實(shí)驗(yàn)二十一　探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系

第十四章熱學(xué)實(shí)驗(yàn)二十一探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系匯報(bào)人姓名2020/01/011.學(xué)會(huì)探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系。2.會(huì)用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。學(xué)習(xí)目標(biāo)匯報(bào)人姓名2020/01/01CONTENTS夯實(shí)必備知識(shí)研透核心考點(diǎn)提升素養(yǎng)能力目錄添加標(biāo)題單擊此處輸入你的正文，文字是您思想的提煉，請(qǐng)盡量言簡意賅的闡述觀點(diǎn)0102添加標(biāo)題單擊此處輸入你的正文，文字是您思想的提煉，請(qǐng)盡量言簡意賅的闡述觀點(diǎn)01夯實(shí)必備知識(shí)考點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)02研透核心考點(diǎn)考點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新拓展例1

某實(shí)驗(yàn)小組用如圖1甲所示實(shí)驗(yàn)裝置來“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)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是________。 A.實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)快速推拉活塞以避免氣體與外界發(fā)生熱交換 B.無需測(cè)出封閉氣體的質(zhì)量 C.推拉活塞時(shí)，應(yīng)用手握住整個(gè)注射器以使裝置更穩(wěn)定考點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)圖1解析實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)緩慢推拉活塞使氣體與外界發(fā)生熱交換保持氣體溫度不變，A錯(cuò)誤；本實(shí)驗(yàn)，只需測(cè)出氣體壓強(qiáng)和對(duì)應(yīng)體積，不需要測(cè)出封閉氣體的質(zhì)量，B正確；推拉活塞時(shí)，不能用手握住整個(gè)注射器，避免氣體與外界發(fā)生熱交換，C錯(cuò)誤。答案

B

(2)為了探究氣體在不同溫度時(shí)發(fā)生等溫變化是否遵循相同的規(guī)律，他們進(jìn)行了兩次實(shí)驗(yàn)，得到的p－V圖像如圖乙所示，由圖可知兩次實(shí)驗(yàn)氣體的溫度大小關(guān)系為T1________T2(選填“＜”“＝”或“＞”)。1.某實(shí)驗(yàn)小組用如圖2甲所示裝置探究氣體做等溫變化的規(guī)律。已知?dú)鈮河?jì)通過細(xì)管與注射器內(nèi)的空氣柱相連，細(xì)管隱藏在柱塞內(nèi)部未在圖中標(biāo)明。從氣壓計(jì)上讀取空氣柱的壓強(qiáng)，從注射器旁的刻度尺上讀取空氣柱的長度。圖2(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，為判斷氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系，________(填“需要”或“不需要”)測(cè)出空氣柱的橫截面積。(2)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是________。A.為避免漏氣，可在柱塞上涂抹適量潤滑油B.實(shí)驗(yàn)中應(yīng)快速推拉柱塞，以免氣體進(jìn)入或漏出注射器C.為方便推拉柱塞，應(yīng)用手握緊注射器再推拉柱塞D.柱塞移至某位置時(shí)，應(yīng)快速記錄此時(shí)注射器內(nèi)氣柱的長度和壓力表的壓強(qiáng)值答案(1)不需要(2)A

(3)BC解析(1)橫截面積相同，每一次體積的改變，只需要比較空氣柱長度的變化即可，故不需要測(cè)量空氣柱的橫截面積。(2)為了保持封閉氣體的質(zhì)量不變，實(shí)驗(yàn)中采取的主要措施是注射器柱塞上涂上潤滑油防止漏氣，故A正確；若快速推拉柱塞，則有可能造成等溫條件的不滿足，所以應(yīng)緩慢推拉柱塞，故B錯(cuò)誤；手握緊注射器會(huì)導(dǎo)致溫度的變化，故C錯(cuò)誤；柱塞移至某位置時(shí)，應(yīng)等狀態(tài)穩(wěn)定后，記錄此時(shí)注射器內(nèi)氣柱的長度和氣壓計(jì)的壓強(qiáng)值，故D錯(cuò)誤。(3)圖像發(fā)生了彎曲，則有可能是實(shí)驗(yàn)中溫度發(fā)生了變化，因圖像向下彎曲，有可能是溫度降低了，故C正確，D錯(cuò)誤；圖線的斜率k＝pV，根據(jù)pV＝nRT可知，如果溫度不變，則說明氣體的質(zhì)量變小了，發(fā)生了漏氣現(xiàn)象，故B正確，A錯(cuò)誤。例2

