压强的关系，一定要测量空气柱的横截面积 C．在柱塞上涂润滑油，只是为了减小摩擦 D．处理数据时采用图像，是因为图像比p－V图像更直观 7．在利用特制的注射器做“探究气体等温变化的规律”的实验中，某小组同学通过上拉或下压柱塞得到了a、b、c、d四组实验数据，如图所示是压力表记录b组数据时的状态，通过记录对应的四个封闭气柱的长度值L（L单位：cm）算出体积，四组实验数据如下表。 次数 a b c d 压强 0.8 1.6 1.9 体积 8 6.4 4.0 3.4 体积倒数 0.125 0.156 0.25 0.297 (1)实验研究的对象是 ，实验中应保持不变的参量是 和 。 (2)实验中为了控制该参量不变，下列采取的主要措施比较合理的是________。 A．在活塞上涂上润滑油，保持良好的封闭性 B．推动活塞时要缓慢 C．不要用手直接握住注射器密闭气体的部分 D．实验前注射器内要吸入尽量多的空气 (3)实验数据b对应的压强应为 ，根据上表数据作出的图像，可得出实验结论：质量一定的理想气体， 。 8．在“用DIS研究温度不变时一定质量的气体压强与体积的关系”实验中，某组同学先后两次使用如图（a）所示实验装置获得多组注射器内封闭气体的体积V和压强p的测量值，并通过计算机拟合得到如图（b）所示两组图线。 (1)实验过程中应避免手握注射器含空气柱的部分，这是为了 ，为检验气体的压强p与体积V是否成反比例关系，可将图线转化为 图线； (2)两组图线经检验均符合反比例关系，导致①、②两组数据差异的原因可能是（   ） A．两组实验环境温度不同 B．两组封闭气体的质量不同 C．某组器材的气密性不佳 D．某组实验中活塞移动太快 (3)尝试判断①、②两气体的温度高低，并说明理由： 。 9．关于探究气体等温变化的规律的实验，下列说法正确的是（　　） A．实验过程中应使被封闭气体的质量和温度也发生变化 B．实验中为找到压强与体积的关系，一定要测量空气柱的横截面积 C．为了减小实验误差，可以在柱塞上涂润滑油，以减小摩擦 D．处理数据时采用图像，是因为图像比图像更直观 10．某同学用图示实验装置探究一定质量的气体等温变化的规律。将注射器水平固定，由于没有压强传感器，于是他把活塞和压力传感器相连，可测出移动活塞时，传感器对活塞的压力F，然后把注射器活塞移动到体积最大的位置，并用橡皮帽封闭注射器右侧的细管。在温度不变的条件下缓慢移动活塞压缩气体并记录多组压力F和体积V的值，假设活塞受到的摩擦可忽略不计。 (1)甲同学想通过作出的图像探究等温变化的规律，则还需要测量的物理量有：（    ） A．气体的温度 B．注射器的内径 C．大气压强 D．被封闭气体的质量 (2)乙同学根据实验数据作出的图像如图，已知图像的斜率为k，图像与纵轴交点的纵坐标的绝对值为b，假设注射器内的气体的状态变化遵循玻意耳定律，若细管内气体体积可忽略，则气体刚被封闭时的体积为 （用k和b表示）；若细管内气体体积不可忽略，则随着的增大，图像的斜率 （选填：变大、变小、不变）。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第2.2节　第1课时 气体的等温变化 学习目标　 1.知道描述气体的三个状态参量和气体的等温变化。 2.通过实验探究玻意耳定律，并掌握定律的内容、公式及适用条件，学会利用该定律解决有关问题。 3.理解等温变化的图像，并能利用图像分析实际问题。 第1课时　实验：探究气体等温变化的规律 一、等温变化 一定质量的气体，在温度不变的条件下，其压强与体积变化时的关系。 二、实验思路 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，进而研究在恒温条件下气体的压强与体积的关系。 三、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。 四、物理量的测量 1.如图所示组装实验器材。 2.利用注射器选取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可以从与注射器内空气柱相连的压力表读取。 五、数据分析 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间的定量关系。 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(如图所示)，就说明压强p跟成正比，即压强与体积成反比。如果不在同一条直线上，我们再尝试其他关系。 