2025高考物理复习探究气体等温变化的规律课件教案练习题

第十五章热学实验二十探究气体等温变化的规律基础梳理夯根基考点研析提能力内容索引课时测评基础梳理夯根基一、实验目的探究在温度不变的条件下一定质量的气体的压强与体积的关系。二、实验器材带铁夹的铁架台、注射器、柱塞(与压力表密封连接)、压力表、橡胶套、刻度尺。三、实验步骤与操作1．如图甲所示组装实验器材。2．注射器两端有柱塞和橡胶套，管内密封一段空气柱，这段空气柱就是我们的研究对象。在实验过程中，我们可以近似认为空气柱的质量和温度不变。

3．用手把柱塞向下压，选取几个位置，同时读出刻度尺读数与压力表读数，记录数据。4．用手把柱塞向上拉，选取几个位置，同时读出刻度尺读数与压强，记录数据，计算出气体体积，也可以直接用刻度尺读数作为空气柱体积。5．以压强p为纵坐标，以体积的倒数

为横坐标，把以上各组数据在坐标系中描点，观察图像，进一步确定p与

的关系。四、数据记录与处理1．设计表格记录数据空气柱高度d/cm

空气柱体积V/mL

压强p(×105Pa)

/mL－1

2．根据数据绘制p-图像(如图乙所示)。3．实验结论在温度不变的条件下，一定质量的理想气体，气体压强与体积成反比。五、注意事项

1．适用条件是温度保持不变，所以操作要缓慢，才能保证温度不变。2．要等到示数稳定之后，再去读数。3．研究对象为一定质量的气体，要防止漏气。返回考点研析提能力类型一教材原型实验

在利用特制的注射器做“探究气体等温变化的规律”实验中，某小组同学通过上拉或下压柱塞得到了a、b、c、d四组实验数据，如图是压力表记录b组数据时的状态，通过记录对应的四个封闭气柱的长度值L(L单位：cm)算出体积，四组实验数据如下表。例1次数abcd压强p(×105Pa)0.8

1.61.9体积V(cm3)86.44.03.4

体积的倒数(cm－3)0.1250.1560.250.294(1)实验研究的对象是__________________，实验中应保持不变的参量是_____和______________。实验研究的对象是注射器内密闭的气体，保持不变的参量是温度和密闭气体的质量。注射器内密闭的气体温度密闭气体的质量(2)实验中为了控制该参量不变，下列采取的主要措施比较合理的是________。A．在柱塞上涂上润滑油，保持良好的封闭性B．推动柱塞时要缓慢C．不要用手直接握住注射器密闭气体的部分D．实验前注射器内要吸入尽量多的空气√√√柱塞和针筒之间涂上润滑油，可以减小摩擦、防止漏气，保证气体质量不变。缓慢推动柱塞、不要用手直接握住注射器密闭气体的部分，可以保证气体的温度不变，故A、B、C正确，D错误。(3)实验数据b对应的压强应为____×105Pa，根据上表数据作出的p-图像，可得出实验结论：质量一定的理想气体，____________________________。1.0温度不变时，压强与体积成反比pb＝

×0.8×105Pa＝1.0×105Pa，实验数据b对应的压强为1.0×105Pa，作出的p-图线为一条过原点的直线，可得出结论：质量一定的理想气体，温度不变时，压强与体积成反比。(2023·江西抚州模拟)用气体压强传感器做“探究气体等温变化的规律”实验，实验装置如图甲所示。(1)关于该实验下列说法正确的是___________。A．为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油B．为方便推拉柱塞，应用手握住注射器C．为节约时间，实验时应快速推拉柱塞和读取数据D．实验中气体的压强和体积都可以通过数据采集器获得例2√在柱塞与注射器壁间涂上润滑油，可以保证封闭气体的气密性，A正确；用手握住注射器，会使气体温度升高，不符合实验要求，B错误；应缓慢推拉柱塞和读取数据，C错误；只有压强可以通过数据采集器采集，D错误。故选A。(2)A组同学在操作规范、不漏气的前提下，测得多组压强p和体积V的数据并作出V-图线，发现图线不通过坐标原点，如图乙所示；图中纵截距的物理含义是________________________；实验中出现的误差属于___________(选填“系统误差”或“偶然误差”)。胶管内气体体积的相反数系统误差设胶管内气体体积为ΔV，根据玻意耳定律有p＝C，解得V＝

－ΔV，造成图线不过原点的原因是由于胶管内存在气体，题图乙中纵截距的物理含义是胶管内气体体积的相反数，该误差属于系统误差。(3)A组同学利用所得实验数据作出的p-图线应该是___________。被封闭气体的初始体积为V0＋ΔV，压强为p0，末状态的体积为V＋ΔV，根据玻意耳定律得

