2025高考物理步步高同步练习选修3第二章　气体、固体和液体温度和温标含答案

2025高考物理步步高同步练习选修3第二章气体、固体和液体1温度和温标[学习目标]1.知道系统的状态参量及平衡态.2.明确温度的概念，知道热平衡定律及其与温度的关系.3.了解温度计的原理，知道热力学温度与摄氏温度的换算关系．一、状态参量与平衡态1．热力学系统和外界(1)热力学系统：由大量分子组成的系统叫作热力学系统，简称系统．(2)外界：系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称外界．2．状态参量：用来确定系统的状态的物理量．常用的状态参量有体积V、压强p、温度T等．3．平衡态：在没有外界影响的情况下，只要经过足够长的时间，系统内各部分的状态参量能够达到稳定状态．二、热平衡与温度1．热平衡：两个相互接触的热力学系统，经过一段时间，各自的状态参量不再变化，说明两个系统达到了平衡，这种平衡叫作热平衡．2．热平衡定律：如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡．3．温度：热平衡中，表征“共同的热学性质”的物理量．4．热平衡的性质：达到热平衡的系统都具有相同的温度．三、温度计与温标1．确定一个温标的方法(1)选择一种测温物质．(2)了解测温物质用以测温的某种性质．(3)确定温度的零点和分度的方法．2．热力学温度T与摄氏温度t(1)摄氏温标：一种常用的表示温度的方法．规定标准大气压下冰的熔点为0℃，水的沸点为100℃，把玻璃管上0℃刻度和100℃刻度之间均匀分成100等份，每份算作1℃.(2)热力学温标：现代科学中常用的表示温度的方法．热力学温标表示的温度叫作热力学温度．用符号T表示，单位是开尔文，简称开，符号为K.(3)摄氏温度与热力学温度的关系为T＝t＋273.15K.1．判断下列说法的正误．(1)表示系统的状态参量常用的有体积、压强和温度等．(√)(2)两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的热量．(×)(3)温度计测温原理是热平衡定律．(√)(4)0℃的温度可以用热力学温度粗略地表示为273K．(√)2．(1)两个系统具有相同的时，即达到了热平衡．(2)北京时间2016年8月6日是第31届里约奥运会开幕的日子，中央电视台播报天气预报，里约的最高气温是38℃，它是K．我国在研究超导问题方面走在世界前列，我国科学家发现某种超导材料的临界温度是90K，它是℃.答案(1)温度(2)311.15－183.15一、状态参量与平衡态导学探究(1)在力学中，为了确定物体运动的状态，我们使用了物体的坐标和速度这两个物理量．在热学中如果我们要研究一箱气体的状态，需要哪些物理量呢？(2)如果系统与外界没有能量交换，该系统就达到平衡态了吗？答案(1)体积、压强和温度(2)不是知识深化1．热力学系统的状态参量(1)体积V：系统的几何参量，它可以确定系统的空间范围．(2)压强p：系统的力学参量，它可以描述系统的力学性质．(3)温度T：系统的热学参量，它可以确定系统的冷热程度．2．平衡态的理解(1)热力学的平衡态与力学的平衡态的意义不同，热力学的平衡态是一种动态平衡，组成系统的分子仍在不停地做无规则运动，只是分子运动的平均效果不随时间变化，表现为系统不受外界的影响，状态参量(压强、体积和温度)不随时间变化．(2)平衡态是一种理想情况，因为任何系统完全不受外界影响是不可能的．例1(2021·岳阳市高二月考)下列关于系统是否处于平衡态的说法正确的是()A．开空调2min内教室里的气体处于平衡态B．两个温度不同的物体相互接触，这两个物体组成的系统处于非平衡态C．0℃的冰水混合物放入1℃的环境中，冰水混合物处于平衡态D．压缩密闭容器中的空气，空气处于平衡态答案B解析开空调2min内教室里的气体温度要变化，故不是平衡态，A错误；两物体温度不同，接触后高温物体会向低温物体传热，是非平衡态，B正确；0℃的冰水混合物放入1℃的环境中，周围环境会向冰水混合物传热，不是平衡态，C错误；压缩密闭容器中的空气，要对空气做功，机械能转化为内能，不是平衡态，D错误．二、热平衡与温度导学探究(1)用手心握住体温计玻璃泡，观察到体温计的示数逐渐上升．当上升到36℃左右时，为什么不再上升？(2)当把它立即放入40℃的水中时，你又看到什么现象？为什么？答案(1)因为体温计与人体温度相同，即达到了热平衡．(2)体温计的示数继续上升，因为体温计玻璃泡的温度与水的温度不相同，没有达到热平衡．知识深化1．平衡态与热平衡的区别和联系平衡态热平衡区别研究对象一个系统两个接触的系统判断依据系统不受外界影响，状态参量不变两个系统的温度相同联系处于热平衡的两个系统都处于平衡态2.热平衡定律的意义决定两个系统是否达到了热平衡的最主要参量是温度．因为互为热平衡的物体具有相同的温度，所以在比较各物体的温度时，不需要将各物体直接接触，只需将温度计分别与各物体接触，即可比较温度的高低．3．热平衡与温度(1)对温度的理解①宏观上，表示物体的冷热程度．②微观上，反映分子热运动的剧烈程度．③一切达到热平衡的物体都具有相同的温度．(2)温度计的测温原理若物体与A处于热平衡，它同时也与B处于热平衡，则A的温度等于B的温度，这就是温度计用来测量温度的基本原理．例2(2021·宁夏吴忠中学高二期末)关于热平衡，下列说法不正确的是()A．系统甲与系统乙达到热平衡就是它们的温度达到相同的数值B．冷热程度相同的两系统处于热平衡状态C．量体温时温度计需和身体接触5分钟是为了让温度计跟身体达到热平衡D．标准状况下冰水混合物与0℃的水未达到热平衡答案D解析两系统达到热平衡时的标志是它们的温度相同，或者说它们的冷热程度相同，故A、B正确；量体温时温度计需和身体接触5分钟是为了让温度计跟身体达到热平衡，故C正确；标准状况下冰水混合物的温度为0℃，与0℃的水能达到热平衡，故D错误．例3(2021·芜湖市高二期末)下列有关热平衡的说法，正确的是()A．如果两个系统在某时刻处于热平衡，则这两个系统永远处于热平衡B．热平衡定律只能研究三个系统的问题C．如果两个系统彼此接触而不发生状态参量的变化，这两个系统又不受外界影响，那么这两个系统一定处于热平衡D．两个处于热平衡的系统，温度可以有微小的差别答案C解析处于热平衡的系统，如果受到外界的影响，状态参量会随之变化，温度也会变化，故A错误；热平衡定律对多个系统也适用，故B错误；如果两个系统彼此接触而状态参量不再变化，这两个系统又不受外界影响，那么这两个系统一定处于热平衡，故C正确；两个系统处于热平衡时，它们的温度一定相同，故D错误．三、温度计与温标导学探究(1)如图所示，伽利略温度计是利用玻璃管内封闭的气体作为测温物质制成的，当外界温度越高时，细管内的水柱越高吗？(2)如果气体的温度是1℃，也可以说气体的温度是多少K？如果气体的温度升高了1℃，也可以说气体的温度升高了多少K?答案(1)不是．由热胀冷缩可知，当外界温度越高时，气体膨胀越厉害，细管内的水柱越低．(2)274.151知识深化1．“温度”含义的两种说法(1)宏观角度：表示物体的冷热程度．(2)热平衡角度：两个处于热平衡的系统存在一个数值相等的物理量，这个物理量就是温度．2．常见温度计及其原理名称原理水银温度计根据水银热胀冷缩的性质来测量温度金属电阻温度计根据金属的电阻随温度的变化来测量温度压力表式温度计根据气体压强随温度的变化来测量温度热电偶温度计根据不同导体因温差产生电动势的大小来测量温度3.温度计测温原理一切互为热平衡的系统都具有相同的温度．温度计与待测物体接触，达到热平衡，其温度与待测物体的温度相同．例4(2021·江苏省新丰中学高二期中)关于温度，下列说法中正确的是()A．温度升高1℃，也可以说温度升高1KB．温度由摄氏温度t升至2t，对应的热力学温度便由T升至2TC．绝对零度就是当一定质量的气体体积为零时，用实验方法测出的温度D．随着人类制冷技术的不断提高，总有一天绝对零度会达到答案A解析由T＝t＋273K可知A对，B错．绝对零度在现实中无法达到，C、D错．考点一平衡态与热平衡1．下列说法正确的是()A．状态参量是描述系统状态的物理量，系统处于非平衡态时各部分的状态参量不发生变化B．当系统不受外界影响且经过足够长的时间时，其内部各部分状态参量将会达到稳定状态C．只有处于平衡态的系统才有状态参量D．两物体发生传热时，它们组成的系统处于平衡态答案B解析系统处于非平衡态时状态参量会发生变化，两物体发生传热表示温度在发生变化，它们组成的系统处于非平衡态，故A、D错误；当系统不受外界影响且经过足够长的时间时，其内部各部分状态参量将会达到稳定状态，即平衡态，故B正确；状态参量是描述系统状态的物理量，无论系统处于何种状态都具有状态参量，故C错误．2．下列说法不正确的是()A．两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的热量B．如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统也必定处于热平衡C．温度是决定两个系统是否达到热平衡的唯一物理量D．热平衡定律是温度计能够用来测量温度的基本原理答案A解析达到热平衡的系统都具有相同的状态参量，即温度，A错误，C正确；由热平衡定律可知，若系统C与系统A处于热平衡，它同时也与系统B处于热平衡，则系统A的温度等于系统B的温度，这也是温度计用来测量温度的基本原理，B、D正确．3．两个原来处于热平衡的系统，分开后，由于受外界的影响，其中一个系统的温度升高了5K，另一个系统的温度升高了5℃，则下列说法正确的是()A．两个系统不再处于热平衡B．两个系统此时仍处于热平衡C．两个系统的温度不再相同了D．两个系统的状态都没有发生变化答案B解析由于两个系统原来处于热平衡，温度相同，当分别升高5℃和5K后，温度仍相同，两个系统仍处于热平衡，温度相同，故A、C错误，B正确；由于温度发生了变化，系统的状态也发生了变化，故D错误．考点二温度、温度计与温标4．(2022·临沂市兰陵四中高二检测)上海某天的最高温度为33℃，最低为22℃，用热力学温标来表示上海这一天的最高温度和最大温差分别为()A．33K；11K B．306K；11KC．33K；295K D．306K；295K答案B解析最高温度和最低温度分别为T1＝273K＋t1＝(273＋33)K＝306K，T2＝273K＋t2＝(273＋22)K＝295K，最大温差为ΔT＝T1－T2＝306K－295K＝11K，故选B.5．冬天，内蒙古的气温最低可达－42℃，为了测量那里的气温应选用(已知水银的熔点是－38.87℃；酒精的熔点是－114℃)()A．水银温度计 B．酒精温度计C．水温度计 D．体温计答案B解析水银的熔点是－38.87℃，低于－38.87℃时水银会凝固，而酒精的熔点是－114℃，水在零度就结冰，而体温计的测量范围为35～42℃，所以只能选B.6．(2022·禹州市三立高级中学月考)关于热力学温度和摄氏温度，下列说法中正确的是()A．某物体的摄氏温度为10℃，则热力学温度为10KB．热力学温度升高1K，对应摄氏温度升高1℃C．摄氏温度升高10℃，对应热力学温度升高283.15KD．热力学温度和摄氏温度对应的温标不同，两者表示的温度无法比较答案B解析热力学温度与摄氏温度的关系为T＝t＋273.15K，知ΔT＝Δt，故热力学温度升高1K，对应摄氏温度升高1℃；摄氏温度升高10℃，对应热力学温度升高10K，故B正确，C错误；10℃对应热力学温度283.15K，故A错误；热力学温度和摄氏温度对应的温标不同，但可通过关系式T＝t＋273.15K进行转换和比较，故D错误．7.(2021·临沂市高二期中)伽利略在1593年制造了世界上第一个温度计—空气温度计，如图所示，一个细长颈的球形瓶倒插在装有红色液体的槽中，细管中的液面清晰可见，如果不考虑外界大气压的变化，就能根据液面的变化测出温度的变化，则下列说法正确的是()A．该温度计的测温物质是槽中的液体B．该温度计的测温物质是细管中的红色液体C．该温度计的测温物质是球形瓶D．该温度计的测温物质是球形瓶中的空气答案D解析细管中的红色液体是用来显示球形瓶中空气的体积随温度变化情况的，测温物质是球形瓶中封闭的空气，该温度计是利用球形瓶中空气热胀冷缩的原理制成的，故A、B、C错误，D正确．8．下列说法中正确的是()A．若物体的温度增加1℃，也就是增加274KB．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并最终达到绝对零度C．我们可以根据铂的电阻随温度的变化来制造金属电阻温度计D．常见的体温计是根据玻璃泡的热膨胀原理制成的答案C解析由T＝t＋273.15K得ΔT＝Δt，则若物体的温度增加1℃，也就是增加1K，选项A错误；绝对零度是低温的极限，永远不可能达到，选项B错误；金属铂的电阻随温度变化较明显，故可用来制作电阻温度计，选项C正确；常见的体温计是根据玻璃泡内的液体热胀冷缩原理制成的，选项D错误．9．(2021·商丘市高二期中)实验室有一支读数不准确的温度计，在测冰水混合物的温度时，其读数为20℃；在测一标准大气压下沸水的温度时，其读数为80℃，下面分别是温度计示数为41℃时对应的实际温度和实际温度为60℃时温度计的示数，其中正确的是()A．41℃，60℃ B．21℃，40℃C．35℃，56℃ D．35℃，36℃答案C解析此温度计每一刻度表示的实际温度为eq\f(100,80－20)℃＝eq\f(5,3)℃，当它的示数为41℃时，它上升的格数为41－20＝21(格)，对应的实际温度应为21×eq\f(5,3)℃＝35℃；当实际温度为60℃时，2气体的等温变化第1课时封闭气体压强的计算[学习目标]1.学会计算静止或匀速运动系统中封闭气体的压强.2.学会计算容器加速运动时封闭气体的压强．一、静止或匀速运动系统中封闭气体压强的计算导学探究(1)如图甲所示，C、D液面水平且等高，液体密度为ρ，重力加速度为g，其他条件已标于图上，试求封闭气体A的压强．(2)在图乙中，汽缸置于水平地面上，活塞质量为m，横截面积为S，汽缸与活塞之间无摩擦，设大气压强为p0，重力加速度为g，试求封闭气体的压强．答案(1)同一水平液面C、D处压强相同，可得pA＝p0＋ρgh.(2)以活塞为研究对象，受力分析如图所示，由平衡条件得mg＋p0S＝pS，则p＝p0＋eq\f(mg,S).知识深化1．取等压面法同种液体在同一深度向各个方向的压强相等，在连通器中，灵活选取等压面，利用同一液面压强相等求解气体压强．如图甲所示，同一液面C、D两处压强相等，故pA＝p0＋ph；如图乙所示，M、N两处压强相等，从左侧管看有pB＝pA＋ph2，从右侧管看，有pB＝p0＋ph1.2．力平衡法例1如图所示，活塞的质量为m，缸套的质量为M，通过弹簧静止吊在天花板上，汽缸内封住一定质量的气体，缸套和活塞间无摩擦，活塞横截面积为S，大气压强为p0，重力加速度为g，则封闭气体的压强p为()A．p0＋eq\f(Mg,S) B．p0＋eq\f(M＋mg,S)C．p0－eq\f(Mg,S) D.eq\f(mg,S)答案C解析以缸套为研究对象，有pS＋Mg＝p0S，所以封闭气体的压强p＝p0－eq\f(Mg,S)，故应选C.例2如图所示，一横截面积为S的圆柱形容器竖直放置，圆板A的上表面是水平的，下表面是倾斜的，且下表面与水平面的夹角为θ，圆板的质量为M，不计一切摩擦，大气压强为p0，重力加速度为g，则被圆板封闭在容器中的气体的压强p为()A．p0＋eq\f(Mgcosθ,S) B．p0＋eq\f(Mgsinθ,S)C．p0＋eq\f(Mgcos2θ,S) D．