3.实验结论：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，其压强与体积的倒数成正比，即压强与体积成反比。 六、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，以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玻璃管，以防止玻璃管从手上吸收热量，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.在这个实验中，由于气体体积与长度成正比，因此研究气体的体积与压强的关系时，不需要测量空气柱的横截面积。 5.读数时视线要与柱塞底面平行。 6.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，偏离太大的点应舍弃掉。 探究1　实验原理与操作 例1 某实验小组用如图所示装置探究气体做等温变化的规律。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，从压力表中读取空气柱的压强，从注射器旁的刻度尺中读取空气柱的长度。 (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)实验过程中，下列说法正确的是________。 A.推拉柱塞时，动作要快，以免气体进入或漏出 B.推拉柱塞时，手不可以握住整个注射器 C.柱塞移至某位置时，应迅速记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值 答案　(1)在柱塞上涂上润滑油(保证封闭气体质量不变的措施都可以)　(2)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柱塞上涂上润滑油防止漏气。 (2)若急速推拉柱塞，则有可能破坏等温条件，所以应缓慢推拉柱塞，故A错误；若手握住整个注射器会造成温度变化，故B正确；等状态稳定后，记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值，故C错误。 训练1 (2024·山东聊城一中期末)某同学用如图所示装置探究气体等温变化的规律。 (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________。 答案　(1)B　(2)保证气体状态变化过程中温度尽可能保持不变　(3)C 解析　(1)为了保证气密性，应用橡胶套密封注射器的下端，A需要；由于注射器的直径均匀恒定，根据V＝LS可知体积和空气柱长度成正比，所以只需读取刻度尺上显示的空气柱长度，无需测量直径，B不需要，D需要；为了得知气压的变化情况，需要读取压力表上显示的气压值，C需要。 (2)手温会影响气体的温度，且实验过程中气体压缩太快，温度升高后热量不能快速释放，气体温度会升高，所以这样做的目的是保证气体状态变化过程中温度尽可能保持不变。 (3)当气体做等温变化时，p与V成反比，即p∝，故p－图像为直线，所以为了能直观反映p与V成反比的关系，应作p－图像，C正确。 训练2某同学利用如图甲所示装置做探究一定质量的理想气体在温度不变时压强与体积关系的实验。 步骤如下： ①将一个带两根细管的橡胶塞塞紧烧瓶的瓶口，封闭一定质量的气体。其中，一根带阀门的细管连通充满水的注射器，另一根细管与压强传感器相连。 ②将压强传感器连接数据采集器，数据采集器连接计算机。 ③打开阀门，缓慢推动注射器活塞向烧瓶内注入一定量的水，然后关闭阀门。 ④根据注射器刻度记录注入烧瓶中水的体积V，并记录此时气体的压强p。 ⑤多次实验，记录多组数据，分析得出结论。 (1)正确进行实验后，该同学根据实验数据画出的图像如图乙所示，其中的纵坐标为 （选填“V”或“”），烧瓶的容积V0为 。（用图中字母表示） (2)另一同学重复实验，计算了多组p与（V0﹣V）乘积，发现p（V0﹣V）随压强p增大而变小，导致这个现象的原因可能为 。（写出一个原因即可） 【答案】(1) V n (2)烧瓶密封不严有漏气 【详解】（1）[1] [2] 设烧瓶容积为V0，由玻意耳定律则有 p（V0﹣V）＝C 解得 所以图线的纵坐标是V，图线的纵截距为容器的体积，则有 V0＝n （2）p（V0﹣V）这个乘积与物质的量有关，与气体温度有关，实验中发现p（V0﹣V）乘积变小，有可能是实验过程中烧瓶密封不严有漏气导致的。 探究2　数据处理与创新实验 例2 对一定质量的气体，在等温条件下得出体积V与压强p的数据如下表： V/m3 1.00 0.50 0.40 0.25 0.20 p/(×105 Pa) 1.45 3.10 3.95 5.98 7.70 (1)根据所给数据在坐标纸上(如图所示)画出p－图线。 (2)由画出的图线可得出的结论是：_______________________________________ _____________________________________________________________________。 答案　(1)见解析图　(2)一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比 解析　(1)作图如图所示。 (2)由图可知p－ 图线过原点，即一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强p与体积的倒数成正比，所以压强与体积成反比。 训练1 (2024·江苏南通高二期中)某同学用DIS研究温度不变时一定质量的气体压强与体积的关系，实验装置如图所示，实验中通过注射器示数读出气体体积V，用气压传感器记录气体压强p。 (1)关于本实验过程的说法正确的是________。 A.推拉活塞时，为了读数准确，动作要快 B.推拉活塞时，为了稳定，手要握住注射器筒 C.气压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.活塞和针筒之间的摩擦并不影响压强的测量 (2)某同学在做实验时，按实验要求组装好实验装置，然后按实验要求推动活塞，使注射器内空气体积发生变化，实验数据如下表所示，请在图中作出V与的关系图像。 序号 V/mL p/(×105 Pa) /(×10－5 Pa－1) 1 18 1.038 0.963 2 16 1.160 0.862 3 14 1.311 0.763 4 12 1.512 0.661 5 10 1.784 0.561 6 8 2.178 0.459 7 6 2.793 0.358 (3)由于在实验中未考虑软管中气体的体积，实验结果有一定的误差，为减小这一实验误差，请写出一条改进建议：_________________________________________ ______________________________________________________________________。 答案　(1)D　(2)见解析图　(3)选用容积较大的注射器(或测出软管中气体的体积) 解析　(1)推拉活塞时，动作要慢，使气体温度与环境温度保持一致，A错误；推拉活塞时，手不能握住注射器筒，防止气体温度发生变化，B错误；气压传感器与注射器之间的软管脱落后，气体质量变化，需重新实验，C错误；实验使用的是气压传感器，活塞和针筒之间的摩擦并不影响压强的测量，D正确。 (2)将表格中的数据在坐标纸中描出来，然后用直线连接起来，连线的时候，使尽可能多的点分布在直线上，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，图像如图所示。 (3)由于在实验中未考虑软管中气体的体积，实验结果有一定的误差，为减小这一实验误差，可以选用容积较大的注射器，从而减小软管中气体的体积比例，或者测出软管中气体的体积。 训练2用图所示装置完成“探究气体等温变化的规律”实验 (1)下列说法正确的是 A．实验时需要用手扶住注射器外壁 B．实验时缓慢地向上拉或向下压柱塞，是为了尽量减小注射器与柱塞间的摩擦 C．封闭一定质量的气体时，先要摘除橡胶套，拉动柱塞使之移到适当位置后，再用橡胶套封闭注射器的注射孔 (2)某实验小组进行了两次规范的实验，并由记录的数据作出了p—V图像，如图甲、乙图线所示。若两次实验气体的质量一定，则气体温度T甲 T乙；若两次实验气体的温度不变，则气体质量m甲 m乙(两空均选填“＞”、“＜”或“＝”)。 【答案】(1)C (2) > > 【详解】（1）[1]A．实验时为防止温度发生变化，不能用手握注射器推拉柱塞，故A错误； B．实验时缓慢地向上拉或向下压柱塞，是为了防止温度发生变化，故B错误； C．在封闭一定质量的气体时，要先摘除橡胶套，拉动柱塞使之移到适当位置后，再用橡胶套封闭注射器的注射孔，故C正确。 故选C。 （2）[1]在p-V图象中，根据 可得 即离坐标原点越远的等温线温度越高，故 [2]由克拉珀龙方程 式中m是气体的质量，M是摩尔质量，R是摩尔气体常量，可知在相同情况下，当温度T不变时，所选气体的质量m越大，pV值越大，可知 m甲>m乙 1.某实验小组用如图甲所示实验装置来探究一定质量的气体发生等温变化遵循的规律。 甲 (1)关于该实验，下列说法正确的是________。 A.实验前应将注射器内的空气完全排出 B.空气柱体积变化应尽可能的快些 C.空气柱的压强随体积的减小而减小 D.作出的p－ 图像可以直观反映出p与V的关系 (2)如图乙是甲、乙两同学在实验中得到的p－图像，若两人实验时均操作无误且选取的坐标标度相同，那么两图线斜率不同的主要原因是_____________________________________________________________________。 乙 答案　(1)D　(2)研究气体的质量不同(或同质量的气体温度不同) 解析　(1)实验是以注射器内的空气为研究对象，所以实验前注射器内的空气不能完全排出，故A错误；空气柱的体积变化不能太快，要缓慢移动注射器柱塞以保证气体温度不变，故B错误；气体发生等温变化，空气柱的压强随体积的减小而增大，故C错误；作出的p－ 图像是一条倾斜的直线，可以直观反映出p与V的关系，故D正确。 (2)根据p－图像可知，如果温度相同，则说明两次气体质量不同，如果气体质量相同，则两次温度不同。 2.用如图所示装置探究气体等温变化的规律。 (1)实验室有容积为5 mL和20 mL 的两种注射器供选择，为能用较小的力作用在活塞上使气体体积发生明显变化，选用容积为________的注射器更合适；实验中，为找到体积与压强的关系，________(选填“需要”或“不需要”)测出空气柱的横截面积。 (2)关于该实验下列说法正确的有________。 A.柱塞上应该涂润滑油 B.应缓慢推拉柱塞 C.用手握住注射器推拉柱塞 D.注射器必须固定在竖直平面内 答案　(1)5 mL　不需要　(2)AB 解析　(1)由于注射器长度几乎相同，因此体积越小，横截面积越小，用较小的力就可以产生比较大的压强使体积变化明显，故选5 mL的注射器；若空气柱的横截面积不变，体积关系可用长度关系表示，不必算出体积的大小，就可以找到体积与压强的关系，因此不需要测量空气柱的横截面积。 (2)柱塞上应该涂润滑油，起到密封和润滑的作用，A正确；应缓慢推拉柱塞，从而保证气体的温度不变，B正确；用手握住注射器推拉柱塞，容易引起气体温度发生变化，C错误；由于测量的是气体的体积和压强之间的关系，与重力无关，因此注射器可以水平放置，也可以倾斜放置，D错误。 3.(2024·江西抚州高二月考)某实验小组用如图所示的装置探究气体做等温变化的规律。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)从压力表中读取空气柱的________，从注射器旁的________上读取空气柱的长度。 (2)关于该实验下列说法正确的是________。 A.活塞涂润滑油可减小摩擦，便于气体压强的测量 B.实验时需要测量注射器的内径 C.注射器没有完全竖直而是略微倾斜，对实验结论没有影响 D.外界大气压强发生变化，不会影响实验结论 答案　(1)压强 　刻度尺　(2)CD 解析　(1)通过压力表读取空气柱的压强，从注射器旁的刻度尺上读取空气柱的长度。 (2)压强的测量是通过压强传感器，与活塞是否有摩擦无关，选项A错误；由于气体的体积与长度成正比，所以实验中不需要测量注射器的内径，选项B错误；气体的压强是通过压强传感器测量，则注射器没有完全竖直而是略微倾斜，对实验结论没有影响，外界大气压强发生变化，不会影响实验结论，选项C、D正确。 4.(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________传感器从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“pV”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) pV (×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)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________。 A.热力学温度T B.摄氏温度t C.体积V D.