，解得p＝

，可知V越小，

越大，随着V减小，压强趋近于某一值。故选B。√(4)B组同学测得多组压强p和体积V的数据后，在p-坐标平面上描点作图，因压缩气体过程中注射器漏气，则作出的图线应为图丙中的____(选填“①”或“②”)。由于存在漏气，则pV减小，故图线应为②。②对点练．(2023·江西丰城开学考试)如图甲所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，操作步骤如下：①在注射器内用活塞封闭一定质量的气体，将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐次连接起来；②缓慢移动活塞至某位置，待示数稳定后记录此时注射器内封闭气体的体积V1和由计算机显示的气体压强值p1；③重复上述步骤②，多次测量并记录；④根据记录的数据，作出相应图像，分析得出结论。(1)实验过程中，下列说法正确的________；A．推拉活塞时，动作要快，以免气体进入或漏出B．活塞移至某位置时，应迅速记录此时注射器内气柱的长度和气体的压强值C．推拉活塞时，手不可以握住注射器气体部分√推拉活塞时，动作要缓慢，以免气体温度发生变化，A错误；活塞移至某位置时，要等稳定后记录此时注射器内气柱的长度和气体的压强值，B错误；推拉活塞时，手不可以握住注射器气体部分，以免气体的温度发生变化，C正确。故选C。(2)某同学测出了注射器内封闭气体的几组压强p和体积V的值后，以p为纵轴、

为横轴，画出图像如图乙所示，则产生的可能原因是________。A．实验过程中气体温度升高B．实验过程中气体温度降低C．实验过程中有漏气现象√根据p＝CT·，由题图乙可知，图像的斜率变大，则实验过程中气体温度升高，会引起斜率变大，A正确，B错误；实验过程中有漏气现象，则质量减小，则斜率减小，C错误。故选A。(3)在不同温度环境下，另一位同学重复了上述实验，实验操作和数据处理均正确。环境温度分别为T1、T2，且T1＞T2。在如图所示的四幅图中，可能正确反映相关物理量之间关系的是________(选填选项前的字母)。√√在p-V图像中，根据pV＝CT可知，离原点越远的等温线对应的温度越高，故A图错误，B图正确；根据pV＝CT，可得p＝CT·，则p-图像中，斜率越大则温度越高，故C图正确，D图错误。(4)在相同温度环境下，不同小组的同学均按正确的实验操作和数据处理的方法完成了实验，并在相同坐标度的情况下画出了压强与体积的关系图线，如图丙、丁所示。对于两组的图线并不相同的结果，他们请教了老师，老师的解释是由于他们选取的气体质量不同。若4个小组所选择的研究对象的质量分别是①m1、②m2、③m3和④m4，则由图可知它们的大小关系是m1_____m2；m3______m4(选填“大于”或“小于”)。大于大于在p-V图像中，根据pV＝CT(常量C与质量成正比)可知，温度相同时，距离原点越远的曲线对应的质量越大，可知m1大于m2；根据p＝CT·，则p-图像中，温度相同时，斜率越大则质量越大，则m3大于m4。类型二拓展创新实验

某同学通过图甲所示的实验装置，利用玻意耳定律来测定一颗形状不规则的石子的体积。实验步骤：①将石块装进注射器，插入活塞，再将注射器通过软管与传感器A连接；②移动活塞，通过活塞所在的刻度读取了多组气体体积的V，同时记录对应的传感器数据；③建立直角坐标系。例3(1)在实验操作中，下列说法正确的是：________；A．图甲中，传感器A为压强传感器B．在步骤①中，将注射器与传感器A连接前，应把注射器活塞移至注射器最右端位置C．操作中，不可用手握住注射器封闭气体部分，是为了保持封闭气体的温度不变D．若实验过程中不慎将活塞拔出针筒，应立即将活塞插入注射器继续实验√√该气体发生等温变化，从注射器的刻度上读出体积，因此传感器A为压强传感器，故A正确；在步骤①中，将注射器与传感器A连接前，应使注射器封住一定量的气体，因此不必将活塞移至注射器最右端，故B错误；操作中，不可用手握住注射器封闭气体部分，是为了保持封闭气体的温度不变，故C正确；若实验过程中不慎将活塞拔出针筒，气体的质量发生变化，因此以上数据全部作废，应重新做实验，D错误。(2)为了在坐标系中获得直线图像，若取y轴为V，则x轴为___(选填“”或“p”)；作出图像为一条直线，根据玻意耳定律pV＝C，因此x轴应为

。(3)选择合适的坐标后，该同学通过描点作图，得到如图乙所示图像，若不考虑传感器和注射器连接处的软管容积带来的误差，则石块的体积为___；若考虑该误差影响，测得软管容积为V0，则石块的体积为______。bb＋V0设石子体积为V1，对一定量的气体，根据玻意耳定律可得p(V

