新教材適用2024-2025學(xué)年高中物理第2章氣體固體和液體2氣體的等溫變化第2課時(shí)實(shí)驗(yàn)探究氣體等溫變化的規(guī)律夯基提能作業(yè)新人教版選擇性必修第三冊(cè)

其次章2.第2課時(shí)基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練一、選擇題1.(2024·南通高二?？茧A段練習(xí))“用DIS探討在溫度不變時(shí)，肯定質(zhì)量的氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”時(shí)，三位同學(xué)依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別得到如圖所示a、b、c三條p－eq\f(1,V)圖像。下列分析正確的是(C)A．a(chǎn)、b不重合是由于b氣體質(zhì)量大B．a(chǎn)、b不重合是由于b氣體溫度高C．產(chǎn)生c圖線可能是容器密閉性不好D．產(chǎn)生c圖線可能是推動(dòng)活塞過于快速解析：依據(jù)志向氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C可得p＝CT·eq\f(1,V)，可知p－eq\f(1,V)圖像中斜率越大，氣體溫度越大，則a、b不重合是由于a氣體溫度高或者a氣體質(zhì)量大，故A、B錯(cuò)誤；由圖可知，c圖線的斜率減小，若容器密閉性不好，封閉氣體的質(zhì)量減小，則c減小，p－eq\f(1,V)圖像斜率減小，推動(dòng)活塞過于快速，封閉氣體體積減小時(shí)，溫度上升，p－eq\f(1,V)圖像斜率增大，故D錯(cuò)誤，C正確。2．(多選)關(guān)于“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”和“探究等溫狀況下肯定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”試驗(yàn)中，下列哪些措施是可行的(AD)A．油酸濃度適當(dāng)小一些B．油酸擴(kuò)散后馬上繪出輪廓圖C．試驗(yàn)中為找到體積與壓強(qiáng)的關(guān)系，肯定要測(cè)量空氣柱的橫截面積D．處理數(shù)據(jù)時(shí)采納p－eq\f(1,V)圖像，是因?yàn)閜－eq\f(1,V)圖像比p－V圖像更直觀解析：為了能夠形成單分子油膜，油酸濃度適當(dāng)小一些，故A正確；油酸擴(kuò)散后要待其收縮穩(wěn)定后再繪出輪廓圖，故B錯(cuò)誤；由于玻璃管是圓柱形的，橫截面積不變，所以只需測(cè)出空氣柱的長(zhǎng)度即可，故C錯(cuò)誤；探究等溫狀況下肯定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系，由于p與V成反比，p－eq\f(1,V)圖像是一條過原點(diǎn)的直線，而p－V圖像是雙曲線的一支，所以p－eq\f(1,V)圖像更直觀，故D正確。故選AD。3．(2024·江蘇高考真題)在“探究氣體等溫變更的規(guī)律”的試驗(yàn)中，試驗(yàn)裝置如圖所示。利用注射器選取一段空氣柱為探討對(duì)象。下列變更空氣柱體積的操作正確的是(B)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)該注射器柱塞解析：因?yàn)樵撛囼?yàn)是要探究氣體等溫變更的規(guī)律；試驗(yàn)中要緩慢推動(dòng)或拉動(dòng)活塞，目的是盡可能保證封閉氣體在狀態(tài)變更過程中的溫度不變；為了便利讀取封閉氣體的體積不須要在橡膠套處接另一注射器。故選B。4．(2024·揚(yáng)州高二?？茧A段練習(xí))用圖示裝置探究氣體等溫變更的規(guī)律。試驗(yàn)室供應(yīng)容積為5mL和20mL的兩種注射器。用該裝置測(cè)得多組壓強(qiáng)p和體積V，作出圖像甲，發(fā)覺圖像向下彎曲；為削減試驗(yàn)誤差，改用軟管連通注射器和壓強(qiáng)傳感器，作出圖像乙，發(fā)覺圖像不過原點(diǎn)。