第71講探究等溫情況下一定質量的氣體壓強與體積的關系（講義）（原卷版）

第71講探究等溫情況下一定質量的氣體壓強與體積的關系目錄復習目標網(wǎng)絡構建考點一教材原型實驗【夯基·必備基礎知識梳理】知識點實驗目的、器材、原理、步驟、注意事項、誤差分析【提升·必考題型歸納】考向1實驗原理與操作考向2數(shù)據(jù)處理與誤差分析考點二創(chuàng)新實驗方案【夯基·必備基礎知識梳理】知識點實驗器材的改進【提升·必考題型歸納】考向實驗器材的改進真題感悟理解和掌握探究等溫情況下一定質量的氣體壓強與體積的關系實驗原理，并會做出必要的誤差分析。2、能夠在原型實驗基礎上，通過對實驗的改進或者創(chuàng)新，做出同類探究?？键c要求考題統(tǒng)計考情分析探究等溫情況下一定質量的氣體壓強與體積的關系2023年山東卷第13題各地高考對探究等溫情況下一定質量的氣體壓強與體積的關系這個實驗的考查近幾年頻度不是太高，考查多在原型實驗的所用原理的基礎之上，通過創(chuàng)新實驗的方式予以考查?？键c一教材原型實驗知識點實驗目的、器材、原理、步驟、注意事項、誤差分析注意事項：(1)為了保持封閉氣體的質量不變,實驗中采取的主要措施是注射器活塞上涂潤滑油。(2)為了保持封閉氣體的溫度不變,實驗中采取的主要措施是移動活塞要緩慢和不能用手握住注射器封閉氣體部分?？枷?實驗原理與操作1．某同學用如圖甲所示的裝置探究氣體等溫變化的規(guī)律。在橡膠套和柱塞間封閉著一段空氣柱，空氣柱的長度L可以從刻度尺讀取，空氣柱的壓強p可以從與空氣柱相連的壓力表讀取。緩慢地向下壓或向上拉柱塞，保持空氣柱的溫度不變，測量空氣柱的長度及對應的壓強，得到如圖乙所示的圖像.

（1）為了更直觀地處理數(shù)據(jù)，將圖乙化曲為直，繪制了如圖丙所示的擬合直線，則圖丙的橫坐標為(填“”、“”、“”或“”)。（2）本實驗探究的是氣體等溫變化時壓強p與體積V變化的規(guī)律，但測量時卻測量了空氣柱的長度L，用L代替V的理由是。A．空氣柱的橫截面積S恒定

B．空氣柱的溫度恒定

C．空氣柱的壓強恒定（3）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，得出的結論為。A．一定量的氣體等溫變化時，壓強與體積成正比B．一定量的氣體等溫變化時，壓強與體積成反比C．一定量的氣體等容變化時，壓強與溫度成正比D．一定量的氣體等容變化時，壓強與溫度成反比2．物理小組的同學們利用圖甲所示的裝置探究氣體等溫變化的規(guī)律。實驗步驟如下：①將注射器下端開口處套上橡膠套，和柱塞一起封閉一段空氣柱；②測出空氣柱的橫截面積，通過刻度尺讀取空氣柱的長度，可得空氣的體積；③從與注射器內空氣柱相連的壓力表讀取空氣柱的壓強；④把柱塞迅速地向下壓或向上拉，讀取空氣柱的長度與壓強，獲取空氣桂的體積和壓強的幾組數(shù)據(jù)；⑤將各組數(shù)據(jù)在坐標紙上描點，繪制曲線，得出溫度不變時氣體壓強與體積的關系。完成下列填空：（1）實驗中出現(xiàn)錯誤的步驟是（選填步驟前的數(shù)字序號），應該糾正為。（2）糾正了實驗中的錯誤后，重新規(guī)范完成實驗。用采集的各組數(shù)據(jù)在坐標紙上描點，繪制曲線如圖乙所示，根據(jù)繪制的圖線，（選填“能”或“不能”）直觀判斷空氣柱的壓強與體積成反比，理由是。

考向2數(shù)據(jù)處理與誤差分析3．如圖甲為“探究一定質量的氣體在溫度保持不變的條件下壓強與體積的關系”的裝置，導熱性能良好的注射器中用橡膠塞和柱塞封閉一段空氣柱，空氣柱的體積可以通過刻度讀取，空氣柱的壓強可以從與注射器內空氣柱相連的氣壓計讀取。把柱塞向下壓或向上拉，讀取幾組空氣柱的體積與對應的壓強數(shù)據(jù)。

