新高考物理一輪復(fù)習(xí)重難點(diǎn)練習(xí)實(shí)驗(yàn)19 探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系（原卷版）

實(shí)驗(yàn)19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.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)．1．實(shí)驗(yàn)器材：注射器、橡膠套、壓力表(如圖所示)2．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取空氣的壓強(qiáng)p可以從儀器上方的壓力表讀出，空氣柱的長(zhǎng)度l可以在玻璃管側(cè)的刻度尺上讀出，空氣柱的長(zhǎng)度l與橫截面積S的乘積就是它的體積V.把柱塞緩慢地向下壓或向上拉，讀出空氣柱的長(zhǎng)度與壓強(qiáng)的幾組數(shù)據(jù)．3．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理在等溫過程中，氣體的壓強(qiáng)和體積的關(guān)系在p－V圖像中呈現(xiàn)為雙曲線的一支，如圖甲所示．處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，要通過變換，即畫p－eq\f(1,V)圖像，把雙曲線變?yōu)橹本€，說(shuō)明p和V成反比，如圖乙所示．這是科學(xué)研究中常用的數(shù)據(jù)處理的方法，因?yàn)橐淮魏瘮?shù)反映的物理規(guī)律比較直接，容易得出相關(guān)的對(duì)實(shí)驗(yàn)研究有用的參數(shù)．4．實(shí)驗(yàn)結(jié)論一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)p與體積V成反比，所以p－V圖線是雙曲線的一支，但不同溫度下的圖線是不同的．如圖是一定質(zhì)量的氣體分別在T1、T2溫度下等溫變化的p－V圖線，其中溫度較高的是T2.5．注意事項(xiàng)(1)本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用控制變量法，探究在氣體質(zhì)量和溫度不變的情況下(即等溫過程)，氣體的壓強(qiáng)和體積的關(guān)系．(2)為保證等溫變化，實(shí)驗(yàn)過程中不要用手握住注射器有氣體的部位．同時(shí)，改變體積過程應(yīng)緩慢，以免影響密閉氣體的溫度．為保證氣體密閉，應(yīng)在活塞與注射器內(nèi)壁間涂上潤(rùn)滑油，注射器內(nèi)外氣體的壓強(qiáng)差不宜過大．【典例1】（2022·全國(guó)·高三課時(shí)練習(xí)）某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)利用如圖甲所示的裝置探究氣體等溫變化的規(guī)律，注射器中密封了一定質(zhì)量的氣體。（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，為判斷氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系，________（選填“需要”或“不需要”）測(cè)出空氣柱的橫截面積。（2）測(cè)得多組空氣柱的壓強(qiáng)p和體積V的數(shù)據(jù)后，為直觀反映壓強(qiáng)與體積之間的關(guān)系，若以p為縱坐標(biāo)，則應(yīng)以________為橫坐標(biāo)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)作圖，作出的圖線如圖乙所示。（3）實(shí)驗(yàn)過程中，下列操作正確的是________。A．改變氣體體積時(shí)應(yīng)快速推拉活塞B．推拉活塞時(shí)，手不能握住注射器含有氣體的部分C．實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先利用天平測(cè)量出注射器活塞及壓力表的總質(zhì)量（4）為能更準(zhǔn)確地測(cè)出氣體的壓強(qiáng)，某同學(xué)直接用軟管連通注射器和另一壓強(qiáng)傳感器（測(cè)量壓強(qiáng)更準(zhǔn)確），如圖丁所示。用（2）中方法作出的圖線如圖丙所示，而該圖線不過原點(diǎn)，為減小這一實(shí)驗(yàn)誤差，請(qǐng)寫出一條改進(jìn)建議：________?！镜淅?】（2022·上海市楊浦高級(jí)中學(xué)模擬預(yù)測(cè)）如圖（a）是研究一定質(zhì)量的氣體在體積不變的時(shí)候，其壓強(qiáng)與溫度關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置。與壓強(qiáng)傳感器相連的試管內(nèi)裝有密閉的空氣和溫度傳感器的熱敏元件。將試管放在大燒杯的涼水中，逐次加入熱水并攪拌，通過計(jì)算機(jī)記錄并處理數(shù)據(jù)。（1）開始實(shí)驗(yàn)時(shí)，壓強(qiáng)傳感器__________（選填“需要”或者“不需要”）調(diào)零；（2）計(jì)算機(jī)屏幕顯示如圖（b）的壓強(qiáng)p與攝氏溫度t的關(guān)系圖像，圖線與p軸的交點(diǎn)I為____________________的壓強(qiáng)。另一組同學(xué)在相同環(huán)境下采用不同容積的試管做實(shí)驗(yàn)，獲得的SKIPIF1<0關(guān)系圖像與圖（b）相比，兩組圖像的斜率__________（選填“相同”或“不同”），且都經(jīng)過圖（b）中的__________點(diǎn)；（3）溫度傳感器中的熱敏元件用金屬鉑制成，在SKIPIF1<0范圍內(nèi)其電阻值SKIPIF1<0隨溫度t變化的線性關(guān)系如圖（c）所示。