(2023·山東卷，13)利用圖3甲所示實(shí)驗(yàn)裝置可探究等溫條件下氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系。將帶有刻度的注射器豎直固定在鐵架臺(tái)上，注射器內(nèi)封閉一定質(zhì)量的空氣，下端通過塑料管與壓強(qiáng)傳感器相連?；钊隙斯潭ㄒ煌斜P，托盤中放入砝碼，待氣體狀態(tài)穩(wěn)定后，記錄氣體壓強(qiáng)p和體積V(等于注射器示數(shù)V0與塑料管容積ΔV之和)。逐次增加砝碼質(zhì)量，采集多組數(shù)據(jù)并作出擬合曲線如圖乙所示?？键c(diǎn)二實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新拓展圖3回答以下問題：(1)在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，圖乙中的擬合曲線為一條過原點(diǎn)的直線，說明在等溫情況下，一定質(zhì)量的氣體________。答案B

(2)若氣體被壓縮到V＝10.0mL，由圖乙可讀出封閉氣體壓強(qiáng)為________Pa(保留3位有效數(shù)字)。答案2.04×105

(3)某組同學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，一同學(xué)在記錄數(shù)據(jù)時(shí)漏掉了ΔV，則在計(jì)算pV乘積時(shí)，他的計(jì)算結(jié)果與同組正確記錄數(shù)據(jù)同學(xué)的計(jì)算結(jié)果之差的絕對(duì)值會(huì)隨p的增大而________(選填“增大”或“減小”)。解析某組同學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，正確記錄數(shù)據(jù)時(shí)為p(V0＋ΔV)，一同學(xué)在記錄數(shù)據(jù)時(shí)漏掉了ΔV，該數(shù)據(jù)記為pV0，則計(jì)算結(jié)果之差的絕對(duì)值為p(V0＋ΔV)－pV0＝pΔV，由于ΔV為定值，可知隨p的增大計(jì)算結(jié)果之差的絕對(duì)值會(huì)增大。答案增大2.用DIS研究一定質(zhì)量氣體在溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)與體積關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置如圖4所示，實(shí)驗(yàn)步驟如下： ①把注射器活塞移至注射器中間位置，將注射器與壓強(qiáng)傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)逐一連接； ②移動(dòng)活塞，記錄注射器的刻度值V，同時(shí)記錄對(duì)應(yīng)的由計(jì)算機(jī)顯示的氣體壓強(qiáng)值p；(1)為了保持封閉氣體的質(zhì)量不變，實(shí)驗(yàn)中采取的主要措施是__________________________________________________________________；(2)為了保持封閉氣體的溫度不變，實(shí)驗(yàn)中采取的主要措施是______________和_________________________________________________________________；答案

