第十四章 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-【高考DNA解码】2026年高考物理一轮总复习学生用书word（江苏专用）

　探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系　 　 教材原型实验 实验原理与操作 1．在柱塞上涂上润滑油，保持良好的密封性，可以保持封闭气体的质量不发生变化。 2．缓慢的推拉柱塞，可以使气体的温度与外界的温度保持一致，从而可以保持封闭气体的温度不变。 3．手不能直接握在注射器上，因为手的温度可能改变气体的温度。 [典例1]　(实验原理与操作)(2023·江苏卷)在“探究气体等温变化的规律”的实验中，实验装置如图所示。利用注射器选取一段空气柱为研究对象。下列改变空气柱体积的操作正确的是(　　) A．把柱塞快速地向下压 B．把柱塞缓慢地向上拉 C．在橡胶套处接另一注射器，快速推动该注射器柱塞 D．在橡胶套处接另一注射器，缓慢推动该注射器柱塞 [听课记录]　_________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 数据处理与误差分析 一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比，所以p­V图线是双曲线的一支，但不同温度下的图线是不同的。如图是一定质量的气体分别在t1、t2温度下等温变化的p­V图线，其中温度较高的是t2。 [典例2]　(数据处理与误差分析)(2024·南通市模拟)用如图甲所示装置探究气体等温变化的规律。 (1)关于该实验下列说法正确的是 ________。 A．为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油 B．为方便推拉柱塞，应用手握住注射器再推拉柱塞 C．注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位 　 (2)测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后，为直观反映压强与体积之间的关系，以p为纵坐标，以为横坐标在坐标系中描点作图。小明所在的小组压缩气体时漏气，则用上述方法作出的图线应为图乙中的 ________(选填“①”或“②”)。 (3)为更准确地测出气体的压强，小华用压强传感器和注射器相连，得到某次实验的p­V图如图丙所示，究其原因，是温度发生了怎样的变化 ________。 A．一直下降 B．先上升后下降 C．先下降后上升 D．一直上升 (4)某同学将注射器柱塞移动到体积适中的位置时，接上软管和压强传感器，通过DIS系统记录下此时的体积V0与压强p0，然后记录5组数据，作p­图。在软管内气体体积ΔV不可忽略时，p­图像为曲线，试用玻意耳定律分析，该曲线的渐近线(丁图中的虚线)方程是p＝________(用V0、p0、ΔV表示)。 (5)实验中若使用传感器采集数据，则柱塞与针筒间的摩擦对实验结果pV乘积值的影响是 ________(选填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 [听课记录]　_________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 实验拓展与创新 [典例3]　(用传感器探究实验)(2024·江苏无锡一模)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p­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F­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，F­图像的斜率________(选填“变大”“变小”或“不变”)。 [听课记录]　_________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 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$$ 实验二十一　探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系 实验类型·全突破 类型1 典例1　B　[本题探究的是一定质量的气体的等温变化的规律，若快速地压缩气体或者快速地使气体膨胀，气体的温度会升高或者降低，应该缓慢向下压或者向上拉柱塞，让气体有足够的时间交换热量从而使气体的温度不变，故B正确，A错误；C、D选项中气体的质量发生变化，不符合题意，故C、D错误。] 典例2　解析：(1)为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油，故A正确；用手握住注射器，会造成气体温度变化，故B错误；只需关注图像斜率的变化即可探究压强和体积的关系，注射器旁的刻度尺只需要刻度分布均匀即可，可以不标注单位，故C正确。 (2)理论上p＝TC，则p-应是一条过原点的倾斜直线，然而压缩气体时漏气，则大于理论值，即应为题图乙中的图线②。 (3)根据理想气体状态方程＝C，可知压强与体积的乘积越大，温度越高，由题图丙可发现温度先上升后下降，故B正确，A、C、D错误。 (4)被封闭气体的初始体积为V0＋ΔV，压强为p0，末状态的体积为V＋ΔV，根据玻意耳定律得： p0(V0＋ΔV)＝p(V＋ΔV) 解得p＝ 由题图丁可知，该曲线的渐近线就是趋近于无穷大时的压强，则该曲线的渐近线的方程是p＝。 (5)气体压强由传感器测得，体积由注射器刻度测得，均与柱塞与针筒之间的摩擦无关，则柱塞与针筒间的摩擦对实验结果pV乘积值无影响。 答案：(1)AC　(2)②　(3)B　(4)　(5)无影响 类型2 典例3　解析：(1)设大气压强为p0，被封闭气体的横截面积为S，对活塞有 pS＝p0S＋F 气体压强为p＝p0＋ 若要作p-的图像，还需要测量气柱的横截面积和大气压强，横截面积可以通过测量注射器的内径计算得出。 故选BC。 (2)设气体刚被封闭时，气体体积为V0，此时的压强为p0，细管内的体积忽略不计，由玻意耳定律得 p0V0＝V 整理得F＝p0V0S·－p0S 则 k＝p0V0S b＝p0S 可得V0＝ 若细管内的气体体积不可忽略，设细管内的体积为ΔV，由玻意耳定律得(V＋ΔV)＝C(C为定值) 整理得 F＝－p0S 增大时，图像斜率在变小。 答案：(1)BC　(2)　变小 典例4　解析：(1)实验中所研究的对象是封闭在注射器内的气体，实验的条件是温度不变、气体质量一定，研究气体压强和体积的关系，体积可从注射器刻度直接读出。 (2)实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力不断增大，不会影响气压与体积，故A错误；实验时环境温度升高，根据理想气体状态方程＝C，pV乘积变大，故B错误；封闭气体压强与外界大气压强无关，故C错误；实验时若注射器内的气体向外发生了泄漏，根据理想气体状态方程＝C，常数C与质量有关，质量变小时C变小，则pV乘积减小，故D正确。 (3)实验时气体的实际体积比注射器刻度值V大V0，根据 p(V＋V0)＝C为定值，则V＝－V0 如果实验操作规范正确，但如题图乙所示的V-图线不过原点，则V0代表注射器与压强传感器连接部位的气体体积。 答案：(1)封闭在注射器内的气体　温度　气体质量　注射器刻度　(2)D　(3)注射器与压强传感器连接部分的气体体积 学科网（北京）股份有限公司 $$