2025版高考物理一輪總復(fù)習(xí)第15章熱學(xué)實(shí)驗(yàn)20探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系提能訓(xùn)練

第十五章試驗(yàn)二十1．用注射器做“探究氣體等溫變更的規(guī)律”的試驗(yàn)，如圖甲所示。(重力加速度為g)(1)若測(cè)得注射器的全部刻度長(zhǎng)為l，由注射器的刻度干脆讀出其容積為V，由天平測(cè)得注射器的活塞和鉤碼框架的總質(zhì)量為m1，由氣壓計(jì)讀出大氣壓強(qiáng)為p0。當(dāng)框架兩側(cè)對(duì)稱懸掛鉤碼總質(zhì)量為m2時(shí)，氣體壓強(qiáng)為p0＋eq\f(m1＋m2gl,V)；去掉鉤碼，用彈簧測(cè)力計(jì)豎直向上拉框架，測(cè)得拉力為F，則氣體壓強(qiáng)為p0＋eq\f(m1g－Fl,V)。(2)某同學(xué)測(cè)出了注射器內(nèi)封閉氣體的幾組壓強(qiáng)p和體積V的值后，用p作縱軸、eq\f(1,V)作橫軸，畫(huà)出p－eq\f(1,V)圖像如圖乙、丙、丁所示，則乙產(chǎn)生的可能緣由是D；丙產(chǎn)生的可能緣由是C；丁產(chǎn)生的可能緣由是B。(填選項(xiàng)前的字母)A．各組的p、eq\f(1,V)取值范圍太小B．試驗(yàn)過(guò)程中有漏氣現(xiàn)象C．試驗(yàn)過(guò)程中氣體溫度上升D．在計(jì)算壓強(qiáng)時(shí)，沒(méi)有計(jì)入由于活塞和框架的重力引起的壓強(qiáng)[解析](1)框架兩側(cè)加鉤碼時(shí)，對(duì)活塞受力分析有pS＝p0S＋m1g＋m2g，可得氣體壓強(qiáng)p＝p0＋eq\f(m1g＋m2g,S)，而S＝eq\f(V,l)，所以p＝p0＋eq\f(m1＋m2gl,V)；去掉鉤碼，向上加拉力F時(shí)，對(duì)活塞受力分析有p′S＋F＝p0S＋m1g，可得氣體壓強(qiáng)p′＝p0＋eq\f(m1g－Fl,V)。(2)題圖乙中圖線的交點(diǎn)在橫軸上，即測(cè)量的壓強(qiáng)為0時(shí)就有確定的體積，因此在測(cè)量過(guò)程中壓強(qiáng)的測(cè)量值小于真實(shí)值，可能是在計(jì)算壓強(qiáng)時(shí)，沒(méi)有計(jì)入由于活塞和框架的重力引起的壓強(qiáng)，故選D；題圖丙中圖線向上彎曲，可能是試驗(yàn)過(guò)程中氣體溫度上升，故選C；題圖丁中圖線向下彎曲，可能是試驗(yàn)過(guò)程中有漏氣現(xiàn)象，導(dǎo)致p、V乘積減小，故選B。2．(2024·江蘇徐州聯(lián)考)某同學(xué)用如圖所示試驗(yàn)裝置探究確定質(zhì)量的氣體發(fā)生等溫變更時(shí)壓強(qiáng)與體積的關(guān)系。將注射器活塞移動(dòng)到體積最大的位置，接上軟管和壓強(qiáng)傳感器，記錄此時(shí)注射器內(nèi)被封閉氣體的壓強(qiáng)p和體積V；推動(dòng)活塞壓縮氣體，記錄多組氣體的壓強(qiáng)和體積。(1)為保證注射器內(nèi)封閉氣體的溫度不發(fā)生明顯變更，以下說(shuō)法正確的是AB。A．要盡可能保持環(huán)境溫度不變B．試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)緩慢地推動(dòng)活塞C．試驗(yàn)過(guò)程中要用手握緊注射器并快速推拉活塞D．試驗(yàn)前要在活塞與注射器壁間涂適量的潤(rùn)滑油(2)分別在環(huán)境溫度為T(mén)1、T2(T1<T2)時(shí)完成上述探究活動(dòng)。下列各圖能正確且直觀地反映試驗(yàn)過(guò)程中，氣體壓強(qiáng)p隨體積V變更規(guī)律的是BD。(3)試驗(yàn)中發(fā)覺(jué)，氣體壓強(qiáng)與體積的乘積pV越來(lái)越小，緣由可能是漏氣。(4)該同學(xué)用此裝置測(cè)量大米的密度。