下列對(duì)于試驗(yàn)的分析和改進(jìn)措施正確的是(C)A．甲圖圖線彎曲是因?yàn)榭焖偻苿?dòng)柱塞B．甲圖圖線彎曲的是因?yàn)闆]有把注射器固定在豎直平面內(nèi)C．乙圖應(yīng)當(dāng)選用容積較大的注射器進(jìn)行試驗(yàn)D．乙圖應(yīng)當(dāng)用很長(zhǎng)的軟管做試驗(yàn)解析：由圖甲可知，p與V的乘積變小，可能的緣由是漏氣或者是溫度降低，若是快速推動(dòng)活塞，氣體的溫度會(huì)上升，則p與V的乘積會(huì)增大，直線會(huì)向上彎曲，故A錯(cuò)誤；由于測(cè)量的是氣體壓強(qiáng)與體積之間的關(guān)系，與重力無關(guān)，且壓強(qiáng)是由壓力表測(cè)的，因此注射器可以水平放置，故B錯(cuò)誤；乙圖不過原點(diǎn)的緣由是由于軟管中存在一部分氣體，計(jì)算時(shí)沒有把這部分氣體加進(jìn)去，導(dǎo)致所作圖線不過原點(diǎn)，因此應(yīng)當(dāng)采納大體積的注射器，從而使軟管的那一部分氣體可以被忽視，而若用很長(zhǎng)的軟管做試驗(yàn)，則軟管中氣體占比會(huì)更大，影響也更大，故C正確，D錯(cuò)誤。故選C。二、非選擇題5．(1)某同學(xué)用如圖所示裝置探究氣體等溫變更的規(guī)律。①關(guān)于該試驗(yàn)的操作，下列敘述正確的是_C__。A．試驗(yàn)過程應(yīng)當(dāng)用手握注射器B．應(yīng)當(dāng)以較快的速度推拉活塞來變更氣體體積C．試驗(yàn)過程中要保證橡膠套的密閉性良好，以保證氣體的質(zhì)量肯定②為得出氣體壓強(qiáng)和體積的定量關(guān)系，該同學(xué)利用所采集的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，繪制出了如圖所示的p－V圖線。從圖線上看類似于雙曲線，那么，空氣柱的壓強(qiáng)跟體積是否成反比呢？請(qǐng)寫出進(jìn)行推斷的一種方法。作出壓強(qiáng)p與體積V的倒數(shù)p－eq\f(1,V)圖像，若圖像為一條過原點(diǎn)的直線，可認(rèn)為壓強(qiáng)和體積成反比。(2)在“油膜法估測(cè)分子直徑”的試驗(yàn)中，我們通過宏觀量的測(cè)量間接計(jì)算微觀量。①試驗(yàn)時(shí)，將1滴配置好的濃度η＝0.1%(即每103mL油酸酒精溶液中有純油酸1mL)的油酸酒精溶液滴入盛水的淺盤中，讓油膜在水面上盡可能散開，待液面穩(wěn)定后，把帶有方格的玻璃板放在淺盤上，在玻璃板上描繪出油膜的邊界輪廓，形態(tài)如圖所示，圖中正方形小方格邊長(zhǎng)為1.0cm，則油膜的面積S約為_1.30×10－2__m2。②膠頭滴管能將體積V＝1.0mL的油酸酒精溶液分為大小相等的k＝75個(gè)液滴，由①中的數(shù)據(jù)估測(cè)油酸分子直徑的計(jì)算式為d＝eq\f(ηV,kS)(用V、η、S、k表示)；則所測(cè)得的油酸分子直徑d約為_1×10－9__m(保留一位有效數(shù)字)。解析：(1)①試驗(yàn)過程中手不能握注射器前端，以免變更了空氣柱的溫度，使氣體發(fā)生的不是等溫變更，故A錯(cuò)誤；應(yīng)當(dāng)以較慢的速度推拉活塞來變更氣體體積，以免操作動(dòng)作快使空氣柱的溫度發(fā)生變更，故B錯(cuò)誤；試驗(yàn)過程中要保證橡膠套的密閉性良好，以保證氣體的質(zhì)量肯定，故C正確；故選C。②作出壓強(qiáng)p與體積V的倒數(shù)p－eq\f(1,V)圖像，若圖像為一條過原點(diǎn)的直線，可認(rèn)為壓強(qiáng)和體積成反比。(2)①由圖示坐標(biāo)紙可知，油膜所占的方格數(shù)為130格，則油膜的面積S＝1.30×10－2m2。②依據(jù)題意可知油酸分子直徑的計(jì)算式為d＝eq\f(ηV,kS)，代入數(shù)據(jù)解得d＝1×10－9m。6．