(1)在注射器活塞上涂潤滑油(2)移動(dòng)活塞要緩慢不能用手握住注射器封閉氣體部分(3)注射器與壓強(qiáng)傳感器連接部位的氣體體積(4)B解析(1)為了保持封閉氣體的質(zhì)量不變，實(shí)驗(yàn)中采取的主要措施是在注射器活塞上涂潤滑油。(2)為了保證溫度不變，應(yīng)減小外界做功以及外部熱量影響，故在實(shí)驗(yàn)中移動(dòng)活塞要緩慢；不能用手握住注射器封閉氣體部分。01提升素養(yǎng)能力1.(2023·江蘇卷，9)在“探究氣體等溫變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。利用注射器選取一段空氣柱為研究對(duì)象。下列改變空氣柱體積的操作正確的是________。A.把柱塞快速地向下壓B.把柱塞緩慢地向上拉C.在橡膠套處接另一注射器，快速推動(dòng)該注射器柱塞D.在橡膠套處接另一注射器，緩慢推動(dòng)該注射器柱塞圖1答案B解析本題探究的是一定質(zhì)量的氣體的等溫變化的規(guī)律，若快速地壓縮氣體或者快速地使氣體膨脹，氣體的溫度會(huì)升高或者降低，應(yīng)該緩慢向下壓或者向上拉柱塞，讓氣體有足夠的時(shí)間交換熱量從而使氣體的溫度不變，故B正確，A錯(cuò)誤；C、D選項(xiàng)中氣體的質(zhì)量發(fā)生變化，不符合題意，故C、D錯(cuò)誤。2.某小組利用如圖2所示裝置研究“一定質(zhì)量氣體溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”，圖中裝置1為壓強(qiáng)傳感器，裝置2為數(shù)據(jù)采集器，帶刻度的注射器內(nèi)封閉了一定質(zhì)量的氣體，推動(dòng)活塞可以改變氣體體積V，實(shí)驗(yàn)所用測(cè)量壓強(qiáng)的裝置較特殊，測(cè)量的是注射器內(nèi)部氣體和外部大氣(壓強(qiáng)為p0)的壓強(qiáng)差Δp，在多次改變體積后，得到如下數(shù)據(jù)：圖2Δp/×105pa00.110.250.430.67V/mL109876(1)每次氣體的狀態(tài)調(diào)整后，都要等一會(huì)兒再記錄數(shù)據(jù)，這是為了________________________________________。(2)研究小組基于數(shù)據(jù)，以Δp為y軸，作出的函數(shù)圖線為直線，則x軸是________。(3)若圖像斜率為k，該直線的函數(shù)表達(dá)式是__________，圖像縱軸截距的絕對(duì)值的物理含義是________________。解析(1)每次氣體的狀態(tài)調(diào)整后，都要等一會(huì)兒再記錄數(shù)據(jù)，這是為了充分的熱交換，保持封閉氣體的溫度不變。3.某實(shí)驗(yàn)小組用圖3所示實(shí)驗(yàn)裝置來進(jìn)行“探究氣體等溫變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)。(1)在本實(shí)驗(yàn)操作的過程中，需要保持不變的量是氣體的溫度和________。(2)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的操作，下列說法正確的是________。A.在柱塞上涂抹潤滑油可以提高裝置的氣密性B.實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)快速推拉柱塞并迅速讀數(shù)，以避免氣體與外界發(fā)生熱交換C.推拉柱塞及讀取數(shù)據(jù)時(shí)不要用手握住注射器下端，以避免改變氣體的溫度D.實(shí)驗(yàn)必須測(cè)量柱塞的橫截面積，以獲知被封閉氣體的體積(3)為了探究氣體在不同溫度時(shí)發(fā)生等溫變化是否遵循相同的規(guī)律，實(shí)驗(yàn)小組在不同的環(huán)境溫度下進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，得到的p－V圖像如圖4所示，由圖可知，這兩次實(shí)驗(yàn)氣體的溫度大小關(guān)系為T1________T2(選填“<”“＝”或“>”)。答案

(1)質(zhì)量(2)AC

(3)<

(4)②見解析解析(1)在本實(shí)驗(yàn)操作的過程中，需要保持不變的量是氣體的溫度和質(zhì)量。(2)在柱塞上涂抹潤滑油可以提高裝置的氣密性，選項(xiàng)A正確；實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)緩慢推拉柱塞等穩(wěn)定后再讀數(shù)，以避免氣體溫度發(fā)生變化，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；推拉柱塞及讀取數(shù)據(jù)時(shí)不要用手握住注射器下端，以避免改變氣體的溫度，選項(xiàng)C正確；實(shí)驗(yàn)不必測(cè)量柱塞的橫截面積，以氣柱的長度值代替氣體的體積值即可，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。(3)因T2對(duì)應(yīng)的圖像的pV值較大，可知溫度較高，即這兩次實(shí)驗(yàn)氣體的溫度大小關(guān)系為T1<T2。4.如圖6所示，用氣體壓強(qiáng)傳感器探究氣體等溫變化的規(guī)律，將注射器活塞移動(dòng)到適當(dāng)?shù)奈恢茫鹨贿B接注射器、壓強(qiáng)傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)。推、拉活塞，改變注射器內(nèi)氣體體積，根據(jù)注射器針筒上的刻度讀出體積值并輸入計(jì)算機(jī)，同時(shí)由壓強(qiáng)傳感器將對(duì)應(yīng)體積的壓強(qiáng)值通過數(shù)據(jù)采集器傳送給計(jì)算機(jī)，實(shí)驗(yàn)完成后，實(shí)驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)即可按要求顯示出各種圖線。圖6(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)下列說法正確的是________。A.為方便推拉活塞，可以用手握住注射器B.實(shí)驗(yàn)中氣體的壓強(qiáng)和體積都可以通過數(shù)據(jù)采集器獲得C.為保證封閉氣體的氣密性，應(yīng)在柱塞與注射器壁間涂上潤滑油D.實(shí)驗(yàn)過程中要以較快的速度推拉活塞，以免操作動(dòng)作慢使空氣柱的質(zhì)量發(fā)生改變圖7答案

(1)C

(2)雙曲線BD

(3)Va＋Vb解析(1)為避免溫度發(fā)生變化，不能用手握住注射器，故A錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)中氣體體積不是通過數(shù)據(jù)采集器獲得的，故B錯(cuò)誤；為保證封閉氣體的氣密性，應(yīng)在柱塞與注射器壁間涂上潤滑油，故C正確；為避免溫度發(fā)生變化，實(shí)驗(yàn)過程中不能以較快的速度推拉活塞，故D錯(cuò)誤。5.某實(shí)驗(yàn)小組用注射器和壓強(qiáng)傳感器探究一定質(zhì)量的氣體發(fā)生等溫變化時(shí)遵循的規(guī)律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖8所示。用活塞和注射器外筒封閉一定的氣體，其壓強(qiáng)可由左側(cè)的壓強(qiáng)傳感器測(cè)得。(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是________。A.該實(shí)驗(yàn)用等效替代法研究氣體的變化規(guī)律B.實(shí)驗(yàn)時(shí)注射器必須水平放置C.注射器內(nèi)部的橫截面積沒必要測(cè)量D.注射器旁的刻度尺只要刻度分布均勻即可，可以不標(biāo)注單位(2)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，不能推拉活塞過快，其原因是__________________。圖8(3)該實(shí)驗(yàn)小組首先在甲實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，下表為記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，其中有一次記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，記錄錯(cuò)誤的是________(填錯(cuò)誤數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)序號(hào))。實(shí)驗(yàn)序號(hào)12345封閉氣柱長度L(cm)12.0011.0010.009.008.00封閉氣柱壓強(qiáng)p(×105Pa)1.011.091.191.331.90圖9答案

(1)CD

(2)防止封閉氣體溫度發(fā)生改變(3)5

(4)①解析(1)該實(shí)驗(yàn)過程中控制氣體的溫度不變，即運(yùn)用了控制變量法，故A錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)時(shí)注射器如何放置對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有影響，故B錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)中要探究的是壓強(qiáng)與體積之間的比例關(guān)系，所以不需要測(cè)量氣體的體積，注射器內(nèi)部的橫截面積沒有必要測(cè)量，故C