2025版高考物理考點(diǎn)題型歸納總結(jié)（含答案）考點(diǎn)71　實(shí)驗(yàn)十八　探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系

考點(diǎn)71實(shí)驗(yàn)十八探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系強(qiáng)基固本對(duì)點(diǎn)練1.某同學(xué)用如圖所示裝置探究氣體做等溫變化的規(guī)律：(1)在實(shí)驗(yàn)中，下列哪些操作是必要的______；A．用橡膠塞密封注射器的下端B．用游標(biāo)卡尺測(cè)量柱塞的直徑C．讀取壓力表上顯示的氣壓值D．讀取刻度尺上顯示的空氣柱長(zhǎng)度(2)實(shí)驗(yàn)裝置用鐵架臺(tái)固定，而不是用手握住玻璃管(或注射器)，并且在實(shí)驗(yàn)中要緩慢推動(dòng)活塞，這些要求的目的是______；(3)下列圖像中，最能直觀反映氣體做等溫變化的規(guī)律的是______．2．某同學(xué)通過圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，利用玻意耳定律來測(cè)定一顆形狀不規(guī)則的石子的體積．實(shí)驗(yàn)步驟：①將石塊裝進(jìn)注射器，插入活塞，再將注射器通過軟管與傳感器A連接；②移動(dòng)活塞，通過活塞所在的刻度讀取了多組氣體體積V，同時(shí)記錄對(duì)應(yīng)的傳感器數(shù)據(jù)；③建立直角坐標(biāo)系．(1)在實(shí)驗(yàn)操作中，下列說法正確的是________；A．圖甲中，傳感器A為壓強(qiáng)傳感器B．在步驟①中，將注射器與傳感器A連接前，應(yīng)把注射器活塞移至注射器最右端位置C．操作中，不可用手握住注射器封閉氣體部分，是為了保持封閉氣體的溫度不變D．若實(shí)驗(yàn)過程中不慎將活塞拔出針筒，應(yīng)立即將活塞插入注射器繼續(xù)實(shí)驗(yàn)(2)為了在坐標(biāo)系中獲得直線圖像，若取y軸為V，則x軸為________________(選填“eq\f(1,p)”或“p”)；(3)選擇合適的坐標(biāo)后，該同學(xué)通過描點(diǎn)作圖，得到圖像如圖乙所示，若不考慮傳感器和注射器連接處的軟管容積帶來的誤差，則石塊的體積為________；若考慮該誤差影響，測(cè)得軟管容積為V0，則石塊的體積為________．3．運(yùn)用玻意耳定律可以測(cè)量小晶體的密度，實(shí)驗(yàn)步驟如下：Ⅰ.取適量小晶體，用天平測(cè)出質(zhì)量，然后將小晶體裝入注射器內(nèi)；Ⅱ.緩慢推動(dòng)活塞至某一位置，記錄活塞所在位置的容積刻度V1，通過壓強(qiáng)傳感器、數(shù)據(jù)采集器從計(jì)算機(jī)上讀取此時(shí)氣體的壓強(qiáng)p1；Ⅲ.重復(fù)步驟Ⅱ，記錄活塞在另一位置的容積刻度V2和讀取相應(yīng)的氣體的壓強(qiáng)p2；Ⅳ.處理記錄的數(shù)據(jù)，算出小晶體的密度．測(cè)量次數(shù)物理量1234p/105Pa0.771.001.251.69V/10－5m31.201.000.850.69(1)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，現(xiàn)采用作直線圖像的方法來處理表格中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．按此要求，方格圖的縱坐標(biāo)應(yīng)標(biāo)明的物理量是________，橫坐標(biāo)則應(yīng)標(biāo)明________，根據(jù)表格數(shù)據(jù)在方格圖中畫出相應(yīng)圖線；(2)如果圖線的斜率用k表示，則注射器內(nèi)小晶體的體積V0與容積刻度V、氣體的壓強(qiáng)p的關(guān)系表達(dá)式為：V0＝________；(3)實(shí)驗(yàn)測(cè)得這些小晶體的質(zhì)量為6.48×10－3kg，則小晶體的密度為________kg/m3.培優(yōu)提能模擬練4.