適用于新高考新教材廣西專版2025屆高考物理一輪總復習第14章熱學實驗21探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強與體積的關系課件

實驗21探究等溫情況下一定質(zhì)量

氣體壓強與體積的關系第十四章強基礎增分策略注意事項

(1)為了保持封閉氣體的質(zhì)量不變,實驗中采取的主要措施是注射器柱塞上涂潤滑油。(2)為了保持封閉氣體的溫度不變,實驗中移動柱塞要緩慢且不能用手握住注射器封閉氣體部分。增素能精準突破考點一教材原型實驗典例1.如圖所示,用氣體壓強傳感器探究氣體等溫變化的規(guī)律,操作步驟如下:①在注射器內(nèi)用活塞封閉一定質(zhì)量的氣體,將注射器、壓強傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計算機逐一連接起來;②移動活塞至某一位置,記錄此時注射器內(nèi)封閉氣體的體積V1和由計算機顯示的氣體壓強p1;③重復上述步驟②,多次測量并記錄;④根據(jù)記錄的數(shù)據(jù),作出相應圖像,分析得出結(jié)論。(1)(多選)關于本實驗的基本要求,下列說法正確的是

(填選項前的字母)。

A.移動活塞時應緩慢一些B.封閉氣體的注射器應密封良好C.必須測出注射器內(nèi)封閉氣體的質(zhì)量(2)為了能直觀地判斷氣體壓強p與氣體體積V的函數(shù)關系,應作出

(選填“p-V”或“p-”)圖像。對圖線進行分析,如果在誤差允許范圍內(nèi)該圖線是一條

,就說明一定質(zhì)量的氣體在溫度不變時,其壓強與體積成反比。

(3)(多選)在不同溫度環(huán)境下,另一位同學重復了上述實驗,實驗操作和數(shù)據(jù)處理均正確。環(huán)境溫度分別為T1、T2,且T1>T2。在如圖所示的四幅圖中,可能正確反映相關物理量之間關系的是

(選填選項的字母)。

思維點撥

控制實驗條件,密封住一定質(zhì)量氣體,保證氣體溫度不變的條件下,測得p、V值,畫出p-圖像分析得結(jié)論。答案

(1)AB

(2)

過原點的傾斜直線

(3)AC解析

(1)移動活塞時應緩慢一些,以保證氣體的溫度不變,選項A正確;封閉氣體的注射器應密封良好,要保證氣體的質(zhì)量不變,選項B正確;必須測出注射器內(nèi)封閉氣體的體積,選項C錯誤?？碱}點睛

考點考向點睛等溫變化規(guī)律規(guī)律:密封住一定量的氣體,保證溫度不變測p、V的值,計算觀察或畫出p-圖像總結(jié)歸納p與V的關系方法:嚴格控制實驗條件,保證密封氣體質(zhì)量不變、溫度不變,借助p-圖像更形象直觀反映p-V關系式易錯:密封氣體,緩慢移動活塞,不能用手握住注射器素養(yǎng)點撥

在探究兩個成反比的物理量間的關系時,如果直接做出的兩個物理量的關系圖像是曲線,則不能說明兩個物理量成反比,這時我們可以轉(zhuǎn)化成探究這個物理量與另一個物理量倒數(shù)的關系圖像,如果這個物理量與另一個物理量倒數(shù)的關系圖像是過原點的傾斜直線,則說明這兩個物理量成反比?？键c二實驗的改進與創(chuàng)新典例2.(2023山東濟南期末)某物理實驗小組的同學利用玻意耳定律測量室溫(23℃)下的大氣壓p0,實驗裝置如圖所示,主要實驗步驟如下:①將一導熱圓柱形汽缸開口向上并固定在水平桌面上,用質(zhì)量為m0=50g的活塞封閉一定質(zhì)量的氣體;②測量汽缸的底面面積,記為S0=150mm2;③在活塞上放置一質(zhì)量為m的重物,待穩(wěn)定后利用刻度尺測量出活塞距離汽缸底部的高度h;④逐漸增加重物的質(zhì)量,重復③中的步驟,分別記錄重物的質(zhì)量以及相應的活塞距離汽缸底部的高度并記錄在表格中;⑤以重物的質(zhì)量m為縱坐標,活塞距離汽缸底部高度h的倒數(shù)為橫坐標,繪制m-圖像。實驗中可忽略一切摩擦和外界溫度變化,g取9.8m/s2。(2)根據(jù)圖像測得的大氣壓強為

Pa;(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

(3)若該小組同學在處理實驗數(shù)據(jù)時忘記考慮活塞質(zhì)量,他們測量的大氣壓強

(選填“大于”“小于”或“等于”)大氣壓強的實際值;

