第十四章 实验二十 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（广东专用）

实验二十　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　解析：(1)用橡胶塞密封注射器的下端，是为了封住一定质量的气体，故A是必要的，不符合题意；没有必要测量柱塞的直径，由于整个过程中，截面不变，知道长度就可以，列方程时，两边可以把截面消掉，故B没必要，符合题意；读取压力表上显示的气压值，知道初末状态的气压值，故C是必要的，不符合题意；读取刻度尺上显示的空气柱长度来表示空气的体积，故D是必要的，不符合题意。 (2)尽可能保证封闭气体在状态变化过程中的温度不变。 (3)图像中直线比曲线直观，在等温变化中，p与成正比，因此画p-图像，应是一条过坐标原点的直线，故C正确，A、B、D错误。 答案：(1)B　(2)尽可能保证封闭气体在状态变化过程中的温度不变　(3)C 典例2　解析：(1)题图乙为一条过原点的倾斜直线，说明一定质量的气体在温度不变的条件下压强与体积的倒数成正比，B正确。 (2)气体体积V＝10.0 mL时，＝，由题图乙直接读出该状态下的压强p＝2.04×105 Pa。 (3)正确记录数据时p、V的乘积为p(V0＋ΔV)，漏掉ΔV时，该乘积为pV0，则计算结果之差的绝对值为p·ΔV，由于ΔV为定值，所以压强p越大，计算结果之差的绝对值越大。 答案：(1)B　(2)2.04×105　(3)增大 类型2 典例3　解析：根据圆柱体体积公式V＝hS 得V甲＝l1S，V乙＝l2S 根据连通器原理可知封闭气体压强为p＝p0±ρgh，可得p甲＝p0－ρgh1，p乙＝p0＋ρgh2 通过计算我们发现p甲V甲＝p乙V乙 做实验的前提条件是温度保持不变的一定质量气体，不漏气的情况下，气体的温度等于当时室温。 答案：l1S　l2S　p0－ρgh1　p0＋ρgh2　p甲V甲＝p乙V乙　温度不变且甲、乙气体质量相同　当时室温 典例4　解析：(1)探究气体等温变化的规律，需要保持不变的量是气体的质量和温度。 (2)一定质量的气体在温度保持不变时，压强与体积成反比，即压强与体积的乘积不变，如果在误差允许范围内，p1、p2、V1、V2之间满足关系式是p1V1＝p2V2。由功的计算公式可知W＝Fl＝pSl＝pV，即pV的乘积表示气体体积变化时所做的功，图线在V1、V2之间所围的面积的物理意义是气体体积由V1变到V2的过程中，气体对外界所做的功。 (3)由理想气体状态方程＝C可知，pV＝CT，对于一定质量的气体，温度T越高pV越大，即p-V图像离坐标轴越远，已知T1>T2，故A正确，B错误；由理想气体状态方程＝C可知，p＝CT，对于一定质量的气体，温度T越高p-图像的斜率越大，已知T1>T2，故C正确，D错误。故选AC。 (4)由理想气体状态方程＝C可知pV＝CT，对于温度相同而质量不同的气体，质量越大C越大，pV越大，故m1大于m2；由理想气体状态方程＝C可知p＝CT，气体质量越大C越大，p-图像斜率越大，故m3大于m4。 答案：(1)质量　温度　(2)p1V1＝p2V2　气体体积由V1变到V2的过程中，气体对外界所做的功　(3)AC　(4)大于　大于 学科网（北京）股份有限公司 $$ 　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 [典例1]　某同学用如图所示装置探究气体做等温变化的规律： (1)在实验中，下列哪些操作不是必需的________； A．用橡胶塞密封注射器的下端 B．用游标卡尺测量柱塞的直径 C．读取压力表上显示的气压值 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，而不是用手握住玻璃管(或注射器)，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________。 A　　　　　　　　B C　　　　　　　　D [听课记录]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　数据处理与误差分析 [典例2]　利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定一托盘，托盘中放入砝码，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V0与塑料管容积ΔV之和)。逐次增加砝码质量，采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示。 回答以下问题： (1)在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体________。 A．p与V成正比　　　　　 B．p与成正比 (2)若气体被压缩到V＝10.0 mL，由图乙可读出封闭气体压强为__________Pa(结果保留3位有效数字)。 (3)某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了ΔV，则在计算pV乘积时，他的计算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________(选填“增大”或“减小”)。 [听课记录]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 拓展创新实验 　实验器材的创新 [典例3]　如图所示是探究气体温度不变时压强与体积关系的实验装置，甲、乙两图中气体的体积分别为(设玻璃管的截面积为S，水的密度为ρ，重力加速度为g，大气压强为p0)V甲＝________，V乙＝______；压强分别为p甲＝______，p乙＝________。实验中从测量的几组数据我们发现________________________，这个等式成立的条件是________________________，实验中其值等于________。 [听课记录]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　利用连通器原理，通过U形管液面高度的变化，改变压强与体积。 　实验目的的创新 [典例4]　(2025·广东汕头模拟)如图1所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，操作步骤如下： ①在注射器内用活塞封闭一定质量的气体，将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接起来； ②缓慢移动活塞至某一位置，待示数稳定后记录此时注射器内封闭气体的体积V1和由计算机显示的气体压强值p1； ③重复上述步骤②，多次测量并记录数据； ④根据记录的数据，作出相应图像，分析得出结论。 (1)在本实验操作的过程中，需要保持不变的量是气体的________和________。 (2)根据记录的实验数据，作出了如图2所示的p-V图像。对图线进行分析，如果在误差允许范围内，p1、p2、V1、V2之间满足关系式________，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。图线在V1、V2之间所围的面积的物理意义是_________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 (3)在不同温度环境下，另一位同学重复了上述实验，实验操作和数据处理均正确。环境温度分别为T1、T2，且T1>T2。在如图3所示的四幅图中，可能正确反映相关物理量之间关系的是________(选填选项前的字母)。 (4)在相同温度环境下，不同小组的同学均按正确的实验操作和数据处理的方法完成了实验，并在相同坐标标度的情况下画出了压强与体积的关系图线，如图4所示。对于两组的图线并不相同的结果，他们请教了老师，老师的解释是由于他们选取的气体质量不同。若4个小组所选择的研究对象的质量分别是m1、m2、m3和m4，则由图可知它们的大小关系是m1________m2，m3________(均选填“大于”或“小于”)m4。 [听课记录]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　实验装置没有改变，在原实验的基础上，探究温度变化和质量变化时p-V图像的特点。 1 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $$