2025高考物理总复习实验探究等温情况下一定质量的气体压强与体积的关系

第7讲实验探究等温情况下一定质量的气体压强与体积的关系高考总复习2025强基础固本增分研考点精准突破目录索引强基础固本增分√√×√研考点精准突破考点一教材原型实验典题1

如图所示,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一连接起来;②移动活塞至某一位置,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)(多选)关于本实验的基本要求,下列说法正确的是

(填选项前的字母)。

A.移动活塞时应缓慢一些B.封闭气体的注射器应密封良好C.必须测出注射器内封闭气体的质量(2)为了能直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系,应作出

(选填“p-V”或“p-”)图像。对图线进行分析,如果在误差允许范围内该图线是一条

线,就说明一定质量的气体在温度不变时,其压强与体积成反比。

AB过原点的倾斜直

(3)(多选)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

(选填选项的字母)。

AC解析

(1)移动活塞时应缓慢一些,以保证气体的温度不变,选项A正确;封闭气体的注射器应密封良好,要保证气体的质量不变,选项B正确;不需要测出注射器内封闭气体的质量,选项C错误。(2)根据pV=C可知p=,则为了能直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系,应作出p-图像。对图线进行分析,如果在误差允许范围内该图线是一条过原点的倾斜直线,就说明一定质量的气体在温度不变时,其压强与体积成反比。思维点拨

控制实验条件,密封住一定质量气体,保证气体温度不变的条件下,测得p、V值,画出p-图像分析得结论。规律方法

在探究两个成反比的物理量间的关系时,如果直接作出的两个物理量的关系图像是曲线,则不能说明两个物理量成反比,这时我们可以转化成探究这个物理量与另一个物理量倒数的关系图像,如果这个物理量与另一个物理量倒数的关系图像是过原点的倾斜直线,则说明这两个物理量成反比。典题2

某实验小组用如图甲所示实验装置来探究一定质量的气体发生等温变化遵循的规律。(1)关于该实验,下列说法正确的是

。

A.实验前应将注射器内的空气完全排出B.空气柱体积变化应尽可能快些C.空气柱的压强随体积的减小而减小D.作出p-图像可以直观反映出p与V的关系D(2)为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律,他们进行了两次实验,得到的p-V图像如图乙所示,由图可知两次实验气体的温度大小关系为T1

(选填“<”“=”或“>”)T2。

(3)另一小组根据实验数据作出的V-图像如图丙所示,若他们的实验操作无误,图线不过原点的原因可能是

。

>见解析(4)小明所在的小组测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后,以p为纵坐标,为横坐标,在坐标系中描点作图;不断压缩气体,由测得数据发现p与V的乘积值越来越小,则用上述方法作出的图像应为图丁中的

(选填“①”或“②”),出现该现象的原因可能是

。

丁②漏气解析

(1)实验是以注射器内的空气为研究对象,所以实验前注射器内的空气不能完全排出,故A错误;空气柱的体积变化不能太快,要缓慢移动柱塞保证气体温度不变,故B错误;气体发生等温变化,空气柱的压强随体积的减小而增大,故C错误;p-图像中等温线是一条倾斜的直线,作出p-图像可以直观反映出p与V的关系,故D正确。(2)在p-V图像中,离坐标原点越远的等温线温度越高,故T1>T2。(3)图线不过原点的原因可能是实验测量的气体的体积小于实际的封闭气体的体积,结合实验的器材可知,实验时未考虑注射器前端与橡胶套连接处的气体体积。(4)由

图像的斜率为k=CT,则温度相同时,质量越小,常数C越小,则图像的斜率越小,图像将向下弯曲,图②是小明组所绘,出现这种情况的原因是漏气。考点二实验的改进和创新典题3(2023山东卷)利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上,注射器内封闭一定质量的空气,下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定一托盘,托盘中放入砝码,待气体状态稳定后,记录气体压强p和体积V(等于注射器示数V0与塑料管容积ΔV之和)。逐次增加砝码质量,采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示。甲回答以下问题:(1)在实验误差允许范围内,图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线,说明在等温情况下,一定质量的气体

。

A.p与V成正比B.p与

成正比(2)若气体被压缩到V=10.0mL,由图乙可读出封闭气体压强为

Pa(保留3位有效数字)。

(3)某组同学进行实验时,一同学在记录数据时漏掉了ΔV,则在计算pV乘积时,他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随p的增大而

(选填“增大”或“减小”)。

乙B2.04×105

增大

(3)p增大时,pΔV增大,故记录数据时漏掉了ΔV,则在计算pV乘积时,他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随p的增大而增大。典题4(2024福建宁德第一中学校考一模)在“探究气体等温变化的规律”实验中,实验装置如图甲所示。用注射器封闭一定质量的空气,连接到气体压强传感器上,用传感器测量封闭气体的压强,用注射器刻度读出气体体积。甲(1)多次改变封闭气体的体积,测量出不同体积时气体的压强,用电脑记录下来,并生成p-V图像如图乙所示,由图乙可猜测p与V可能

(选填“成正比”“成反比”或“不成比例”)

乙成反比(2)实验完成后,某同学作出的图像如图丙所示(其中实线为实验所得,虚线为参考双曲线的一支),造成这一现象的原因可能是

。

A.操作实验时用手握住注射器B.实验时环境温度降低了C.注射器内气体向外泄漏D.有气体