课时作业6 实验：探究气体等温变化的规律（Word练习）-【金榜题名】2025-2026学年高二物理选择性必修第三册同步学案（人教版）

课时作业(六)　实验：探究气体等温变化的规律 [基础达标练] 1．某同学用如图所示装置探究气体等温变化的规律。关于该实验的操作，下列说法正确的是(　　) A.柱塞上涂油的目的是为了减小摩擦，便于推拉柱塞 B．柱塞与注射器之间的摩擦会影响压强的测量 C．为了方便推拉柱塞，应用手握紧注射器再推拉柱塞 D．实验中，探究体积与压强的关系时，不需要测量柱塞的横截面积 解析：选D　A．在柱塞上涂油的目的即是为了减小摩擦，也是为了避免漏气，故A错误； B.因为有压力表测量气体的压强，则柱塞与注射器之间的摩擦对气体压强的测量无影响，故B错误； C．手握紧注射器会改变气体的温度，不符合实验条件，故C错误； D．实验中要验证p1V1＝p2V2 由于快速推拉柱塞前后柱塞横截面积不变，因此只需验证p1L1＝p2L2 无需测量柱塞的横截面积，故D正确。故选D。 2．关于“用DIS研究在温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”的实验，下列说法正确的有(　　) A．推拉活塞时，动作要快，以免漏气 B．推拉活塞时，不可以用手握住整个注射器 C．每次推拉活塞改变气体体积后，要迅速记录压强以防读数变化 D．必须测量所封闭气体质量 解析：选B　AB.推拉活塞时，动作要缓慢，且不可以用手握住整个注射器，从而尽可能确保注射器内气体经历的是等温变化，故A错误，B正确； C．每次推拉活塞改变气体体积后，要待压强稳定后再进行读数，故C错误； D．本实验探究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系，不需要测量所封闭气体的质量，故D错误。故选B。 3．实验小组采用如图所示的装置探究气体等温变化的规律。他们将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接，在注射器内用活塞封闭一定质量的气体。实验中由注射器的刻度可以读出气体的体积V；计算机屏幕上可以显示由压强传感器测得的压强p，从而获得气体不同体积时的压强数值。根据获得的数据，做出相应图像，分析得出结论。 (1)关于本实验的基本要求，下列说法正确的是___________(选填选项前的字母)。 A．移动活塞时应缓慢一些 B．封闭气体的注射器应密封良好 C．必须测出注射器内封闭气体的质量 (2)为了能够最直观地判断出气体的压强p与其体积V是否成反比，应做出________(选填“p—V”或p－图像。对图线进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条___________线，就说明在___________和___________时，气体的压强与其体积成反比 (3)实验小组仅在改变环境温度的条件下，重复了上述实验，并且实验操作和数据处理均正确。得到的两条等温线如图所示，请你判断两条等温线对应的环境温度T1和T2的高低，并从气体分子热运动的视角对上述判断进行说明。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 解析：(1)AB.由于该实验是“用气体压强传感器探究气体等温变化的规律”，条件是对于一定质量的气体而言的，故实验中不能出现漏气的现象；实验时应该缓慢一些，因为移动活塞时，相当于对气体做功或者气体对外做功，如果太快的话，气体的温度就会发生变化，故AB正确； C．等温变化的规律为p1V1＝p2V2 所以不必要测出气体的质量，只要看它是否满足这样的变化规律即可，故C错误。 故选AB。 (2)如果做p－V图像，因为它们的乘积是不变的，故这个图像应该是一条曲线，为了直观地判断压强p与体积V的数量关系，正比关系更能形象直观的体现二者的关系，故应作出p－的图像，在误差允许的范围内，p－图线是一条过原点的倾斜直线；就说明在气体质量一定和气体温度一定时，气体的压强与其体积成反比； (3)由于实验操作和数据处理均正确，则温度高的对应的pV值较大，分别在图线上找到两个点，则pV乘积较大的是T1对应的图线，即T1表示温度高。 答案：(1)AB　(2)p－　过原点的直线　气体质量一定　气体温度一定　(3)见解析 4．某同学设计了如图甲所示的装置来探究“气体温度不变时压强随体积变化规律”的实验，注射器导热性能良好，用橡皮帽和活塞在注射器内封闭一定质量的理想气体。质量不计的细绳跨过滑轮，一端系到活塞上，调节滑轮的高度，使左侧细绳拉直时能保持水平，另一端可以挂钩码。实验时，在细绳的下端依次挂上质量相同的钩码1，2，3，……，稳定后通过注射器的标度读出对应空气柱的体积V，并能求出对应气体的压强p。