p0＋eq\f(Mg,S)答案D解析以圆板为研究对象，对圆板受力分析，如图所示，竖直方向受力平衡，则pS′cosθ＝p0S＋Mg，因为S′＝eq\f(S,cosθ)，所以peq\f(S,cosθ)·cosθ＝p0S＋Mg，可得p＝p0＋eq\f(Mg,S)，D正确．例3如图所示，竖直静止放置的U形管，左端开口，右端封闭，管内有a、b两段水银柱，将A、B两段空气柱封闭在管内．已知水银柱a长h1为10cm，水银柱b两个液面间的高度差h2为5cm，大气压强为75cmHg，求空气柱A、B的压强分别是多少．答案65cmHg60cmHg解析设管的横截面积为S，选a的下端面为参考液面，它受向下的压力为(pA＋ph1)S，受向上的大气压力为p0S，由于系统处于静止状态，则(pA＋ph1)S＝p0S，所以pA＝p0－ph1＝(75－10)cmHg＝65cmHg，再选b的左下端面为参考液面，由连通器原理知：液柱h2的上表面处的压强等于pB，则(pB＋ph2)S＝pAS，所以pB＝pA－ph2＝(65－5)cmHg＝60cmHg.二、容器加速运动时封闭气体压强的计算导学探究如图所示，玻璃管开口向上，竖直静止放置，外界大气压强为p0，液体密度为ρ，高度为h，重力加速度为g，若将上述玻璃管由静止自由释放，求下落过程中封闭气体的压强．答案下落过程中对液柱受力分析如图所示由牛顿第二定律得：p0S＋mg－pS＝ma①a＝g②联立①②解得p＝p0.例4如图所示，光滑水平面上放有一质量为M的汽缸，汽缸内放有一质量为m的可在汽缸内无摩擦滑动的活塞，活塞横截面积为S.现用水平恒力F向右推汽缸，最后汽缸和活塞达到相对静止状态，求此时缸内封闭气体的压强p.(已知外界大气压强为p0)答案p0＋eq\f(mF,M＋mS)解析选取汽缸和活塞整体为研究对象，汽缸和活塞相对静止时有：F＝(M＋m)a①以活塞为研究对象，由牛顿第二定律有：pS－p0S＝ma②联立①②解得：p＝p0＋eq\f(mF,M＋mS).1．当容器加速运动时，通常选与气体相关联的液柱、汽缸或活塞为研究对象，并对其进行受力分析，然后由牛顿第二定律列方程，求出封闭气体的压强．2．在对系统进行分析时，可针对具体情况选用整体法或隔离法．1.如图所示，U形管封闭端内有一部分气体被水银封住，已知大气压强为p0，封闭部分气体的压强p(以cmHg为单位)为()A．p0＋h2B．p0－h1C．p0－(h1＋h2)D．p0＋(h2－h1)答案B解析选右边液面为研究对象，右边液面受到向下的大气压强p0，在相同高度的左边液面受到液柱h1向下的压强和液柱h1上面气体向下的压强p，根据连通器原理可知：p＋h1＝p0，所以p＝p0－h1，B正确．2.如图所示，内壁光滑的汽缸竖直放置在水平地面上，T形活塞的质量为M，下底面积为S，上底面积为4S，若大气压强为p0，重力加速度为g，则被封闭气体的压强p等于()A．4p0＋eq\f(Mg,S) B．3p0＋eq\f(Mg,S)C．p0＋eq\f(Mg,S) D．条件不够，无法判断答案C解析以活塞为研究对象，活塞受重力、大气压力和封闭气体的支持力，根据受力平衡得Mg＋p0S＝pS，解得p＝p0＋eq\f(Mg,S)，C正确．3.如图所示，两端开口的足够长的均匀U形管竖直放置，用两段汞柱封闭了一段空气柱．若在右端再注入2cm的汞柱，则封闭气体的压强为cmHg；若在左端再注入2cm的汞柱，则封闭气体的压强为cmHg.(大气压为76cmHg)答案88864．质量为M的汽缸口朝上静置于水平地面上(如图甲)，用质量为m的活塞封闭一定质量的气体(气体的质量忽略不计)，活塞的横截面积为S.将汽缸倒扣在水平地面上(如图乙)，静止时活塞没有接触地面．已知大气压强为p0，重力加速度为g，不计一切摩擦，则下列分析正确的是()A．图甲中，汽缸对地面的压力大小为MgB．图甲中，封闭气体压强为p0＋eq\f(mg,S)C．图乙中，地面对汽缸的支持力大小为Mg＋p0SD．