（1）關于該實驗操作，下列說法正確的是。A．推拉柱塞時應盡量緩慢B．推拉柱塞時不可手握注射器筒上空氣柱部分C．若實驗中橡膠塞脫落，可立即裝上并繼續(xù)本次實驗（2）測得多組空氣柱的壓強和體積的數(shù)據(jù)后，為了直觀看出一定質量的氣體在溫度不變的條件下壓強與體積的關系，若以為縱坐標，則應以（用字母表示）為橫坐標建立坐標系并描點作圖；在不斷壓縮氣體過程中，將測得的數(shù)據(jù)在剛才建立的坐標系中描點后用平滑曲線連接，得到的圖像如圖乙中實線所示，則出現(xiàn)這種情況的可能原因是（寫出一種即可）。4．利用圖甲所示實驗裝置可探究“等溫條件下氣體體積與壓強的關系”。將注射器豎直固定在鐵架臺上，注射器內封閉一定質量的空氣，已知壓強計通過細管與注射器內的空氣柱相連，細管隱藏在柱塞內部未在圖中標明。待氣體狀態(tài)穩(wěn)定后，記錄注射器內封閉空氣的壓強p和體積V；改變其體積和壓強，記錄多組數(shù)據(jù)并作出V擬合曲線。

（1）關于該實驗，下列說法正確的是。A．柱塞上涂抹適量潤滑油主要是為了減小柱塞與注射器之間的摩擦力B．為方便推拉柱塞，最好是用手握緊注射器再推拉柱塞C．實驗中應緩慢推拉柱塞，且待氣體狀態(tài)穩(wěn)定后再記錄數(shù)據(jù)D．處理數(shù)據(jù)時，作pV圖像比作V圖像更加形象直觀（2）圖乙中圖線向上彎曲的原因可能是在實驗過程中。A．注射器內的氣體溫度升高B．注射器內的氣體溫度降低C．注射器有漏氣現(xiàn)象D．注射器有進氣現(xiàn)象（3）某次實驗過程中，得到了如圖丙所示不過原點的圖像，如果實驗操作規(guī)范，圖丙中的代表?？键c二創(chuàng)新實驗方案知識點實驗器材的改進考向實驗器材的改進1．在“探究等溫情況下一定質量氣體壓強與體積的關系”的實驗中，用DIS研究一定質量氣體在溫度不變時，壓強與體積關系的實驗裝置如圖1所示，用一個帶有刻度的注射器及DIS實驗系統(tǒng)來探究氣體的壓強與體積關系。實驗中氣體的質量保持不變，氣體的體積直接讀出，氣體的壓強是由圖中壓強傳感器等計算機輔助系統(tǒng)得到，請回答下列有關問題。

（1）甲同學在做本實驗時，按實驗要求組裝好實驗裝置，然后緩慢推動活塞，使注射器內空氣柱從初始體積20.0mL減為12.0mL。實驗共測出五組數(shù)據(jù)，每次體積值直接從注射器的刻度讀出并輸入計算機，同時由壓強傳感器測得對應體積的壓強值。實驗完成后，計算機屏幕上顯示出如下表所示的實驗結果：序號V（mL）p（×105Pa）pV（×105Pa·mL）120.01.001020.020218.01.095219.714316.01.231319.701414.01.403019.642512.01.635119.621仔細觀察不難發(fā)現(xiàn)，pV（×105Pa·mL）一欄中的數(shù)值越來越小，造成這一現(xiàn)象的原因可能是。A．實驗時注射器活塞與筒壁間的摩擦力不斷增大。B．實驗時環(huán)境溫度增大了。C．實驗時外界大氣壓強發(fā)生了變化。D．實驗時注射器的空氣向外發(fā)生了泄漏。（2）根據(jù)你在第（1）題中的選擇，為了減小誤差，應當采取的措施是：。（3）乙同學實驗操作規(guī)范正確，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出如圖2所示的圖線不過坐標原點，則截距中的b代表的是。2．某同學用圖甲所示實驗裝置探究一定質量的氣體等溫變化的規(guī)律。將注射器活塞移動到體積最大的位置時，接上軟管和壓強傳感器，記錄此時壓強傳感器的壓強為和注射器上的體積為，然后壓縮氣體，記錄多組壓強p和體積V的值。（1）關于該實驗下列說法正確的是。A．為保證封閉氣體的氣密性，應在活塞與注射器壁間涂上潤滑油B．推拉活塞時，動作要快，以免氣體進入或漏出C．為方便推拉活塞，應用手握注射器再推拉活塞D．注射器旁的刻度尺只要刻度分布均勻即可，可以不標注單位（2）實驗中，若軟管內氣體體積可忽略，在壓縮氣體過程中漏氣，則用上述方法作出的圖線應為圖乙中的（選填“①”或“②”）。（3）若軟管內氣體體積不可忽略，作出圖像是一條曲線，如圖丙所示。試用玻意耳定律分析，該曲線的漸近線（圖中的虛線）的壓強是。（用、、表示）（4）在（3）中，該同學找來一些綠豆將其裝入上述裝置中的注射器內，按照正確的實驗操作，移動活塞，多次記錄注射器上的體積刻度V和壓強傳感器讀數(shù)p，作出圖線如圖丁所示，由此可測出這些綠豆的體積