已知注射器的最大体积为Vm，刻度全长为L，大气压为p0，每个钩码的质量为m，重力加速度为g。 (1)关于本实验的操作，下列说法正确的是(　　) A．为减小误差，每挂上一个钩码后，应平衡后再读出体积。 B．挂钩码时，为了防止注射器脱落，应用手紧紧握住注射器。 C．实验前，应将活塞上涂有润滑油，并来回拉动几次。 D．实验时必须测出封闭气体的温度。 (2)若在某次实验中细绳上所挂钩码个数为n，则平衡后对应气体的压强为__________(用题目中已知量表示) (3)该同学根据测得气体的体积和对应的压强，做出了V－图像，如图乙所示，图线不过原点，则纵坐标b代表__________。 解析：(1)A.每挂上一个钩码后，平衡后，待封闭气体的体积不再发生变化，再读出体积，可以减小误差，故A正确； B．挂钩码时，不能用手紧紧握住注射器，因为手的温度会改变封闭气体的温度，使测量结果不准确，故B错误； C．实验前，应将活塞上涂有润滑油，并来回拉动几次，可以增加密封性，也可以减小摩擦带来的误差，故C正确； D．注射器不隔热，所以实验时封闭气体的温度与外界温度相同，气体做等温变化，不需要测量温度，故D错误。 故选AC。 (2)由平衡关系可得nmg＋p＝p0可得p＝p0－ (3)实验操作规范，图线不过原点，则b代表注射器橡皮帽内气体的体积。 答案：(1)AC　(2)p＝p0－ (3)橡皮帽内气体体积 [能力提升练] 5．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，下列操作必须的是___________。 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___________。 (4)一定质量的气体由状态A变到状态B的过程如图所示，A、B位于同一双曲线上，则此变化过程中，温度___________。 A．一直下降 B．先上升后下降 C．先下降后上升 D．一直上升 解析：(1)A.本实验中要确保注射器不漏气，所以用橡胶塞密封注射器的下端，故A正确； BD.由于柱塞横截面积S为定值，所以气体的体积正比于空气柱长度l，在探究p－V关系时不必计算出V的具体数值，只需读取刻度尺上显示的空气柱长度获得一系列lS值即可，因此不需要用游标卡尺测量柱塞的直径而求横截面积，故B错误，D正确； C．实验探究压强与体积的关系，需要读取压力表上显示的气压值，故C正确。 故选ACD。 (2)由于手心温度高于外界环境温度，用手握住玻璃管(或注射器)会使封闭气体温度升高，而若快速推动活塞，则对气体做功时，气体来不及与外界充分地热交换而温度也会升高，因此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，这些要求的目的是使气体状态变化过程中温度尽可能保持不变。 (3)气体做等温变化时，有pV＝C即p＝ 所以p－V图像为双曲线，而p－图像为过原点的倾斜直线。双曲线并不能直观得到气体做等温变化的规律，且不容易判断图像是不是双曲线。故选C。 (4)当气体体积相同时，单位体积内分子数相同，此时压强越大，说明气体分子平均动能越大，即气体温度越高。由图可知，气体由状态A变化到状态B的过程中，在相同体积下，直线上各点与等温线上各点压强差先增大后减小，即气体温度与等温线的温度差先增大后减小，所以气体温度先上升后下降。故选B。 答案：(1)ACD　(2)使气体状态变化过程中温度尽可能保持不变　(3)C　(4)B 6．如图所示是一种研究气球的体积和压强的变化规律的装置，将气球、压强传感器和大型注射器用T型管连通，初始时认为气球内无空气，注射器内气体体积V0，压强p0。T型管与传感器内少量气体体积可忽略不计。缓慢推动注射器，保持温度不变，装置密封良好。 (1)该装置可用于验证________定律。(填写气体实验定律名称) (2)将注射器内气体部分推入气球，读出此时注射器内剩余气体的体积为V0，压强传感器读数为p1，则此时气球体积为________。 (3)在实验过程中为保证温度不变，推动活塞时要________(选填“迅速”或“缓慢”)，手不能握住注射器________部分。 解析：(1)用DIS研究在温度不变时，气体的压强随体积的变化情况，所以该装置可用于验证玻意耳定律； (2)将注射器内气体部分推入气球，压强传感器读数为p1，根据玻意耳定律得： p1V1＝p0V0 所以：V1＝； 读出此时注射器内剩余气体的体积为V0，所以此时气球体积为V1－V0＝－； (3)推动活塞时，速度不能快，手不能握住注射器的气体的部分，否则温度会产生变化。 答案：(1)玻意耳　(2)－ (3)缓慢　气体 学科网（北京）股份有限公司 $