图乙中，封闭气体压强为p0－eq\f(Mg,S)答案B解析题图甲中对活塞受力分析可知，p0S＋mg＝pS，则封闭气体压强为p＝p0＋eq\f(mg,S)，选项B正确；题图甲、乙中，对活塞和汽缸整体受力分析可知，地面对汽缸的支持力大小为Mg＋mg，则汽缸对地面的压力大小为Mg＋mg，选项A、C错误；题图乙中，对活塞受力分析可知，p′S＋mg＝p0S，则封闭气体压强为p′＝p0－eq\f(mg,S)，选项D错误．5.如图所示，内径均匀、两端开口的细V形管，B管竖直插入水银槽中，A管与B管之间的夹角为θ，A管中有一段长为h的水银柱保持静止，下列说法中正确的是()A．B管内水银面比槽内水银面高hB．B管内水银面比槽内水银面高hsinθC．B管内水银面比槽内水银面低hcosθD．管内封闭气体的压强比大气压强小答案D解析以A管中的水银柱为研究对象，设管的横截面积为S，则有pS＋ρ水银ghcosθ·S＝p0S，管内封闭气体压强p＝p0－ρ水银ghcosθ，显然p<p0，且B管内水银面要比槽内水银面高hcosθ，故D正确，A、B、C错误．6．求图中被封闭气体A的压强．其中(1)、(2)、(3)图中的玻璃管内都装有水银，(4)图中的小玻璃管浸没在水中．大气压强p0＝76cmHg.(p0＝1.01×105Pa，g＝10m/s2，ρ水＝1×103kg/m3)答案(1)66cmHg(2)71cmHg(3)81cmHg(4)1.13×105Pa解析(1)pA＝p0－ph＝76cmHg－10cmHg＝66cmHg.(2)pA＝p0－ph＝76cmHg－10×sin30°cmHg＝71cmHg.(3)pB＝p0＋ph2＝76cmHg＋10cmHg＝86cmHg，pA＝pB－ph1＝86cmHg－5cmHg＝81cmHg.(4)pA＝p0＋ρ水gh＝1.01×105Pa＋1×103×10×1.2Pa＝1.13×105Pa.7.如图所示，汽缸横截面积为S，活塞质量为M，在活塞上放质量为m的铁块，设大气压强为p0，重力加速度为g，不计一切摩擦，当汽缸以加速度a向上匀加速运动，汽缸和活塞达到相对静止状态时，求缸内封闭气体的压强p.答案p0＋eq\f(M＋mg＋a,S)解析以活塞和铁块整体为研究对象，由牛顿第二定律得：pS－p0S－(M＋m)g＝(M＋m)a解得：p＝p0＋eq\f(M＋mg＋a,S).第2课时实验：探究气体等温变化的规律[学习目标]1.知道什么是等温变化.2.会测量气体的压强与体积，能作出气体的p－V图像、p－eq\f(1,V)图像，并通过图像得出等温情况下p、V的关系．一、等温变化一定质量的气体，在温度不变的条件下，其压强与体积变化时的关系．二、实验思路在保证密闭注射器中气体的质量和温度不变的条件下，通过改变密闭注射器中气体的体积，由压力表读出对应气体的压强值，进而研究在恒温条件下气体的压强与体积的关系．三、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．四、物理量的测量1.按如图所示组装实验器材．2．利用注射器选取一段空气柱为研究对象，注射器下端的开口有橡胶套，它和柱塞一起把一段空气柱封闭．3．把柱塞缓慢地向下压或向上拉，读取空气柱的长度与压强的几组数据．空气柱的长度l可以通过刻度尺读取，空气柱的长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V.空气柱的压强p可以从与注射器内空气柱相连的压力表读取．五、数据分析1．作p－V图像以压强p为纵坐标，以体积V为横坐标，用采集的各组数据在坐标纸上描点，绘出等温曲线，如图所示．观察p－V图像的特点看能否得出p、V的定量关系．2．作p－eq\f(1,V)图像以压强p为纵坐标，以eq\f(1,V)为横坐标，在坐标纸上描点．如果p－eq\f(1,V)图像中的各点位于过原点的同一条直线上(如图)，就说明压强p跟eq\f(1,V)成正比，即压强与体积成反比．如果不在同一条直线上，我们再尝试其他关系．