实验二十一 探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系-【金榜题名】2026年高考物理一轮总复习

[例3]【解析】(1)设能分装出n瓶小钢瓶，则有城意耳等温定： 考点二 律P荡V进=P,V十P制V制 [例2]【解析】(1)在实验误差允许范国内，图乙中的拟合曲线 代入即得40×10P。=n×10×4P。十40×5P。解得n=5瓶 为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体，力与 (2y由'_P坐可得小朝气内的氧气在27℃下，压强为智P T T V成正比，故选B 10×4P。×300 时的体积为V。= =301 260×P (2)若气体被压缩到V=10.0ml.则有7=10.0ml1=100× 103mL.1,由图乙可读出封闭气体压强为p=2.04×105Pa 当剩余气体只有101.时，瓶内刺余气体的质量与原来气体总质 (3)某组同学进行实验时，正病记兼数据时为p(V:十△V),一问 学在记录数据时福掉了△V,该数据记为pV。,则计算结果之差 的绝对值为p(Va十△V)一pV%=p△V,由于△V为定值，可知随 【答案】(5瓶(2) p的增大计算结果之差的绝对值会增大. 【答案】(1)B(2)2.04×103(3)增大 [例4们【解析】(1)假设温度升高的过程中洁活塞不移动，则气体 对点训练 体积不变，气体发生等容变化·由查理定律可得 2.解析：(1)传感器A是与热敏元件连在一起的，所以能够感应到 票-号解得p一子可得气体区强的变化量为0一广一p 试管中温度的变化，显示出试管中的温度，所以应该是温度传感 器：因为气体的体积不变，研究气体的温度和压强的变化关系， T一-平对于两年分气体而言，△T,TP都相同，脚两边 T-T 测传感器B应该是压强传感器， (2)对一定质量的理想气体来说，在体积不变时，根据理想气体 气体压强的变化量相同，因此当环境温度升高时，活塞不移动， (2)设开始时A中气体的体积为3V,B中气体的体积为2V,当B 软态方程兴=C,可知其压强与绝对温度的关系为正比例关兼。 中气休因漏气减为原来一半时，此时A中气体体积变为4V,A 图线应该是一条过绝对零点的领斜直线，所以若是压强对应摄 中气体发生等温变化，由玻意耳定律有p·3V=p”·4V解得此 氏温度的情况，其图线的是长线与横抽的交点坐标被开尔文称 时A中气体的压孩为B-子D 为范对零度，其物理意义为宇宙的低温极限 (③)由理想气体我态方程pV-nRT,可得号-恐 【答案】(1)不移动，见解析(2)子p 两种气体的等容线都是延长钱经过绝对零度的倾锌的直线，两 实验二十一探究等温情况下一定质量 种气体是初始温度和压强都相同的同种气体，所以摩尔数与体 积之比相同，所以两图线相同，故选C 气体压强与体积的关系 答案：(1)温度压强(2)绝对零度低温极限(3)C 核心考点研磨 考点 第3讲热力学定律与能量守恒定律 [例1门【解析】(1)A.为了保证气体的质量不变，需要用撑胶套 知识储备夯基 密封注射器的下端，故A正确，不符合题意：B.由于玻璃管粗铜 1.做功热量Q+W吸收放出增加减小 均匀，因此用游标卡尺测量柱塞的直径的操作不需要，故B错 2.转化转移转化转移不变能量守恒定律 误，特合题意：CD.探究气体等温变化的规律，实验时需要读取压 3.自发地吸收功热力学第二定律 力表上星示的气压值和读取刻度尺上显示的空气柱长度，故CD 思考判断(1)×(2)×(3)×(4) 正确，不精合题意，故选B 核心考点研磨 (2)确保气体质量在实脸过程中保持不变，通过在柱塞上涂抹润 考点一 滑油，可以有效减少气体泄漏，防止漏气，从而保证实验的准确 [例1]【解析】初始时气缸开口向上，活塞处于平衡状态，气缸内 性，故填在柱塞上涂上涧滑油， (3)不用手挺住玻璃管（或注射器），并且在实验中要缓慢推动活 外气体对活塞的压力差与活塞的重力平衡，则有(p一A)S=mg: 气缸在缓慢转动的过程中，气缸内外气体对活塞的压力差大于 塞，这些要求的目的是保证气体状态变化过程中保持玻璃管内 重力沿气缸壁的分力，故气缸内气体缓慢地将活塞往外推，最后 的空气温度不变，故填保证气体状态变化过程中温度尽可能保 气缸水平，缸内气压等于大气压，气缸，活塞都是绝热的，故缸内 持不变， 气体与外界没有发生热传递，气缸内气体通过压强作用将活塞 (4)根据气体等温变化规律可得V=C,解得p=C了·可知 往外推，气体对外做功，根据热力学第一定律△U■Q十W可知， 气体内能减小，故缸内理想气体的温度摔低，分子热运动的平均 P一立围像是过原点的直线，此图最能直观反陕气体微等温变化 速率减小，并不是所有分子热运动的速率都减小，A、B错误：气 体内能减小，缸内理想气体的温度降低，逸率大的分子靴占总分 的规律，故选C, 子数的比例减小，C正确，D错误， 【答案】(1)B(2)在柱塞上涂上润滑油(3)保证气体状态变 【答案】C 化过程中温度尽可能保持不变(4)C 对点训练 对点训练 1,选B爬高过程中，气体的体积保持不变，则气体对外不败功， 1.