课时测评5 实验：探究气体等温变化规律-【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（粤教版2019）

课时测评5　实验：探究气体等温变化规律 (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！) (选择题1－2题，每题5分，共10分) 1.“探究气体等温变化规律”的实验装置如图所示。空气柱的长度由刻度尺读取，气体的压强通过柱塞与注射器内空气柱相连的气压计读取。为得到气体压强与体积的关系，下列做法正确的是(　　) A．柱塞上涂油是为了减小摩擦力 B．改变气体体积应缓慢推拉柱塞 C．推拉柱塞时可用手握住注射器 D．实验前应测量柱塞受到的重力 答案：B 解析：柱塞上涂油是为了防止漏气，并不是为了减小摩擦力，A错误；实验中为了使气体能够做等温变化，改变气体体积应缓慢推拉柱塞，B正确；用手握住注射器，可能会使气体温度发生变化，C错误；研究对象是封闭的气体，气体压强可通过气压计得到，无需测量柱塞的重力，D错误。 2.(多选)“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．实验过程中应保持被封闭气体的质量和温度不发生变化 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．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p­图像，是因为p­图像比p­V图像更直观 答案：AD 解析：本实验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，A正确；由于注射器的横截面积不变，所以只需测出空气柱的长度即可，B错误；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，C错误；气体等温变化时，p与V成反比，p­图像是一条过原点的直线，而p­V图像是双曲线的一支，所以p­图像更直观，D正确。 3．(10分)如图甲所示为“研究一定质量的气体压强与体积关系”的实验装置。 (1)图甲中①为________传感器，该实验需要保持气体的________和________不变。 (2)某同学在实验中测出多组气体压强与体积值后，利用DIS实验绘图功能，得到如图乙所示的p­V图像，则由图乙__________(选填“能”或“不能”)得到压强与体积成反比的结论。 (3)某同学在实验中得到的数据如下： 次数 1 2 3 4 5 6 压强p/kPa 116.2 124.6 134.3 145.6 158.8 173.2 体积V/cm3 14 13 12 11 10 9 体积的倒数 / cm－3 0.071 0.077 0.083 0.091 0.100 0.111 pV/kPa·cm3 1 626.8 1 619.8 1 611.6 1 601.6 1 588.0 1 558.8 表中数据表明气体的p、V乘积随着气体体积的减小而减小，若实验中很好地满足了实验需要满足的条件，则出现该结果的原因可能是_____________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 答案：(1)压强　质量　温度　(2)不能　(3)实验时注射器内的空气向外发生了泄漏 解析：(1)题图甲中①为压强传感器；研究一定质量气体的压强与体积关系时，应保持气体的质量和温度不变。 (2)压强与体积成反比的图像应为双曲线的一支，题图乙的p­V图像不能确定是不是双曲线的一支，所以由题图乙不能确定压强与体积成反比。 (3)气体的p、V乘积随着气体体积的减小而减小的原因可能是：实验时注射器内的空气向外发生了泄漏。 4．(10分)用如图甲所示的实验装置“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”。在注射器活塞上涂润滑油并插入针管，用细软管将针管小孔与压强传感器连接密封一定质量气体，移动活塞改变气体的体积和压强，气体体积由注射器刻度读取，气体压强由压强传感器读取。 (1)交流实验成果时某同学发现各小组所测的p、V乘积并不相同，最主要的原因是______________________。 (2)某小组实验操作无误，但根据测得的数据作出V­图像不过坐标原点，如图乙所示，图中V0代表__________________________________的体积。 (3)另一小组所做的实验中，画出的V­图像如图丙所示，则图线发生弯曲的原因可能是__________________________________________。 答案：(1)密封的气体质量不同　(2)压强传感器与注射器之间软管内的气体　(3)实验过程中有漏气现象 解析：(1)交流实验成果时某同学发现各小组所测的p、V乘积并不相同，是因为密封的气体质量不同。 (2)实验中画出的V­图像应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题图乙所示的V­图像不过坐标原点，该图像的方程为V＝k－V0，说明注射器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，题图乙中V0代表压强传感器与注射器之间软管内气体的体积。 (3)实验过程中有漏气现象，则V­图像向下弯曲。 5.(10分)某同学用如图甲所示装置探究气体等温变化的规律。 (1)实验时，需测量一定质量的气体在温度不变情况下的体积V及其所对应的压强p。为保证气体温度不发生明显变化，实验操作中应注意__________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 (2)实验中，某小组同学用采集的各组数据在坐标纸上描点，绘制出的p­V图线为等温线，如图乙所示。根据图乙所示的图像，请写出判断压强p与体积V成反比的方法：_____________________________________________________________ _____________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 答案：(1)注射器用铁架台固定，不能用手握住，且在实验中要缓慢地移动柱塞 (2)在p­V图像中，若任意状态的pV为定值，即p­V图线上某一状态横坐标与纵坐标乘积相等，则说明p与V成反比。 6.(10分)(2024·广东汕头统考期末)某实验小组同学探究气体压强与体积的关系，设计了如图装置。 实验步骤如下： ①将圆柱体密闭容器装水以封闭气体，上方连接压强传感器可测封闭气体压强，左端有出水控制开关； ②不计容器的厚度，以容器下表面为零刻线，通过刻度尺读取容器的高度H和水面所在位置h； ③出水控制开关打开一小段时间后关闭，获取封闭气体压强p和液面所在位置h，重复实验步骤获得几组数据； ④将各组数据在坐标纸上描点，绘制图像，得出气体压强与体积的关系。 完成下列填空： (1)实验中所研究的对象是封闭气体，应保持不变的物理量是________。 (2)实验时，为判断气体压强与体积的关系，______(选填“需要”或“不需要”)测出容器的横截面积。 (3)为直观反映压强与体积之间的关系，若以空气柱压强p为纵坐标，则应以____________为横坐标在坐标系中描点作图。(用H、h表示) 答案：(1)温度　(2)不需要　(3) 解析：(1)实验中所研究的对象是封闭气体，应保持不变的物理量是气体的温度。 (2)由于容器为圆柱体，其直径均匀且恒定，根据V＝(H－h)S可知，体积和空气柱长度成正比，则实验时，为判断气体压强与体积的关系，不需要测出容器的横截面积。 (3)气体等温变化时，p与V成反比，由(2)分析知，V与(H－h)成正比，故p与(H－h)成反比，则为直观反映压强与体积之间的关系，若以空气柱压强p为纵坐标，则应以为横坐标在坐标系中描点作图。 学生用书↓第20页 学科网（北京）股份有限公司 $$