[2024·上海浦東新區(qū)進(jìn)才中學(xué)模擬]在“用DIS研究溫度不變時(shí)一定質(zhì)量的氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，某組同學(xué)先后兩次使用如圖(a)所示實(shí)驗(yàn)裝置獲得多組注射器內(nèi)封閉氣體的體積V和壓強(qiáng)p的測(cè)量值，并通過計(jì)算機(jī)擬合得到如圖(b)所示兩組p-V圖線．(1)實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)避免手握注射器含空氣柱的部分，這是為了______________，為檢驗(yàn)氣體的壓強(qiáng)p與體積V是否成反比例關(guān)系，可將圖線轉(zhuǎn)化為________圖線；(2)兩組圖線經(jīng)檢驗(yàn)均符合反比例關(guān)系，由圖判斷導(dǎo)致①、②兩組數(shù)據(jù)差異的原因可能是________．A．兩組實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度不同B．兩組封閉氣體的質(zhì)量不同C．某組器材的氣密性不佳D．某組實(shí)驗(yàn)中活塞移動(dòng)太快(3)某小組緩慢推活塞進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得到了數(shù)據(jù)圖像①，驗(yàn)證了“玻意耳定律”，請(qǐng)從分子動(dòng)理論的角度解釋這個(gè)過程：________________．在這個(gè)過程中，理想氣體________(選填“吸熱”“放熱”或“無熱交換”).5．[2024·云南省三校聯(lián)考]如圖甲為“探究一定質(zhì)量的氣體在溫度保持不變的條件下壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”的裝置，導(dǎo)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V可以通過刻度讀取，空氣柱的壓強(qiáng)p可以從與注射器內(nèi)空氣柱相連的氣壓計(jì)讀?。阎蛳聣夯蛳蛏侠?，讀取幾組空氣柱的體積與對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)數(shù)據(jù)．(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)操作，下列說法正確的是______．A．推拉柱塞時(shí)應(yīng)盡量緩慢B．推拉柱塞時(shí)不可手握注射器筒上空氣柱部分C．若實(shí)驗(yàn)中橡膠塞脫落，可立即裝上并繼續(xù)本次實(shí)驗(yàn)(2)測(cè)得多組空氣柱的壓強(qiáng)p和體積V的數(shù)據(jù)后，為了直觀看出一定質(zhì)量的氣體在溫度不變的條件下壓強(qiáng)與體積的關(guān)系，若以p為縱坐標(biāo)，則應(yīng)以______(用字母表示)為橫坐標(biāo)建立坐標(biāo)系并描點(diǎn)作圖；在不斷壓縮氣體過程中，將測(cè)得的數(shù)據(jù)在剛才建立的坐標(biāo)系中描點(diǎn)后用平滑曲線連接，得到的圖像如圖乙中實(shí)線所示，則出現(xiàn)這種情況的可能原因是______________(寫出一種即可).

考點(diǎn)71實(shí)驗(yàn)十八探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系1．答案：(1)ACD(2)盡可能保證封閉氣體在狀態(tài)變化過程中的溫度不變(3)C解析：(1)用橡膠塞密封注射器的下端，是為了封住一定量的氣體，A是必要的；沒有必要測(cè)量柱塞的直徑，由于整個(gè)過程中，截面不變，知道長(zhǎng)度就可以，列方程時(shí)，兩邊可以把截面積消掉，B沒必要；讀取壓力表上顯示的氣壓值，知道初末狀態(tài)的氣壓值，C是必要的；讀取刻度尺上顯示的空氣柱長(zhǎng)度來表示空氣的體積，D是必要的．(2)盡可能保證封閉氣體在狀態(tài)變化過程中的溫度不變．(3)圖像中直線比曲線直觀，在等溫變化中，p與eq\f(1,V)成正比，因此畫p-eq\f(1,V)圖像，應(yīng)是一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線，C正確，A、B、D錯(cuò)誤．2．