（新課改省份專用）2022年高考物理一輪復習 第十二章 第5節(jié) 實驗：探究氣體壓強與體積的關系學案（含解析）

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1、（新課改省份專用）2022年高考物理一輪復習 第十二章 第5節(jié) 實驗：探究氣體壓強與體積的關系學案（含解析） 一、實驗目的：研究一定質量的氣體， 在溫度不變時，壓強與體積的關系 二、實驗原理：玻意耳定律 三、實驗器材 帶有刻度的注射器、DIS(壓強傳感器、數(shù)據采集器、計算機)。 四、實驗步驟 1．將壓強傳感器接入數(shù)據采集器。開啟電源，點擊“研究溫度不變時一定質量的氣體壓強與體積的關系”。 2．將注射器與壓強傳感器的測口相連，在數(shù)據表格中輸入設定的體積，推拉注射器活塞，使其處于各設定體積時，點擊“記錄數(shù)據”自動記錄各壓強值，點擊“數(shù)據計算”計算出壓強與體積的乘積值及體積的倒數(shù)

2、值。 3．點擊“圖線分析”，出現(xiàn)壓強與體積、壓強與體積的倒數(shù)的關系曲線。 五、注意事項 1．不能用手握住注射器。 2．活塞涂潤滑油防止漏氣。 3．注射器與壓強傳感器連接處有一定的體積。 [基礎考法] 1．(2019·邢臺模擬)某同學利用DIS實驗系統(tǒng)，用同一個注射器在實驗室前后做了兩次實驗探究氣體壓強與體積的關系，操作完全正確。 (1)根據實驗數(shù)據卻在p-V圖上畫出了兩條不同雙曲線，如圖所示。造成這種情況的可能原因是哪些(　　) A．兩次實驗中空氣質量不同 B．兩次實驗中溫度不同 C．其中一次實驗時活塞受到的摩擦力太大 D．其中一次實驗時活塞受到的摩擦力太小 (2

3、)實驗中為了保持封閉氣體的溫度不變，下列采取的措施比較合理的是(　　) A．在活塞上涂上潤滑油，保持良好的密封性 B．推拉活塞時要緩慢 C．不要用手直接握在注射器有氣體的部分上 D．實驗前注射器內要吸入盡量多的空氣 解析：(1)研究在溫度不變的情況下，一定質量的氣體壓強與體積的關系時，氣體的溫度是不能變化的，由理想氣體狀態(tài)方程＝C，可得當氣體的溫度不變的情況下，p與V是成反比的，但是如果氣體的溫度發(fā)生變化，pV的乘積也就發(fā)生了變化，得到的圖像也就不是同一條圖像，所以B正確；當封閉的氣體不是同一部分氣體時，氣體的質量不同，此時得到的p-V圖像也會是不同的圖像，所以A正確。 (2)在

4、活塞上涂上潤滑油，保持良好的密封性，這樣是為了保持封閉氣體的質量不發(fā)生變化，并不能保持封閉氣體的溫度不變，所以A錯誤；緩慢的推拉活塞，可以使氣體的溫度保持與外界的溫度一致，從而可以保持封閉氣體的溫度不變，所以B正確；當用手直接握在注射器上時，手的溫度可能改變氣體的溫度，所以不要用手直接握在注射器上，所以C正確；只要是封閉氣體的質量不變，氣體的多少不會改變實驗的數(shù)據，與氣體的溫度是否會變化無關，所以D錯誤。 答案：(1)AB　(2)BC 2．(2019·江蘇如東中學模擬)某小組在“用DIS研究溫度不變時一定質量的氣體壓強與體積的關系”實驗。 (1)實驗過程中，下列操作正確的是(　　) A

5、．推拉活塞時，動作要快，以免氣體進入或漏出 B．推拉活塞時，手可以握住整個注射器 C．壓強傳感器與注射器之間的連接管脫落后，應立即重新接上，繼續(xù)實驗 D．活塞與針筒之間要保持潤滑又不漏氣 (2)該實驗小組想利用實驗所測得的數(shù)據測出壓強傳感器和注射器的連接管的容積，所測得的壓強和注射器的容積(不包括連接管的容積)數(shù)據如下表所示： 實驗次數(shù) 壓強(kPa) 體積(cm3) 1 101.5 18 2 112.8 16 3 126.9 14 4 145.0 12 5 169.2 10 ①為了更精確的測量也可以利用圖像的方法，若要求出連接管的容積也可

6、以畫________圖。 A．p-V　　　　　　　　　　 B．V-p C．p- D．V- ②利用上述圖線求連接管的容積時是利用圖線的________。 A．斜率 B．縱坐標軸上的截距 C．橫坐標軸上的截距 D．圖線下的“面積” 解析：(1)推拉活塞時，動作不能快，以免氣體溫度變化，故A錯誤；推拉活塞時，手不可以握住整個注射器，以免氣體溫度變化，故B錯誤； 壓強傳感器與注射器之間的連接管脫落后，氣體質量變化了，應該重新做實驗，故C錯誤；活塞與針筒之間要保持潤滑又不漏氣，故D正確。 (2)①設連接管的容積為V0，注射器的容積為V，根據玻意耳定律，有：p(V＋V0)＝C 變形

