课时梯级训练(6) 实验：探究气体等温变化的规律（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

课时梯级训练(6)　实验：探究气体等温变化的规律 1．(2024·北京西城模拟)用如图所示的装置探究气体等温变化的规律。 (1)实验中，为找到体积与压强的关系，________(填“需要”或“不需要”)测量空气柱的横截面积。 (2)关于该实验的操作，下列说法正确的有________。 A．柱塞上应该涂油 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)不需要　(2)AB 解析：(1)由于注射器的横截面积相等，所以在此可用长度代替体积，故不需要测空气柱的横截面积。 (2)柱塞上涂油，既减小摩擦，又防止漏气，A正确；若急速推拉柱塞，则有可能造成漏气和等温条件的不满足，所以应缓慢推拉柱塞，B正确；手握柱塞会造成温度变化，C错误；压强由压力表测量，不是由竖直的平衡条件计算，所以不需要竖直放置，D错误。 2．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)下列说法正确的是________。 A．气体的压强和体积必须用国际单位 B．在活塞上涂润滑油目的只是减小摩擦力 C．移动活塞应缓慢且不能用手握住注射器 D．若实验中连接传感器和注射器的软管脱落，可以立即接上继续实验 (2)交流实验成果时某同学发现各小组所测的pV乘积并不相同，最主要的原因是________________________________________________________________________。 (3)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。 答案：(1)C　(2)密封的气体质量不同　(3)压强传感器与注射器之间气体 解析：(1)本实验研究气体的压强和体积的比例关系，单位无需统一为国际单位，A错误；为了防止漏气，应当在注射器活塞上涂润滑油，来增加连接处的密封性，B错误；移动活塞要缓慢，实验时不要用手握住注射器，都是为了保证封闭气体的温度保持不变，C正确；压强传感器与注射器之间的软管脱落后，气体质量变化了，应该重新做实验，D错误。 (2)交流实验成果时某同学发现各小组所测的pV乘积并不相同，这是因为密封的气体质量不同。 (3)实验数据画出的V－图线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－图线不过坐标原点，该图线的方程为V＝k·－V0，说明注射器中气体的体积小于实际封闭气体的体积，结合实验的器材可知，图中V0代表压强传感器与注射器之间气体的体积。 3．某实验小组用如图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。 (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－的图像可以直观反映出p与V的关系 (2)如图是甲、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什么？ 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，A错误；空气柱的体积变化不能太快，要缓慢移动注射器保证气体温度不变，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，C错误；p－图像是一条倾斜的直线，作出p－的图像可以直观反映出p与V的关系，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。 4．(2024·山西晋中模拟)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封闭在注射器内的气体，保持温度和气体质量不变，从注射器刻度直接读出它的体积，它的压强由压强传感器等计算机辅助系统得到。 　　 (1)某同学在做本实验时，按实验要求组装好实验装置，然后缓慢推动活塞，使注射器内空气柱从初始体积20.0 mL减为12.0 mL。实验共测出五组数据，每次体积值直接从注射器的刻度读出并输入计算机，同时由压强传感器测得对应体积的压强值，实验完成后，计算机屏幕上显示出如下表所示的实验结果： 序号(组) 1 2 3 4 5 V(mL) 20.0 18.0 16.0 14.0 12.0 p(×105 Pa) 1.02 1.13 1.38 1.45 1.68 以上测量数据可能错误的是第________组。 (2)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 (3)如果由注射器的满刻度处开始推动活塞，记录刻度值V，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p，用V－图像处理实验数据，得出图丙所示的图线，如果实验操作规范正确，那么V0代表______________________________________________________________ __________________________________________________________________________。 答案：(1)3　(2)D　(3)注射器与压强传感器连接部分的气体体积 解析：(1)根据实验数据，压强p(×105 Pa)和体积V(mL)的乘积分别为20.40、20.34、22.08、20.30、20.16。根据玻意耳定律，一定质量的理想气体，在温度不变的情况下，压强和体积的乘积不变。第1、2、4、5组数据在测量误差范围内，第3组测量数据可能错误。 (2)根据理想气体状态方程＝C，并结合题目可知p＝CT·，则p－图像是过原点的直线，即横坐标表示的物理量是封闭气体体积的倒数。 (3)实验时气体的实际体积比注射器刻度值V大出V0，根据p(V＋V0)＝C，C为定值，则V＝－V0，如果实验操作规范正确，而如题图丙所示的V－图线不过原点，则V0代表注射器与压强传感器连接部位的气体体积。 5．(2024·福建福州模拟)某小组同学利用如图甲所示的实验装置探究：一定质量气体，在温度不变的情况下，压强和体积的关系。 甲 (1)实验研究对象是________。 (2)关于实验，下列说法正确的是________。 A．快速调节空气柱长度后立刻读数 B．实验中不需要测量空气柱的横截面积 C．实验中若密封橡胶套脱落，应立刻堵住后继续实验 (3)某小组同学把柱塞缓慢地上拉或下压得到实验数据，画出p－图(如图乙所示)，图线不过原点的可能原因是________。 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)被封闭气体(或空气柱)　(2)B　(3)A 解析：(1)实验研究对象是被封闭气体(或空气柱)。 (2)为保证气体温度不变，则应缓慢调节空气柱长度，等示数稳定后读数，A错误；实验中不需要测量空气柱的横截面积，可用空气柱长度代替体积，B正确；实验中若密封橡胶套脱落，则气体的质量会发生变化，堵住后不能继续实验，C错误。 (3)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，无法加上注射器下面橡胶套内气体体积。 6．(2024·广东深圳模拟)如图所示的是“探究气体等温变化规律”的实验装置，用一个带有刻度的注射器及DIS实验系统来探究气体的压强与体积的关系。实验中气体的质量保持不变，气体的体积可从注射器壁上的刻度直接读出，气体的压强由压强传感器精确测定。 (1)为了减小实验误差，下列做法正确的是________。 A．压缩气体时需要缓慢进行 B．封闭气体的容器需要密封良好 C．需要测出封闭气体的质量 (2)甲同学在做本实验时，按实验要求组装好实验装置，推动活塞使注射器内空气柱从初始体积45.0 mL减到25.0 mL。实验过程中，读取五组数据，气体体积直接从注射器的刻度读出并输入计算机。得到的数据如下表所示： 序号 V(mL) (mL－1) p(kPa) (kPa/mL) pV(kPa· mL) 1 45.0 0.022 104.7 2.326 7 4 711.5 2 40.0 0.025 117.6 2.940 0 4 704 3 35.0 0.029 132.5 3.842 5 4 637.5 4 30.0 0.033 153.1 5.050 0 4 593 5 25.0 0.040 180.7 7.228 0 4 517.5 (3)用计算机对数据进行直线拟合，作出p－图像为一条过原点的直线，则可以得到的实验结论为：____________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)某同学发现pV数值逐渐减小(如图)，请分析产生此现象的原因可能是： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)AB　(3)对于一定质量的气体，温度恒定时，压强与体积成反比　(4)实验过程中可能漏气了 解析：(1)本实验的条件是温度不变、气体质量一定，所以要压缩气体时需要缓慢进行，且注射器密封性要好，A、B正确；本实验研究质量一定的气体压强与体积的关系，不需要测量气体的质量，C错误。 (3)由图可知，该实验的实验结论为对于一定质量的气体，温度恒定时，压强与体积成反比。 (4)根据理想气体状态方程＝C，常数C与气体质量有关，质量变小，pV乘积减小，则原因可能是实验过程中漏气了。 学科网（北京）股份有限公司 $$