溫度傳感器的測(cè)溫原理是通過測(cè)量與電阻值成正比、比例系數(shù)為k的電壓值U來(lái)顯示溫度值，則SKIPIF1<0____________________?！镜淅?】（2022·上海嘉定·二模）用如圖甲所示的裝置研究“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)，操作步驟如下：①將壓強(qiáng)傳感器調(diào)零；②在活塞上均勻涂抹潤(rùn)滑油，把活塞移至注射器適當(dāng)刻度處；③逐一連接注射器、壓強(qiáng)傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)；④推動(dòng)活塞，記錄多組注射器內(nèi)氣體的體積V，以及相應(yīng)的壓強(qiáng)傳感器示數(shù)p。（1）請(qǐng)改正以上步驟中的不妥之處：__________；（2）實(shí)驗(yàn)操作中，活塞上均勻涂抹潤(rùn)滑油，主要目的是為了__________；推動(dòng)活塞時(shí)要緩慢，原因是_______；（3）圖乙給出的是一次標(biāo)準(zhǔn)、正確實(shí)驗(yàn)操作得到的p-V圖像，小明在操作過程中，誤將手一直握住注射器的筒壁，猜想小明實(shí)驗(yàn)可能得到的p-V圖像，并在圖中用虛線畫出_______；（4）小明注意操作細(xì)節(jié)后重新實(shí)驗(yàn)，作出p-V圖像，如圖乙所示，能否根據(jù)繪制的圖線直接得到氣體壓強(qiáng)和體積的關(guān)系？如果能，請(qǐng)說(shuō)明是什么關(guān)系；如果不能，請(qǐng)簡(jiǎn)單說(shuō)明處理方法。_________?！镜淅?】（2022·北京·101中學(xué)三模）用如圖裝置驗(yàn)證等溫狀態(tài)下氣體的實(shí)驗(yàn)定律，已知壓力表通過細(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。（1）甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)中，測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示，仔細(xì)觀察“SKIPIF1<0”一欄中的數(shù)值，發(fā)現(xiàn)越來(lái)越小，造成這一現(xiàn)象的可能原因是______；序號(hào)V（mL）p（×105Pa）SKIPIF1<0（×105Pa·mL）120.01.001020.020218.01.095219.714316.01.231319.701414.01.403019.642512.01.635119.621A．推動(dòng)活塞時(shí)，動(dòng)作過快B．實(shí)驗(yàn)時(shí)外界大氣壓強(qiáng)發(fā)生了變化C．實(shí)驗(yàn)時(shí)注射器內(nèi)的氣體向外發(fā)生了泄漏（2）乙同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中操作規(guī)范，讀數(shù)正確，經(jīng)描點(diǎn)連線得V?SKIPIF1<0圖，圖像是一條傾斜直線，分析其未過坐標(biāo)原點(diǎn)的最可能的原因______________?！镜淅?】（2022·海南·模擬預(yù)測(cè)）（1）某同學(xué)應(yīng)用如圖1所示的裝置做“探究氣體等溫變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)了如下的實(shí)驗(yàn)步驟，其中有錯(cuò)誤的步驟是______（填步驟前的數(shù)字序號(hào)）．①利用注射器選取一段空氣柱為研究對(duì)象，保持氣體的質(zhì)量和溫度不變．②把柱塞快速地向下壓或向上拉，讀取空氣柱的長(zhǎng)度l（可得到空氣柱體積V）與壓強(qiáng)p的幾組數(shù)據(jù)．③作出SKIPIF1<0圖像。④改變空氣柱或環(huán)境溫度，重復(fù)實(shí)驗(yàn)。若圖像中的各點(diǎn)位于過原點(diǎn)的同一條直線上，說(shuō)明一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)與體積成_______（填“正比”或“反比”）。圖2是該同學(xué)在不同環(huán)境溫度下，對(duì)同一段空氣柱實(shí)驗(yàn)，得出的兩條等溫線a和b，對(duì)應(yīng)的溫度分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0，則SKIPIF1<0_______SKIPIF1<0（填“>”“=”或“<”）?！镜淅?】（2022·全國(guó)·高三課時(shí)練習(xí)）下圖為某同學(xué)做“用SKIPIF1<0研究溫度不變時(shí)氣體的壓強(qiáng)跟體積的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)示意圖，緩慢推動(dòng)活塞，在使注射器內(nèi)空氣體積逐漸減小的過程中，多次從注射器的刻度上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，計(jì)算機(jī)屏幕上顯示出如圖所示的SKIPIF1<0圖線（其中實(shí)線是實(shí)驗(yàn)所得圖線，虛線為一根參考雙曲線）。（1）在實(shí)驗(yàn)操作過程中，要采取以下做法：______________是為了保證實(shí)驗(yàn)的恒溫條件。（填入相應(yīng)的字母代號(hào)）A．用橡皮帽堵住注射器的小孔

B．移動(dòng)活塞要緩慢C．實(shí)驗(yàn)時(shí)，不要用手握注射器

D．在注射器活塞一周涂潤(rùn)滑油（2）仔細(xì)觀察不難發(fā)現(xiàn)，該圖線與玻意耳定律不夠吻合，造成這一