7、得到：V＝－V0； 故畫V-圖像，故選D。 ②根據V-關系表達式V＝－V0，V-圖像的縱軸截距表示連接管的容積為V0，故選B。 答案：(1)D　(2)①D?、贐 3．(2019·上海虹口區(qū)模擬)某小組利用如圖所示裝置研究“一定質量氣體溫度不變時，壓強與體積的關系”。 如圖所示，帶刻度的注射器內封閉了一定質量的氣體，推動活塞可以改變氣體體積V。實驗時所用測量壓強的裝置較特殊，測量的是注射器內部氣體和外部大氣(壓強為p0)的壓強差Δp。在多次改變體積后，得到如下數(shù)據： Δp/×105 Pa 0 0.11 0.25 0.43 0.67 V/mL 10 9 8

8、7 6 (1)圖中裝置1為__________________，裝置2為__________________。 (2)每次氣體的狀態(tài)調整后，都要等一會兒再記錄數(shù)據，這是為了________________________________________________________________________。 (3)研究小組基于數(shù)據，以Δp為y軸，作出的函數(shù)圖線為直線，則x軸是____________。 (4)若圖像斜率為k，該直線的函數(shù)表達式是__________________，圖像縱軸截距的絕對值的物理含義是_____________________________

9、。 解析：(1)本實驗利用電腦自動處理數(shù)據，首先需要感應壓強大小的壓強傳感器，即裝置1；還需要采集數(shù)據的裝置2。 (2)在實驗過程中，每次氣體的狀態(tài)調整后，都要等一會兒再記錄數(shù)據，這是為了讓封閉氣體與外界進行充分的熱交換，溫度恢復原狀，保持不變。 (3)根據理想氣體狀態(tài)方程p0V0＝(p0＋Δp)V，Δp＝p0V0×－p0，則x軸是。 (4)若圖像斜率為k，該直線的函數(shù)表達式是Δp＝k·－p0，根據圖像表達式可以得到圖像縱軸截距的絕對值為外部大氣壓強的值。 答案：(1)壓強傳感器　數(shù)據采集器　(2)使封閉氣體與外界進行充分的熱交換，保持封閉氣體的溫度不變　(3)　(4)Δp＝k·－p

10、0　大氣壓強 4．(2019·山東東明一中模擬)在“探究氣體等溫變化的規(guī)律”實驗中，封閉的空氣如圖所示，U形管粗細均勻，右端開口。已知外界大氣壓強為76 cmHg，圖中給出了氣體的兩個不同的狀態(tài)。 (1)乙圖左端封密的氣體壓強為________ cmHg。 (2)實驗時某同學認為管子的橫截面積S可不用測量，這一觀點正確嗎？答：________(選填“正確”或“錯誤”)。 (3)數(shù)據測量完后在用圖像法處理數(shù)據時，某同學以壓強p為縱坐標、以體積V(或空氣柱長度)為橫坐標來作圖，你認為他這樣做能方便地看出p與V間的關系嗎？答：______(選填“能”或“不能”)。 解析：(1)由連通

11、器原理可知乙圖中氣體壓強為p0＋4 cmHg＝80 cmHg。 (2)由玻意耳定律p1V1＝p2V2，即p1l1S＝p2l2S，解得p1l1＝p2l2(l1、l2為空氣柱長度)，所以玻璃管的橫截面積可不用測量。 (3)以p為縱坐標，以V為橫坐標，作出p-V圖是一條曲線，但曲線未必表示反比關系，所以應再作出p-圖，看是否是過原點的直線，才能最終確定p與V是否成反比。 答案：(1)80　(2)正確　(3)不能 5．如圖1所示為“研究一定質量的氣體在溫度不變的情況下，壓強與體積的關系”實驗裝置，實驗步驟如下： ①把注射器活塞移至注射器滿刻度處，將注射器與壓強傳感器、數(shù)據采集器、計算機逐

12、一連接； ②移動活塞，記錄注射器的刻度值V，同時記錄對應的由計算機顯示的氣體壓強值p； ③用V-圖像處理實驗數(shù)據，得出如圖2所示圖線。 (1)為了保持封閉氣體的溫度不變，實驗中采取的主要措施是____________________和____________________。 (2)如果實驗操作規(guī)范正確，但如圖2所示的V-圖線不過原點，則V0代表________________________________________________________________________。 (3)小明同學實驗時緩慢推動活塞，并記錄下每次測量的壓強p與注射器刻度值V。在實驗中出現(xiàn)壓強傳

13、感器軟管脫落，他重新接上后繼續(xù)實驗，其余操作無誤。V-關系圖像應是________。 解析：(1)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；不能用手握住注射器封閉氣體部分。這樣能保證裝置與外界溫度一樣。 (2)體積讀數(shù)值比實際值小V0。根據p(V＋V0)＝C，C為定值，則V＝－V0。如果實驗操作規(guī)范正確，但如題圖所示的V-圖線不過原點，則V0代表注射器與壓強傳感器連接部位最初的氣體體積。 (3)根據pV＝C可知V＝，當質量不變時V與成正比，軟管脫落造成漏氣，壓強突然減小，則變大，重新接好軟管時V與脫落前相等，繼續(xù)實驗時氣體質量仍能保持不變，V與還是成正比，但斜率比原來小，故B正確。 答案：(1)移動活塞要緩慢　不能用手握住注射器的封閉氣體部分　(2)注射器與壓強傳感器連接部分氣體的體積　(3)B