他取少許大米，先用天平測(cè)出其質(zhì)量，再將其裝入注射器內(nèi)，重復(fù)上述試驗(yàn)操作，記錄注射器上的體積刻度V和壓強(qiáng)傳感器讀數(shù)p，依據(jù)試驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)，作出V－eq\f(1,p)圖像可能是圖中的A。(選填“A”“B”或“C”)(5)該同學(xué)用第(4)問(wèn)中圖線與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)(或坐標(biāo)的確定值)作為大米體積，由此求出大米的密度比真實(shí)值偏大(選填“偏大”“偏小”或“相等”)[解析](1)保證注射器內(nèi)封閉氣體的溫度不發(fā)生明顯變更，環(huán)境溫度不變，故選項(xiàng)A正確；試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)緩慢地推動(dòng)活塞，使氣體溫度始終與環(huán)境溫度相同，故選項(xiàng)B正確；試驗(yàn)過(guò)程中要用手握緊注射器并快速推拉活塞，氣體溫度將上升，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；在活塞與注射器壁間涂適量的潤(rùn)滑油作用是不漏氣，不能保證溫度不變，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選AB。(2)對(duì)于確定質(zhì)量的志向氣體，當(dāng)溫度確定pV為定值，且溫度越高，pV越大，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；對(duì)于確定質(zhì)量的志向氣體，當(dāng)溫度確定p與eq\f(1,V)成正比，斜率即pV的乘積，故斜率越大溫度越高，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確。故選BD。(3)由克拉伯龍方程pV＝nRT當(dāng)溫度不變時(shí)，pV變小，n變小，氣體漏氣造成的。(4)設(shè)大米的體積為V0，由志向氣體方程得eq\f(pV－V0,T)＝K，V＝eq\f(1,p)KT＋V0故是圖中的A。(5)因?yàn)檐浌艿拇嬖冢蔞0偏小，由密度ρ＝eq\f(M,V0)故ρ偏大。3．某同學(xué)通過(guò)圖a所示的試驗(yàn)裝置，利用玻意耳定律來(lái)測(cè)定一顆形態(tài)不規(guī)則的冰糖的體積。(1)圖a中的A是壓強(qiáng)傳感器。(2)將冰糖裝進(jìn)注射器，通過(guò)推、拉活塞變更封閉氣體的體積和壓強(qiáng)。操作中，不能用手握住注射器封閉氣體部分，是為了保持氣體溫度不變；若試驗(yàn)過(guò)程中不慎將活塞拔出針筒，則必需廢除之前獲得的數(shù)據(jù)，重做試驗(yàn)，這是為了保持氣體質(zhì)量不變。(3)試驗(yàn)中通過(guò)活塞所在刻度讀取了多組氣體體積V及對(duì)應(yīng)壓強(qiáng)p，為了在xOy坐標(biāo)系中獲得直線圖像，應(yīng)取y軸、x軸分別為V、eq\f(1,p)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(選填“V、\f(1,p)”或“p、\f(1,V)”))。(4)選擇合適的坐標(biāo)后，該同學(xué)通過(guò)描點(diǎn)作圖，得到直線的函數(shù)圖像如圖b所示，若已知傳感器和注射器連接處的軟管容積為V0，則這顆冰糖的體積為b＋V0。[解析](1)試驗(yàn)須要測(cè)量氣體的體積與壓強(qiáng)，氣體體積可以由注射器上的刻度干脆讀出，因此傳感器A是壓強(qiáng)傳感器。(2)試驗(yàn)須要保持氣體溫度與質(zhì)量不變，操作中，不能用手握住注射器封閉氣體部分，是為了保持氣體溫度不變；若試驗(yàn)過(guò)程中不慎將活塞拔出針筒，則必需廢除之前獲得的數(shù)據(jù)，重做試驗(yàn)，這是為了保持氣體質(zhì)量不變。(3)(4)由玻意耳定律知p(V