解析：(1)横藏面积相同，每一次体积的改变，只需要比较空气柱 A错误：爬高过程中，气体温度降低，则气体的内能减少，B正确： 长度的变化即可，故不需要测量空气柱的横截面积： 根据热力学第一定律可知U=W十Q,又W=0,U<0,则Q<0 (2)A.为了保持封闭气体的质量不变，实险中采取的主要措施是 即气体放出热量，C错误：爬高过程中，气体的体积不变，温度降 注射器上涂上润滑油防止漏气，故A正确： 低，根据查理定律=CT可知气体的压强减小，D错误， B.若急速推拉活塞，则有可能造成等温条件的不满足，所以应缓 考点二 慢推拉活塞，故B错误： 对点训练 C,手握紧活塞会导致温度的变化，故C错误：故选A. 2,速BA,根据热力学第二定律可知，可以从单一热源吸收热量， (3)CD.图像发生了弯商，狼格y-C,可得力=CT 使之完全变为功，但是会引起其他的变化，故A错误：B.根据热 力学第二定律可知，机械能转化为内能的过程具有方向性，是不 则有可能时实验中温度发生了变化，因图像向下弯曲钟率变小， 可递过程，故B正确；C.根据热力学第二定律可知，热可以全部 故有可能是温度降低了，故C正确，D错误： 转变为功，但是会引起其他的变化，故C错误：D.根据热力学第 AB.根据图线的钟率可知，如果温度不变，则说明气体的质量变 二定律可知，热童不可能自发地从低温物体传递到高温物体，若 小了，发生了漏气现象，故B正骑，A错误.故选BC 有外界微功的话，可以从低温物体传递到高温物休，比如冰箱： 答案：(1)不需要(2)A(3)BC 故D错误，故选B. 598金榜题名创新高考总复习物理 四、漏气问题：容器漏气过程中气体的质量 K 不断发生变化，属于变质量问题，如果选容器内 剩余气体和漏掉的气体为研究对象，便可使“变 质量”转化成“定质量”问题 [例4]如图所示，一导热性能良好的圆柱形气 瓶水平固定，瓶内有用光滑活塞分成的A、B 两部分理想气体.开始时，A、B两部分气体的 体积之比为3：2，压强均为p,活塞与气瓶的 内壁间气密性良好. (1)当环境温度缓慢升高时，活塞是否移动？ 简要分析理由； (2)若环境温度不变，因阀门封闭不严，B中气体 向外缓慢漏气，活塞将缓慢向右移动，求当B中 气体体积减为原来的一半时，A中气体的压强。 实验二十一 探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系 考向 定位 1.学会探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系；2.会用图像法处理实验数据. 知识储备 夯基 实验思路与实验器材 实验操作 注意事项 1.安装器材（如图） 1.实验思路 0.5203 力 利用注射器封闭一段空气柱作 为研究对象，在温度不变的情 1.适用条件是温 况下，测量气体在不同体积时 度保持不变， 的压强，再分析气体压强与体 所以操作要缓 积的关系 柱塞空气柱 慢，不能用手 2.物理量的测量 握住注射器， (1)空气柱的体积：空气柱的长 才能保证温度 度可以通过刻度尺读取，空气 橡胶套 不变 柱的长度与横截面积的乘积就 2.注射器两端有柱塞和橡胶套，管内密封一段空 2.要等到示数稳 是体积 气柱，这段空气柱就是我们的研究对象.在实验 定之后，再去 (2)空气柱的压强：从与注射器 过程中，我们可以近似认为空气柱的质量和温 读数. 内空气柱相连的压力表读取. 度不变. 3.研究对象为一 3.实验器材 3.用手把柱塞向下压，选取几个位置，同时读出刻 定质量的气 带铁夹的铁架台，注射器，柱塞 度尺读数与压强，记录数据. 体，防止漏气 (与压力表密封连接)，压力表， 4.用手把柱塞向上拉，选取几个位置，同时读出刻 橡胶套，刻度尺. 度尺读数与压强，记录数据.在该实验中，由于 我们可以直接用刻度尺读数作为空气柱体积， 故无需测量空气柱的横截面积. 