－V1)＝C整理得V＝

＋V1因此可得V1

＝b若软管容积为V0不能忽略，则表达式为p(V＋

V0－V1)＝C整理得V＝

＋V1－V0可知V1－V0＝b故V1＝b＋V0。创新点评1．实验原理的创新：通过本实验测石块的体积。2．实验器材的创新：用压强传感器测压强，减小实验误差。

对点练．(2023·上海虹口二模)运用玻意耳定律可以测量小晶体的密度，实验步骤如下：Ⅰ.取适量小晶体，用天平测出其质量，然后将小晶体装入注射器内；Ⅱ.缓慢推动活塞至某一位置，记录活塞所在位置的容积刻度V1，通过压强传感器、数据采集器从计算机上读取此时气体的压强p1；Ⅲ.重复步骤Ⅱ，记录活塞在另一位置的容积刻度V2和读取相应的气体的压强p2；Ⅳ.处理记录的数据，算出小晶体的密度。测量次数物理量1234p(×105Pa)0.771.001.251.69V(×10－5m3)1.201.000.850.69(1)为了减小实验误差，现采用作直线图线的方法来处理表格中的实验数据。按此要求，方格图的纵坐标应标明的物理量是V，横坐标则应标明__，根据表格数据在方格图中画出相应图线；根据玻意耳定律pV＝C，可知要作直线图，则作V-图像，图像如图所示。答案：见解析图(2)如果图线的斜率用k表示，则注射器内小晶体的体积V0与容积刻度V、气体的压强p的关系表达式为V0＝_____；注射器中的气体发生的是等温变化，根据玻意耳定律pV＝C，可知气体体积趋向于0时，p趋向于无穷大。从图像知，纵轴截距表示固体的体积，故有k＝

＝p(V－V0)，解得V0＝V－

。(3)实验测得这些小晶体的质量为6.48×10－3kg，则小晶体的密度大小为________kg/m3。由(2)得，小晶体的体积V0≈0.27×10－5m3小晶体的密度为ρ＝

kg/m3＝2.4×103kg/m3。2.4×103返回课时测评1．(15分)(2024·北京西城模拟)某同学用如图甲所示的装置探究气体等温变化的规律。在橡胶套和柱塞间封闭着一段空气柱，空气柱的长度L可以从刻度尺读取，空气柱的压强p可以从与空气柱相连的压力表读取。缓慢地向下压或向上拉柱塞，保持空气柱的温度不变，测量空气柱的长度及对应的压强，得到如图乙所示的p-L图像。(1)为了更直观地处理数据，将图乙化曲为直，绘制了如图丙所示的拟合直线，则图丙的横坐标为____(选填“”、“”、“”或“L2”)。根据理想气体状态方程有

＝CV＝SL可得p＝

。(2)本实验探究的是气体等温变化时压强p与体积V变化的规律，但测量时却测量了空气柱的长度L，用L代替V的理由是_________。A．空气柱的横截面积S恒定B．空气柱的温度恒定C．空气柱的压强恒定√气体的体积V＝SL，其中S为空气柱的横截面积，由于空气柱的横截面积S不变，所以用L代替V。故选A。(3)根据实验数据，得出的结论为_________。A．一定量的气体等温变化时，压强与体积成正比B．一定量的气体等温变化时，压强与体积成反比C．一定量的气体等容变化时，压强与温度成正比D．一定量的气体等容变化时，压强与温度成反比√根据实验数据，得出的结论为一定量的气体等温变化时，压强与体积成反比。故选B。2．(15分)(1)如图甲所示，用一个带有刻度的注射器及计算机辅助系统来探究气体压强与体积的关系，实验中所研究的对象是______________________，应保持不变的物理量是______和___________，它的体积可从___________直接读出，它的压强由图中的压强传感器等计算机辅助系统得到。实验中所研究的对象是封闭在注射器内的气体；实验的条件是温度不变、气体质量一定，研究气体压强和体积的关系，体积可从注射器刻度直接读出。封闭在注射器内的温度气体气体质量注射器刻度(2)某同学在做“气体的压强与体积的关系”实验中，测得的实验数据在计算机屏幕上显示如下表所示，仔细观察“p·V”一栏中的数值，发现越来越小，造成这一现象的可能原因是___________。A．实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力越来越大B．实验时环境温度升高了C．实验时外界大气压强发生了变化D．实验时注射器内的气体向外发生了泄漏√序号V/mLp/(×105Pa)p·V/(×105Pa·mL)120.01.001020.020218.01.095219.714316.01.231319.701414.01.403019.642512.01.635119.621实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力不断增大，不会影响气压与体积，故A错误；实验时环境温度升高了，根据理想气体状态方程

＝C，可知pV乘积变大，故B错误；封闭气体压强与外界大气压强无关，故C错误；实验时若注射器内的气体向外发生了泄漏，根据理想气体状态方程

＝C，常量C与质量有关，C变小，则pV乘积减小，故D正