(2024·德州市高二期末)氣體試驗(yàn)可以用來測(cè)量微小植物種子的體積，一位同學(xué)進(jìn)行了如下試驗(yàn)：(1)取適量的種子，將種子裝入注射器內(nèi)；(2)將注射器通過一段細(xì)管與壓強(qiáng)傳感器相連，細(xì)管內(nèi)氣體體積為V0；(3)然后緩慢推動(dòng)活塞至某一位置，記錄活塞所在位置的刻度V，壓強(qiáng)傳感器自動(dòng)記錄此時(shí)氣體的壓強(qiáng)p；(4)重復(fù)上述步驟(3)，分別記錄活塞在其他位置的刻度V和記錄相應(yīng)的氣體壓強(qiáng)p；(5)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。回答如下幾個(gè)問題：(1)完成本試驗(yàn)的基本要求是_AB__。A．必需在等溫條件下操作B．注射器密封性必需良好C．氣體的壓強(qiáng)和體積必需用Pa、m3為單位(2)為了減小誤差，在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，應(yīng)依據(jù)所測(cè)的V、p數(shù)據(jù)，作V－eq\f(1,p)(填“V－eq\f(1,p)”或“eq\f(1,V)－p”)圖像，是一條傾斜的直線。(3)正確做出圖像如圖(坐標(biāo)軸所表示物理量未標(biāo)出)，與縱軸的交點(diǎn)坐標(biāo)值為b，斜率為k，可求得種子的總體積表達(dá)式為_b＋V0__。解析：(1)波意耳定律成立的前提是等溫且質(zhì)量肯定，試驗(yàn)要求在等溫條件和容器氣密性良好的狀況下操作，故A、B正確；波意耳定律成立的前提是等溫且質(zhì)量肯定，單位可以不用國(guó)際單位，故C錯(cuò)誤；故選AB。(2)圖像與縱坐標(biāo)有交點(diǎn)，所以應(yīng)作V－eq\f(1,p)圖像。(3)依據(jù)肯定質(zhì)量的志向氣體的狀態(tài)方程可知p(V＋V0－V種)＝C，變形可知V＝eq\f(C,p)－V0＋V種，依據(jù)圖像截距可知－V0＋V種＝b，解得V種＝b＋V0。實(shí)力提升練一、選擇題1．(2024·江蘇省南通中學(xué)高二?？茧A段練習(xí))如圖甲所示，用傳感器探究氣體等溫變更的規(guī)律，探討對(duì)象是注射器中的空氣柱。氣體壓強(qiáng)傳感器通過塑料管與注射器相連，可以測(cè)得氣體的壓強(qiáng)p。由注射器壁上的刻度可以讀出氣體的體積V，由于沒有考慮注射器與壓強(qiáng)傳感器連接部位氣體的體積，作出的eq\f(1,p)－V圖像如圖乙所示。橫坐標(biāo)每一格代表1mL，縱坐標(biāo)每一小格代表1.5×10－6(Pa－1)。則連接部位氣體的體積為(B)A．1mL B．2mLC．3mL D．4mL解析：設(shè)連接部位氣體的體積為V0，依據(jù)玻意耳定律可得p(V＋V0)＝C，可得eq\f(1,p)＝eq\f(V＋V0,C)，由eq\f(1,p)－V圖像可知，當(dāng)eq\f(1,p)＝0時(shí)，V＝－2mL，代入可解得V0＝2mL，故選B。2．探究氣體等溫變更規(guī)律的試驗(yàn)裝置，如圖所示。空氣柱的長(zhǎng)度由刻度尺讀取、氣體的壓強(qiáng)通過柱塞與注射器內(nèi)空氣柱相連的壓力表讀取。為得到氣體的壓強(qiáng)與體積關(guān)系，下列做法正確的是(B)A．柱塞上涂油是為了減小摩擦力B．變更氣體體積應(yīng)緩慢推拉柱塞C．推拉柱塞時(shí)可用手握住注射器D．試驗(yàn)前應(yīng)測(cè)得柱塞受到的重力解析：柱塞上涂油是為了防止漏氣，并不是為了減小摩擦力，A錯(cuò)誤；試驗(yàn)中為了使氣體能夠做等溫變更，變更氣體體積應(yīng)緩慢推拉柱塞，B正確；用手握住注射器，會(huì)使氣體溫度變高，C錯(cuò)誤；試驗(yàn)前應(yīng)測(cè)量柱塞的橫截面積，并不是測(cè)量重力，這樣才能得到空氣柱的體積，D錯(cuò)誤。故選B。3．(2024·南京高二期末)用圖示裝置探究氣體做等溫變更的規(guī)律，將肯定質(zhì)量的空氣封閉在導(dǎo)熱性能良好的注射器內(nèi)，注射器與壓強(qiáng)傳感器相連。