实验抢分专练(第十五章 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)-【优学精研】2026年高考物理一轮总复习教用word

实验抢分专练　(40分钟　40分) 1.(8分)某小组用气体压强传感器做“探究气体等温变化的规律”实验,实验装置如图甲所示。 (1)(多选)下列说法或操作正确的是___________。(填正确答案标号)(2分)  A.在注射器柱塞上涂抹润滑油的目的是防止封闭气体泄露 B.推拉活塞时为了稳定,应用手握紧注射器筒的空气柱部分,并迅速推拉活塞改变气体体积 C.实验过程中应保持周围环境温度不变 D.多测几组p、V数据,记录并作出p-V图像,若图像为曲线即可说明p、V成反比关系 (2)在操作规范,不漏气的前提下,某同学测得多组压强p和体积V的数据并作出V-图线,如果胶管中含有一定质量的气体,作出的图像可能是___________。(填正确答案标号)(3分)  (3)在同一温度环境下,另一位同学对两部分气体重复了上述实验,实验操作和数据处理均正确,得到的p-图像如图乙所示。两次操作中气体的温度分别为TA和TB,则TA和TB的大小关系为TA______(选填“>”“<”或“=”)TB。(3分)  【解析】(1)本实验必须保证气体质量一定,在注射器柱塞上涂抹润滑油可以防止封闭气体泄露,故A正确;实验必须保证气体温度一定,用手握住注射器或迅速推拉活塞会使气体温度升高,故B错误,C正确;p-V图像为双曲线的一支才能说明p、V成反比,故D错误。 (2)若橡胶管中含有一定质量的气体,由p(V+V0)=C,得V=C-V0,即V-图像为一次函数,纵轴截距为负数,故选C。 (3)取任一等容过程,由题图乙可知pA>pB;由=C,可知TA>TB。 答案:(1)A、C　(2)C　(3)> 2.(8分)(2024·广州模拟)在探究气体压强与体积关系实验中,某兴趣小组设计如图甲实验装置。已知重力加速度为g,注射器气密性和导热良好且外界环境温度保持不变,不计一切摩擦。 (1)用刻度尺测得注射器刻度上40 mL到50 mL的长度为1 cm,注射器活塞的横截面积为S=______________cm2;(2分)  (2)取下沙桶,向右拉动活塞一段距离后,用橡胶套堵住注射孔,此时的气体压强为大气压p0; (3)挂上沙桶,稳定后,测出此时的气体体积V和沙桶的总质量m,则气体压强的表达式为p2=______________;(请选用p0、g、S、m表示)(2分)  (4)在沙桶内适量添加沙子,重复步骤(3); (5)以沙桶的总质量m为纵轴,以为横轴,绘制m-图像,其图像如图乙所示,图中横轴截距为a,纵轴截距为b,可求得未悬挂沙桶时注射器内气体的体积V0=______________,实验时当地的大气压强p0=______________。(请选用a、b、g、S表示)(4分)  【解析】(1)注射器活塞的横截面积为S== cm2=10 cm2 (3)根据受力平衡可得p0S=p2S+mg 解得气体压强的表达式为p2=p0- (5)根据玻意耳定律可得p0V0=p2V=(p0-)V, 整理可得m=-·+ 结合m-图像可得,=,=b 解得V0=,p0=。 答案:(1)10　(3)p0-　(5)　 3.(8分)学校物理小组的同学们利用如图甲所示的实验装置探究一定质量的气体的等压变化规律。注射器竖直固定在铁架台上,其中密封了一定质量的气体,柱塞上固定一重物,被密封的空气柱浸没在烧杯的液体中,液体中放置有温度计(图中未标出)。忽略柱塞与注射器之间的摩擦,通过改变烧杯内液体温度读取多组温度、体积数值,并作体积—温度图像。 (1)下列说法正确的是___________(填选项字母)。(2分)  A.温度计位置应尽量远离空气柱 B.柱塞上应涂上润滑油 C.每次改变烧杯中液体的温度时,应立即读出空气柱的体积 (2)某同学作出体积—热力学温标(V-T)图像如图乙所示,图像不过原点的原因可能是_______________________________________________。(3分)  (3)保持密封空气柱质量不变,改变重物质量,通过两次实验作出体积—热力学温标(V-T)图像得到两条直线如图丙所示。若两条直线斜率分别为k1、k2,两次重物及柱塞的总质量分别为m1、m2,柱塞横截面积为S,重力加速度为g,则大气压强可表示为_________________(使用题中所给字母表示)。(3分)  【解析】(1)温度计应尽量靠近注射器空气柱位置,以免温度计和空气柱存在温差,A项错误;柱塞上涂上润滑油以减小摩擦增强密封性,B项正确;应该等充分热交换后温度计示数才能表示空气柱温度,C项错误。 (2)设橡胶套内气体体积为ΔV,则有=C,即V=T-ΔV,所以图像不过原点的原因是橡胶套内的气体体积不可忽略。 (3)由(2)知k1=,k2=;对柱塞及重物受力分析p1S=m1g+p0S,p2S=m2g+p0S, 解得p0= 答案:(1)B　(2)橡胶套内的气体体积不可忽略　(3) 4.(8分)(2023·山东等级考)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________。(2分)  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(保留3位有效数字)。