316 第十四章热学 续表 实验思路与实验器材 实验操作 注意事项 1.以压强p为纵坐标，以体积V为横坐标建立p一V坐标系，画出气体等温变化的p一V图像，由 数据 于图像是曲线，不能说明压强与体积成反比： 处理 2.以压强p为纵坐标，以体积的倒数亡为横坐标，建立p一亡坐标系，画出气体等温变化的p一 图像，图像是过原点的倾斜直线，说明压强与体积成反比 核心考点 000 研磨 考点一 教材原型实验 [对点训练] [例1]某同学用如图所示装置探究气体等温 1.(2025·宁夏吴忠期末)某实验小组用如图甲 变化的规律。 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 -0030- 压力表 隐藏在柱塞内部未在图中标明.从压力表上读 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： 柱塞 2 空气柱 压力表 橡胶套 (1)在实验中，下列哪些操作是不必需的 A.用橡胶套密封注射器的下端 4 2 柱塞 B.用游标卡尺测量柱塞的直径 1 0正 0 空气柱 C.读取压力表上显示的气压值 橡胶套 D.读取刻度尺上显示的空气柱长度 甲 乙 (2)为了保持封闭气体的质量不变，实验中采 (1)实验时，为判断气体压强与体积的关系， 取的主要措施是 (填“需要”或“不需要”)测出空气柱 (3)实验装置用铁架台固定，而不是用手握住 的横截面积； 玻璃管（或注射器），并且在实验中要缓慢推动 (2)关于该实验，下列说法正确的是() 活塞，这些要求的目的是 A.为避免漏气，可在柱塞上涂抹适量润滑油 (4)下列图像中，最能直观反映气体做等温变 B.实验中应快速推拉柱塞，以免气体进入或漏 化的规律的是 出注射器 C.为方便推拉柱塞，应用手握紧注射器再推拉 柱塞 (3)测得注射器内封闭气体的几组压强P和体 积V的值后，以P为纵轴、立为横轴，作出图 像如图乙所示.图像向下弯曲的可能原因有 ( 317 金榜题名创新高考总复习物理 A.实验过程中有进气现象 (3)某组同学进行实验时，一同学在记录数据 B.实验过程中有漏气现象 时漏掉了△V,则在计算pV乘积时，他的计算 C.实验过程中气体温度降低 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 (填“增 D.实验过程中气体温度升高 大”或“减小”) 考点二实验创新拓展 [对点训练] [例2](2023·山东高考)利用图甲所示实验 2.在“用DIS研究一定质量的气体在体积不变 装置可探究等温条件下气体压强与体积的关 时，其压强与温度的关系”实验中，实验装置如 系.将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台 图甲所示： 上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过 (1)图甲中传感器A为 传感器，传感 塑料管与压强传感器相连.活塞上端固定一托 器B为 传感器； 盘，托盘中放人砝码，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V。与 传感器A 塑料管容积△V之和).逐次增加砝码质量，采 试管 集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示. 传感器B 热敏元件 接计算机 压强传感器 甲 (2)某同学测得压强与摄氏温度的数据，并在 甲 p一t坐标系中作图，获得如图乙的图像.图线 p/(×10Pa 220 延长线与横轴交点的温度被开尔文称为 200 ,其物理意义是 180 来pfat 160 140 120 1002甲 5060708090100 (×10mL- →℃ 乙 回答以下问题： (3)另一同学先后用大小不同的两个试管甲、 (1)在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲 乙(V甲>V乙)，封闭了质量不同，但初始温度 线为一条过原点的直线，说明在等温情况下， 和压强都相同的同种气体做实验.若将测得的 一定质量的气体 压强p与摄氏温度t的数据，在同一p一t坐 A.p与V成正比 标系中作图，得到的图像应是丙图中的( .platm B.p与立成正比 甲乙 (2)若气体被压缩到V=10.0mL,由图乙可读 出封闭气体压强为 Pa(保留三位有效 数字). 请完成提分集训（八十二） 318