試驗(yàn)中(C)A．活塞涂潤(rùn)滑油可減小摩擦，便于氣體壓強(qiáng)的測(cè)量B．注射器內(nèi)裝入少量空氣進(jìn)行試驗(yàn)，可以減小試驗(yàn)誤差C．0℃和20℃環(huán)境下完成試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)論沒有影響D．外界大氣壓強(qiáng)發(fā)生變更，會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)論解析：試驗(yàn)之前，在注射器的內(nèi)壁和活塞之間涂一些潤(rùn)滑油，除了可以減小兩者之間的摩擦之外，主要作用是提高活塞密封性，防止漏氣，與氣體壓強(qiáng)的測(cè)量無關(guān)，A錯(cuò)誤；被封氣體體積越小，壓縮氣體時(shí)體積的變更量越小，會(huì)造成更大的試驗(yàn)誤差，B錯(cuò)誤；試驗(yàn)探究氣體做等溫變更的規(guī)律，在溫度肯定時(shí)，氣體的壓強(qiáng)和體積成反比，與環(huán)境溫度的凹凸無關(guān)，C正確；壓強(qiáng)傳感器測(cè)量的是被封氣體的壓強(qiáng)，與外界大氣壓強(qiáng)無關(guān)，故外界大氣壓強(qiáng)發(fā)生變更，不會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)論，D錯(cuò)誤。故選C。4．(多選)(2024·浙江高三校聯(lián)考期中)在“用DIS探討溫度不變時(shí)氣體的壓強(qiáng)跟體積的關(guān)系”試驗(yàn)時(shí)，緩慢推動(dòng)活塞，注射器內(nèi)空氣體積漸漸減小，多次測(cè)量得到注射器內(nèi)氣體壓強(qiáng)p、體積V變更的p－V圖線，如圖所示(其中實(shí)線是一條雙曲線，虛線為試驗(yàn)所得圖線，試驗(yàn)過程中環(huán)境溫度保持不變)，發(fā)覺該圖線與玻意耳定律明顯不合，造成這一現(xiàn)象的可能緣由是(AB)A．試驗(yàn)時(shí)用手握住注射器B．試驗(yàn)時(shí)快速推動(dòng)活塞C．注射器沒有保持水平D．推動(dòng)活塞過程中有氣體泄漏解析：由圖像的特點(diǎn)可知壓縮氣體過程中p與V的乘積增大，所以造成這一現(xiàn)象的緣由可能是試驗(yàn)時(shí)用手握住注射器或試驗(yàn)時(shí)快速推動(dòng)活塞，導(dǎo)致溫度上升。故選AB。二、非選擇題5．(2024·濰坊市高二期末)利用圖甲所示試驗(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)封閉肯定質(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和氣體體積(注射器的示數(shù)V)，逐次增加砝碼的個(gè)數(shù)，采集多組數(shù)據(jù)并作出V－eq\f(1,p)擬合圖像。(1)下列說法正確的是_C__；A．試驗(yàn)中須要測(cè)量注射器的橫截面積B．試驗(yàn)中未稱量托盤的質(zhì)量，會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響C．試驗(yàn)過程中，不能手握注射器(2)某同學(xué)依據(jù)上述試驗(yàn)方案完成試驗(yàn)，獲得如圖乙所示V－eq\f(1,p)擬合圖像，圖中的直線不過坐標(biāo)原點(diǎn)，出現(xiàn)這種狀況的緣由是_沒有計(jì)算塑料管與壓強(qiáng)傳感器相連部分氣體的體積__；(3)在某次試驗(yàn)中，小明同學(xué)分別在室內(nèi)和室外對(duì)同一志向氣體進(jìn)行了試驗(yàn)，其中虛線和實(shí)線分別為在室外和室內(nèi)試驗(yàn)得到的p－V圖線(圖線為雙曲線)。已知室內(nèi)溫度高于室外溫度，則通過試驗(yàn)繪制出的p－V圖線可能為圖丙中的_D__。解析：(1)由于氣體的體積與長(zhǎng)度成正