(3分)  (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”)。(3分)  【解析】(1)由图乙可知,压强p和体积的倒数成正比,和体积V成反比,故A错误,B正确。 (2)气体被压缩到10.0 mL时,体积的倒数= mL-1=100.0×10-3 mL-1,由图乙可知,压强p=2.04×105 Pa。 (3)由于在测量中ΔV是保持不变的,设测量出的注射器示数为V0,则准确的计算结果应为p(V0+ΔV),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为pΔV,所以随着压强的增大,ΔV不变,故pΔV增大。 答案:(1)B　(2)2.04×105　(3)增大 5.(8分)(2024·石家庄模拟)某同学利用如图甲所示装置做“探究一定质量的理想气体在温度不变时压强与体积关系”的实验。 步骤如下: ①将一个带两根细管的橡胶塞塞紧烧瓶的瓶口,瓶内封闭一定质量的气体。其中,一根带阀门的细管连通充满水的注射器,另一根细管与压强传感器相连。 ②将压强传感器连接数据采集器,数据采集器连接计算机。 ③打开阀门,用手握住烧瓶,缓慢推动注射器活塞向烧瓶内注入一定量的水,然后关闭阀门。 ④根据注射器刻度记录注入烧瓶中水的体积V,并记录此时气体的压强p。 ⑤多次实验,记录多组数据,分析得出结论。 (1)该同学错误的操作步骤为________。(2分)  (2)正确进行实验后,该同学根据实验数据画出的图像如图乙所示,其中的纵坐标为________(选填“V”或“”),烧瓶的容积V0为________。(用图中字母表示)(4分)  (3)另一同学重复实验,计算了多组p与(V0-V)乘积,发现p(V0-V)随压强p的增大而变小,导致这个现象的原因可能为______________________。(写出一个原因即可)(2分)  【解析】(1)探究理想气体温度不变时压强与体积的关系时,用手握住烧瓶(步骤③)会导致容器中气体的温度发生变化,影响实验,所以是错误的操作。 (2)设烧瓶容积为V0,由玻意耳定律有p(V0-V)=C,得V=V0-C,所以图线的纵坐标是V,图线的纵截距为容器的体积,即V0=n (3)p(V0-V)这个乘积与物质的量有关,与气体温度有关,实验中发现p(V0-V)乘积变小,有可能是实验过程中温度降低。 答案:(1)③　(2)V　n　(3)实验过程中温度降低 【备选习题】 (2025·湖北云学联盟联考)一定质量气体等温变化时,其p与V的乘积是个定值C,有同学设计了下面的实验,欲验证等温时p与V的乘积是否为定值,并测出该定值 C以及当地的大气压值p0。 Ⅰ.找一段内壁比较光滑的废弃排水管以及配套的堵帽,用胶水把堵帽粘在管底,底部密封后做成汽缸,固定放在水平地面上; Ⅱ.找一个与排水管配套的管件“补芯”(直径比水管内径略小同材质的薄圆柱体)充当活塞,测出活塞的横截面积为S=10 cm2。如图甲,用胶水把补芯活塞、硬杆和置物平台牢固地粘连在一起,并用天平称出其质量; Ⅲ.在活塞边缘和汽缸内部涂抹上凡士林(保证良好的密封和润滑),把活塞缓慢地竖直插入汽缸内,密封一定量气体。取一配重物块,称出其质量,把配重物块、活塞、硬杆和置物平台的质量加在一起,记为m1,然后把配重物块放在置物平台,活塞无摩擦地下移,稳定时测出密封气柱长度h1; Ⅳ.在置物平台上增加配重物块,当配重物块、活塞、硬杆和置物平台的总质量增大为m2、m3、…时,测得密封气体的气柱长度分别h2、h3、…算出对应气柱长度的倒数值。根据m对应的值,作出m-图像,如图乙。 (1)实验中温度不变,图像是一条直线,验证p与V的乘积C是定值的依据是______ _____。  A.图像的斜率是定值 B.图像的纵轴截距是定值 C.图像的横轴截距是定值 (2)取g=10 m/s2,根据图像,可以测得被密封气体的定值C=______;测得当地大气压的值为p0=________Pa。(均保留两位有效数字, C值必须注明单位,否则不给分)  (3)实验中活塞下移时与管壁存在摩擦,假设这里的摩擦力大小始终恒定,但图像法处理数据时没有考虑,这样会导致 C的测量值与真实值相比________,大气压p0测量值与真实值相比___________。(均选填“偏大”“偏小”或“相等”)  【解析】(1)实验中,温度恒定,气柱横截面的面积恒定,等于活塞的横截面积S,变量为气柱长度h的倒数,气柱体积为V=Sh,对配重物块、活塞、硬杆和置物平台进行分析有pS=mg+p0Sh,解得p=+p0,压强与体积的乘积为pV=(+p0)Sh,解得m=·-,若m-图像是一条直线,令斜率为k,则有k=,解得pV=kg=C,可知,若p与V的乘积C是一个定值,则m-图像的斜率是定值。故选A。 (2)由(1)可知C=kg,结合m-图像可知,图像的斜率k== kg·m=1.6 kg·m,解得C=16 J。 当m=0时,结合上述函数与图像有0=×5.0 m-1-,代入数据解得p0=× 5.0 m-1= Pa=8.0×104 Pa。 (3)若考虑下移时与管壁存在的摩擦,则有pS+f=p0S+mg,pSh=C,解得m=·-+。 函数对应图像的斜率不变,则C的测量值与真实值相等,根据函数可知,纵轴交点坐标值变小,即大气压强p0的测量值偏小。 答案:(1)A　(2)16 J　8.0×104(7.7×104~8.1×104均可)　(3)相等　偏小 - 9 - 学科网（北京）股份有限公司 $