体积的倒数 (4)某小组同学通过压力连杆上拉或下压活塞得到实验数据，画出p－图(如图丙所示)，图线不过原点的原因可能是______。 A.计算密封气体体积时，无法加上注射器下面橡胶套内气体体积 B.在实验过程中，封闭的气体质量减少 C. 在实验过程中，封闭的气体温度发生变化 答案　(1)封闭在注射器内的气体　温度　气体质量　注射器刻度　压强　(2)D　(3)D　(4)A 解析　(1)实验的条件是温度不变、气体质量一定，研究气体压强和体积的关系，体积可从注射器刻度直接读出，压强可由压强传感器得到。 (2)实验时注射器柱塞与筒壁间的摩擦力不断增大，不会影响气体压强与体积，故A错误；实验时环境温度升高了，气体温度升高，同样体积下，气体压强增大，pV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，同样体积下，气体压强减小，则pV乘积减小，故D正确。 (3)图像为过原点的直线，则纵坐标与横坐标成正比关系，结合实验数据可知，横坐标表示的物理量是封闭气体体积的倒数，故选D。 (4)由图像可知，相同的压强值时，偏大，即V偏小，则可能的原因是计算密封气体体积时，未加上注射器下面橡胶套内气体体积，A正确。 5.某同学用DIS研究一定质量某种气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图所示。实验步骤如下：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移动柱塞，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p－图像处理实验数据。 (1)在实验操作过程中，要采取以下做法：________是为了保证实验的恒温条件，____________是为了保证气体的质量不变(填入相应的字母代号)。 A.用橡皮帽堵住注射器的小孔 B.移动柱塞要缓慢 C.实验时，不要用手握住注射器 D.在注射器柱塞一周涂润滑油 (2)实验时，缓慢推动柱塞，注射器内空气体积逐渐减小。实验过程中该同学发现，环境温度逐渐升高，则实验得到的p－图像应是________。 答案　(1)BC　AD　(2)B 解析　(1)为了保证实验的恒温条件，实验时移动柱塞要缓慢且不要用手握住注射器，故选B、C。 为了保证气体的质量不变，应用橡皮帽堵住注射器的小孔并在注射器活塞上涂润滑油，故选A、D。 (2)由等温变化可知p与V成反比，则p－图像为过原点的倾斜直线，环境温度逐渐升高，相同体积下，气体压强变大，故B正确，A、C、D错误。 6.“探究气体等温变化的规律”的实验装置如图所示，下列说法正确的是（　　） A．实验时各实验小组被封闭气体的质量和温度必须相同 B．实验中为找到体积与压强的关系，一定要测量空气柱的横截面积 C．在柱塞上涂润滑油，只是为了减小摩擦 D．处理数据时采用图像，是因为图像比p－V图像更直观 【答案】D 【详解】A．本实验探究采用的方法是控制变量法，所以要保持被封闭气体的质量和温度不变，而不需要封闭气体的质量和温度必须相同，故A错误； B．由于注射器是圆柱形的，横截面积不变，所以只需测出空气柱的长度即可，故B错误； C．涂润滑油的主要目的是防止漏气，使被封闭气体的质量不发生变化，不仅是为了减小摩擦，故C错误； D．当p与V成反比时，图像是一条过原点的直线，而p-V图像是曲线，所以图像更直观，故D正确。 故选D。 7．在利用特制的注射器做“探究气体等温变化的规律”的实验中，某小组同学通过上拉或下压柱塞得到了a、b、c、d四组实验数据，如图所示是压力表记录b组数据时的状态，通过记录对应的四个封闭气柱的长度值L（L单位：cm）算出体积，四组实验数据如下表。 次数 a b c d 压强 0.8 1.6 1.9 体积 8 6.4 4.0 3.4 体积倒数 0.125 0.156 0.25 0.297 (1)实验研究的对象是 ，实验中应保持不变的参量是 和 。 (2)实验中为了控制该参量不变，下列采取的主要措施比较合理的是________。 A．在活塞上涂上润滑油，保持良好的封闭性 B．推动活塞时要缓慢 C．不要用手直接握住注射器密闭气体的部分 D．实验前注射器内要吸入尽量多的空气 (3)实验数据b对应的压强应为 ，根据上表数据作出的图像，可得出实验结论：质量一定的理想气体， 。 【答案】(1) 注射器内密闭的气体 温度 密闭气体的质量 (2)ABC (3) 1.0 温度不变时，压强与体积成反比 【详解】（1）[1][2][3]实验研究的对象是注射器内密闭的气体，保持不变的参量是温度和密闭气体的质量。 （2）A．活塞和针筒之间涂上润滑油，减小摩擦、防止漏气，保证气体质量不变，故A正确； B．缓慢推动活塞，保证气体的温度不变，故B正确； C．不要用手直接握住注射器密闭气体的部分，保证气体的温度不变，故C正确； D．实验前注射器内要吸入适量的空气，故D错误。 故选ABC。 （3）[1]由题图的压力表示数知实验数据b对应的压强为； [2]作出的图线为一条过原点的直线，可得出结论：质量一定的理想气体，温度不变时，压强与体积成反比。 8．在“用DIS研究温度不变时一定质量的气体压强与体积的关系”实验中，某组同学先后两次使用如图（a）所示实验装置获得多组注射器内封闭气体的体积V和压强p的测量值，并通过计算机拟合得到如图（b）所示两组图线。 (1)实验过程中应避免手握注射器含空气柱的部分，这是为了 ，为检验气体的压强p与体积V是否成反比例关系，可将图线转化为 图线； (2)两组图线经检验均符合反比例关系，导致①、②两组数据差异的原因可能是（   ） A．两组实验环境温度不同 B．两组封闭气体的质量不同 C．某组器材的气密性不佳 D．某组实验中活塞移动太快 (3)尝试判断①、②两气体的温度高低，并说明理由： 。 【答案】(1) 控制气体的温度不发生变化 或 (2)AB (3)见解析 【详解】（1）[1]实验过程中应避免手握注射器含空气柱的部分，这是为了控制气体的温度不发生变化。 [2]根据理想气体状态方程 可得 或 为检验气体的压强p与体积V是否成反比例关系，能较直观的判定该关系，可将图线转化为或图像。 （2）AB．根据理想气体状态方程 可知当气体质量一定时，若两组实验环境温度T不同，可知pV乘积不等；同理，当两组封闭气体的质量不同时，pV乘积不等，故AB正确； CD．若某组器材的气密性不佳，在实验中会漏气，气体质量会持续变化，此时不可能得到反比例关系图线；同理，若某组实验中活塞移动太快，会使注射器内封闭气体的温度不断变化，此时图线也不可能符合反比例关系，故CD错误。 故选AB。 （3）如图所示 图中两图线气体体积相等时，由图线可知 根据理想气体状态方程 可知 即②气体的温度高于①气体的温度。 9．关于探究气体等温变化的规律的实验，下列说法正确的是（　　） A．实验过程中应使被封闭气体的质量和温度也发生变化 B．实验中为找到压强与体积的关系，一定要测量空气柱的横截面积 C．为了减小实验误差，可以在柱塞上涂润滑油，以减小摩擦 D．处理数据时采用图像，是因为图像比图像更直观 【答案】D 【详解】A．本实验探究采用的方法是控制变量法，所以要保持被封闭气体的质量和温度不变，故A错误； B．由于注射器是圆柱形的，横截面积不变，所以只需测出空气柱的长度即可，故B错误； C．涂润滑油的主要目的是防止漏气，使被封闭气体的质量不发生变化，不仅是为了减小摩擦，故C错误； D．当与成反比时，图像是一条过原点的直线，而图像是双曲线中的一支，所以图像更直观，故D正确。 故选D。 10．某同学用图示实验装置探究一定质量的气体等温变化的规律。将注射器水平固定，由于没有压强传感器，于是他把活塞和压力传感器相连，可测出移动活塞时，传感器对活塞的压力F，然后把注射器活塞移动到体积最大的位置，并用橡皮帽封闭注射器右侧的细管。在温度不变的条件下缓慢移动活塞压缩气体并记录多组压力F和体积V的值，假设活塞受到的摩擦可忽略不计。 (1)甲同学想通过作出的图像探究等温变化的规律，则还需要测量的物理量有：（    ） A．气体的温度 B．注射器的内径 C．大气压强 D．被封闭气体的质量 (2)乙同学根据实验数据作出的图像如图，已知图像的斜率为k，图像与纵轴交点的纵坐标的绝对值为b，假设注射器内的气体的状态变化遵循玻意耳定律，若细管内气体体积可忽略，则气体刚被封闭时的体积为 （用k和b表示）；若细管内气体体积不可忽略，则随着的增大，图像的斜率 （选填：变大、变小、不变）。 【答案】(1)B (2) 变小 【详解】（1）设大气压强为，被封闭气体的横截面积为，对活塞有 气体压强为 若要做的图像，还需要测量气柱的横截面积和大气压，横截面积可以通过测量注射器的内径计算得出。 故选BC。 （2）[1]设气体刚封闭时，气体体积为，此时的压强为，细管内的体积忽略不计，由玻意耳定律得 整理得 则 [2]若细管内的气体体积不可忽略，设细管内的体积为，由玻意耳定律得 （C为定值） 整理得 增大时，图像斜率在变小。 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