答案

(1)見解析(2)1.0×105(3)大于(4)等于解析

(1)根據(jù)題中表格的數(shù)據(jù),繪制m-圖像如圖所示。(2)分析封閉氣體,依題意,做等溫變化,由玻意耳定律可得pS0h=C系統(tǒng)穩(wěn)定后,對活塞和重物受力分析,有p0S0+(m+m0)g=pS0聯(lián)立解得(3)根據(jù)前面推導出的表達式,若該小組同學在處理實驗數(shù)據(jù)時忘記考慮活塞質(zhì)量,他們測量的大氣壓強大于大氣壓強的實際值。(4)圖像的斜率練思維遷移運用1.(2022江蘇蘇州期中)如圖甲所示,用氣體壓強傳感器探究氣體等溫變化的規(guī)律,操作步驟如下:①在注射器內(nèi)用活塞封閉一定質(zhì)量的氣體,將注射器、壓強傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計算機連接起來;②緩慢移動活塞至某位置,待示數(shù)穩(wěn)定后記錄此時注射器內(nèi)封閉氣體的體積V1和由計算機顯示的氣體壓強值p1;③重復上述步驟②,多次測量并記錄;④根據(jù)記錄的數(shù)據(jù),作出相應圖像,分析得出結(jié)論。(1)實驗過程中,下列說法正確的是

。

A.推拉活塞時,動作要快,以免氣體進入或漏出B.活塞移至某位置時,應迅速記錄此時注射器內(nèi)氣柱的長度和氣體的壓強值C.推拉活塞時,手不可以握住注射器氣體部分(2)某同學測出了注射器內(nèi)封閉氣體的幾組壓強p和體積V的值后,以p為縱軸、

為橫軸,畫出圖像如圖乙所示,則產(chǎn)生的可能原因是

。

A.實驗過程中氣體溫度升高B.實驗過程中氣體溫度降低C.實驗過程中有漏氣現(xiàn)象(3)在相同溫度環(huán)境下,不同小組的同學均按正確的實驗操作和數(shù)據(jù)處理的方法完成了實驗,并在相同坐標度的情況下畫出了壓強與體積的關系圖線,如圖丙所示。對于兩組圖線并不相同的結(jié)果,他們請教了老師,老師的解釋是由于他們選取的氣體質(zhì)量不同。若4個小組所選擇的研究對象的質(zhì)量分別是m1、m2、m3和m4,則由圖可知它們的大小關系是m1

m2;m3

m4。(均選填“>”“=”或“<”)

丙答案

(1)C

(2)A

(3)>

>解析

(1)實驗時應該緩慢移動活塞,因為移動活塞時,相當于對氣體做功或者氣體對外做功,如果太快的話,氣體的溫度就會發(fā)生明顯變化,活塞移至某位置時,應達到平衡后記錄此時注射器內(nèi)氣柱的長度和氣體的壓強值,故A、B錯誤;推拉活塞時,手不可以握住注射器氣體部分,以保證氣體溫度不變,故C正確。2.(2023遼寧大連期中)在“用DIS研究一定質(zhì)量的氣體在體積不變時,其壓強與溫度的關系”實驗中,實驗裝置如圖所示。(1)圖中

(選填“A”或“B”)為壓強傳感器。

(2)實驗中,下列做法正確的是

。

A.無需測量被封閉氣體的體積B.密封氣體的試管需要全部在水中C.每次加入熱水后,用溫度傳感器攪拌使水溫均勻D.每次加入熱水后,立即讀數(shù)(3)某同學記錄下了初始時封閉氣體壓強p0和攝氏溫度t0,隨后逐漸加熱水升高溫度,并記錄下每次測量結(jié)果與初始值的差值Δp和Δt。在實驗中壓強傳感器軟管突然脫落,他立即重新接上后繼續(xù)實驗,其余操作無誤。則Δp-Δt的關系圖像可能是

。

答案

(1)B(2)AB(3)D解析

(1)圖中B為壓強傳感器。(2)因為實驗是在體積不變的條件下,測量壓強與溫度的關系,氣體體積保持不變即可,不需要測量具體的體積數(shù)值,故A正確。研究對象是試管內(nèi)氣體,改變氣體溫度是通過改變試管所在水的溫度來實現(xiàn),需要使試管中封閉氣體完全浸沒于水中,故B正確。每次加熱水后,要讓管內(nèi)氣體與熱水通過熱傳遞達到熱平衡再測量水溫,這時溫度才等于氣體的溫度