课时测评9 实验：探究气体等温变化的规律-【金版新学案】2024-2025学年高中物理选择性必修3同步课堂高效讲义配套练习（教科版2019）

课时测评9　实验：探究气体等温变化的规律 (时间：30分钟　满分：50分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) 1．(10分)某实验小组用如图1所示的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。 (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快些 C．空气柱的压强随体积的减小而减小 D．作出p的图像可以直观地反映出p与V的关系 (2)如图2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，那么两图像斜率不同的主要原因是 。 答案：(1)D　(2)研究气体的质量不同(或同质量气体在不同温度下研究) 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，要缓慢推动注射器保证气体温度不变，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；p图像是一条倾斜的直线，作出p的图像可以直观地反映出p与V的关系，故D正确。 (2)根据p图像可知，如果温度相同，则说明两次实验气体质量不同，如果气体质量相同则两次实验温度不同。 2．(10分)物理小组的同学们利用图甲所示的装置探究气体等温变化的规律。实验步骤如下： ①将注射器下端开口处套上橡胶套，和柱塞一起把一段空气柱封闭； ②已知空气柱的横截面积为S，通过刻度尺读取空气柱的长度L，可得空气的体积V＝LS； ③从与注射器内空气柱相连的压力表读取空气柱的压强p； ④把柱塞缓慢地向下压或向上拉，读取空气柱的长度与压强，获取空气柱的体积V和压强p的几组数据； ⑤将各组数据在坐标纸上描点，绘制曲线，得出温度不变时气体压强与体积的关系。 完成下列填空： (1)实验时要缓慢地移动柱塞，原因是 。 A．使外界对气体做功减小 B．能与环境充分热交换，保持气体温度不变 C．保证气体质量不变 D．防止注射器晃动而不便于测体积 (2)小明同学根据测量结果，作出p V图像，如图乙所示， (选填“能”或“不能”)根据绘制的图线直接得到空气柱的压强跟体积的关系。 (3)小军同学根据测量结果，做出V图像，如图丙所示，图线不过原点，则V0代表 ，体积增大到一定值后，图线开始偏离直线，说明气体的温度 (选填“升高”或者“降低”)。 答案：(1)B　(2)不能　(3)注射器下面橡胶套内气体体积(或压力传感器内气体体积)　升高 解析：(1)为减小实验误差，应缓慢移动柱塞，以防止柱塞移动过快时气体的温度发生变化，要使柱内空气温度始终与外界空气温度相同，故B正确。 (2)因为曲线所表示的函数关系不清楚，则不能根据绘制的图线直接得到空气柱的压强跟体积的关系；应该先猜想大约成反比关系，再作p图像，如果图线是过原点的倾斜直线，可以判断空气柱的压强跟体积成反比。 (3)如果实验操作规范正确，但V图线不过原点，则V0代表注射器下面橡胶套内气体体积或压力传感器内气体体积；V增大到一定程度后，图像偏离直线，而且是向上偏离，图线斜率变大，而V图像的斜率与温度有关，故温度升高。 3．(10分)某同学用如图所示的装置探究气体等温变化的规律。 (1)在实验中，下列操作不是必需的是 。 A．用橡胶套密封气柱玻管的下端 B．用游标卡尺测量活塞的直径 C．读取压强计上显示的气压值 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，而不是用手握住气柱玻管，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，应用橡胶套密封气柱玻管的下端，A需要；由于气柱玻管的直径均匀恒定，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，无需测量活塞的直径，B不需要，D需要；为了得知气压的变化情况，需要读取压强计上显示的气压值，C需要。 (2)手的温度会影响气体的温度，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。 4．(10分)(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”的实验中，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．实验时外界大气压强发生了变化 B．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．温度T B．体积V C．体积的倒数 (4)实验过程中，下列操作错误的是 。 A．推拉活塞时，动作要慢 B．推拉活塞时，手不能握住注射器含有气体的部分 C．压强传感器与注射器之间的软管脱落后，应迅速重新装上继续实验 D．活塞与针筒之间要保持气密性 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)B　(3)C　(4)C 解析：(1)该实验的研究对象是封闭在注射器内的气体，实验的条件是温度不变、气体质量一定，研究压强和体积的关系，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)封闭气体压强与外界大气压强无关，故A错误；实验时若注射器内的气体向外发生了泄漏，气体越来越少，导致pV值减小，故B正确。 (3)在等温变化中压强与气体体积的倒数成正比，横坐标表示的物理量是封闭气体体积的倒数，故选C。 (4)本实验条件之一是温度不变，推拉活塞时，动作要慢，故A正确；用手握住注射器含有气体的部分，会使气体温度改变，故手不能握住注射器含有气体的部分，B正确；研究的是一定质量的气体，压强传感器与注射器之间的软管脱落后，气体质量发生变化，应重新进行实验，故C错误；研究的是一定质量的气体，因此尽量将容器密封好，故D正确。 5．(10分)(2023·大同高二检测)用如图(a)所示的装置探究“气体等温变化的规律”的实验，操作步骤如下： ①在活塞上均匀涂抹润滑油，把活塞移至注射器适当刻度处； ②逐一连接注射器、压强传感器、数据采集器、计算机； ③推动活塞，记录多组注射器内气体的体积V，以及相应的压强传感器示数p。 (1)实验完成后，计算机屏幕上显示出如图(b)所示的pV图线(其中实线是实验所得图线，虚线为一支参考双曲线)。造成这一现象的可能原因是 。 (2)实验中，连接注射器与压强传感器之间软管内的气体不可忽略，作出的p图像可能为 。 (3)用获得的数据绘制V图像，如图(c)所示，则连接注射器与压强传感器之间软管内气体的体积为 。 答案：(1)实验时环境温度降低了(或注射器内的空气漏气)　(2)C　(3)V1 解析：(1)当V减小时，图线逐渐偏离双曲线，即pV值逐渐减小，造成这一现象的可能原因是实验时环境温度降低了或注射器内的空气漏气。 (2)由于连接注射器与压强传感器之间软管内的气体不可忽略，当压强增加后，软管内的气体体积减小，但软管的体积未变，则注射器中有气体进入软管，相当于注射器漏气，当V减小时，增大，p随之变化时不是线性关系，当V越小时，压强越大，进入软管内的气体越多，压强增加程度越小，斜率越小，故作出的p 图像可能为C。 (3)设连接注射器与压强传感器之间软管内气体的体积为V0，则有p(V十V0)＝C，即＝，由题图(c)可知，当为0时，V＝－V1，代入上式可得V0＝V1。 学科网（北京）股份有限公司 $$