答案：(1)AC(2)eq\f(1,p)(3)bb＋V0解析：(1)該氣體發(fā)生等溫變化，從注射器的刻度上讀出體積，因此傳感器A為壓強(qiáng)傳感器，A正確；在步驟①中，將注射器與傳感器A連接前，應(yīng)使注射器封住一定量的氣體，因此不必將活塞移至注射器最右端，B錯(cuò)誤；操作中，不可用手握住注射器封閉氣體部分，是為了保持封閉氣體的溫度不變，C正確；若實(shí)驗(yàn)過程中不慎將活塞拔出針筒，氣體的質(zhì)量發(fā)生變化，因此以上數(shù)據(jù)全部作廢，應(yīng)重新做實(shí)驗(yàn)，D錯(cuò)誤．(2)做出圖像為一條直線，根據(jù)玻意耳定律pV＝C，因此x軸應(yīng)為eq\f(1,p).(3)設(shè)石子體積為V1，對(duì)一定量的氣體，根據(jù)玻意耳定律可得p(V－V1)＝C，整理得V＝eq\f(C,p)＋V1，因此可得V1＝b，軟管容積為V0不能忽略，則表達(dá)式為p(V＋V0－V1)＝C，整理得V＝eq\f(C,p)＋V1－V0，可知V1－V0＝b，故V1＝b＋V0.3．答案：(1)Veq\f(1,p)圖線見解析(2)V－eq\f(k,p)(3)2.4×103解析：(1)根據(jù)玻意耳定律，有pV＝C，要作直線圖像，故作V-eq\f(1,p)圖像，即方格圖的縱坐標(biāo)應(yīng)標(biāo)明的物理量是V，橫坐標(biāo)則應(yīng)標(biāo)明eq\f(1,p)，圖像如圖所示．(2)注射器中的氣體發(fā)生的是等溫變化，根據(jù)玻意耳定律pV＝C可知?dú)怏w體積趨向于0時(shí)，p趨向于無窮大．從圖像知，縱軸截距表示小晶體的體積，故有k＝eq\f(V－V0,\f(1,p)－0)＝p(V－V0)，解得V0＝V－eq\f(k,p).(3)由上面分析可得小晶體的體積為V0＝0.27×10－5m3，小晶體的密度ρ＝eq\f(m,V0)＝2.4×103kg/m3.4．答案：(1)控制氣體的溫度不發(fā)生變化p-eq\f(1,V)或V-eq\f(1,p)(2)AB(3)見解析放熱解析：(1)實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)避免手握注射器含空氣柱的部分，這是為了控制氣體的溫度不發(fā)生變化．根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C得V＝CTeq\f(1,p)或p＝CTeq\f(1,V)，為檢驗(yàn)氣體的壓強(qiáng)p與體積V是否成反比例關(guān)系，能較直觀的判定該關(guān)系，可將圖線轉(zhuǎn)化為p-eq\f(1,V)或V-eq\f(1,p)圖像．(2)根據(jù)pV＝nRT，由曲線可知對(duì)于同一V值所對(duì)應(yīng)的p值不同，故兩組注射器內(nèi)氣體的p與V的乘積不相等，可知當(dāng)氣體質(zhì)量一定時(shí)，若兩組實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度T不同，pV乘積不等；同理，當(dāng)兩組封閉氣體的質(zhì)量不同時(shí)，pV乘積不等，A、B正確；若某組器材的氣密性不佳，在實(shí)驗(yàn)中會(huì)漏氣，氣體質(zhì)量會(huì)持續(xù)變化，此時(shí)不可能得到反比例關(guān)系圖線；同理，若某組實(shí)驗(yàn)中活塞移動(dòng)太快，會(huì)使注射器內(nèi)封閉氣體的溫度不斷變化，此時(shí)圖線也不可能符合反比例關(guān)系，C、D錯(cuò)誤．(3)一定質(zhì)量的理想氣體，其分子總數(shù)是一個(gè)定值，當(dāng)溫度保持不變時(shí)，則分子的平均速率也保持不變，當(dāng)其體積增大幾倍時(shí)，則單位體積內(nèi)的分子數(shù)變?yōu)樵瓉淼膸追种?，因此氣體的壓強(qiáng)也減為原來的幾分之一；反之若體積減小為原來的幾分之一，則壓強(qiáng)增大幾倍，即壓強(qiáng)與體積成反比，這就是玻意耳定律．緩慢推活塞，氣體體積減小，外界對(duì)氣體做功，而溫度保持不變則氣體內(nèi)能不變，故氣體放熱．5．答案：(1)AB(2)eq\f(1,V)漏氣(或者環(huán)境溫度降低)解析：(1)為減小實(shí)驗(yàn)誤差，推拉柱塞時(shí)應(yīng)盡量緩慢，以防止柱塞移動(dòng)太快，氣體的溫度產(chǎn)生變化，A正確；推拉柱塞時(shí)不能用手握注射器筒上空氣柱部分，以防止空氣溫度產(chǎn)生變化，B正確；若實(shí)驗(yàn)中橡膠塞脫落，氣體的質(zhì)量變化，需重新做實(shí)