3．实验结论：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，其压强与体积成反比．六、注意事项1．改变气体体积时，要缓慢进行．2．实验过程中，不要用手接触注射器的外壁．3．实验前要在柱塞上涂抹润滑油．4．读数时视线要与柱塞底面平行．5．作p－eq\f(1,V)图像时，应使尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点应均匀分布于直线两侧，偏离太大的点应舍弃掉．一、实验原理与操作例1(2021·扬州市高二期末)某同学做“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”实验，实验装置如图甲所示．(1)在柱塞上涂油，目的是；移动柱塞速度足够慢，目的是．(2)向下移动柱塞记录数据，做出p－eq\f(1,V)图像，如图乙所示，图线弯曲的原因可能是．A．漏气B．环境温度升高C．环境大气压强减小答案(1)增加连接处的密封性防止漏气保证实验的恒温条件(2)A解析(1)在柱塞上涂油目的是增加连接处的密封性防止漏气，移动活塞要缓慢，目的是为了保证实验的恒温条件．(2)p－eq\f(1,V)图线的斜率k与气体的质量和体积都有关系，题图乙中的图线弯曲，斜率变小，说明二、实验数据处理例2(2021·启东中学高二开学考试)对一定质量的气体，在等温条件下得出体积V与压强p的数据如下表：V/m31.000.500.400.250.20p/(×105Pa)1.453.103.955.987.70(1)根据所给数据在坐标纸上(如图所示)画出p－eq\f(1,V)图线．(2)由画出的图线可得结论是．答案(1)见解析图(2)一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比解析(1)作图如图所示．(2)由图可知p－eq\f(1,V)图线过原点，即一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强p与体积的倒数eq\f(1,V)成正比，所以压强与体积成反比．三、创新实验例3(2021·江苏省镇江第一中学高二期中改编)某同学用DIS研究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系，实验装置如图甲所示，实验中通过注射器示数读出气体体积V，用气压传感器记录气体压强p，研究气体压强和体积的关系．(1)关于实验过程，下列说法正确的是．A．推拉活塞时，为了读数准确，动作要快B．推拉活塞时，为了稳定，手要握住注射器筒C．气压传感器与注射器之间的软管脱落后，应立即重新接上，继续实验并记录数据D．活塞和注射器筒之间的摩擦并不影响压强的测量(2)某同学在做实验时，按实验要求组装好实验装置，然后按实验要求推动活塞，使注射器内空气体积发生变化，实验数据如下表所示，请在图乙中作出V与eq\f(1,p)的关系图像．序号V/mLp/×105Paeq\f(1,p)/×10－5Pa－11181.0380.9632161.1600.8623141.3110.7634121.5120.6625101.7840.560682.1780.459762.7930.358(3)本实验中，可以由V与eq\f(1,p)的关系图像验证气体等温变化时p与V关系，其依据是V与eq\f(1,p)成．(选填“正比”或“反比”)(4)由于在实验中未考虑软管中气体的体积，实验结果有一定的误差，此误差属于．(选填“系统误差”或“偶然误差”)答案(1)D(2)见解析图(3)正比(4)系统误差解析(1)推拉活塞时，动作要慢，使温度与环境温度保持一致，故A错误；推拉活塞时，手不能握住注射器筒，防止对其起加热作用，故B错误；气压传感器与注射器之间的软管脱落后，气体质量变化，需重新实验，故C错误；活塞和注射器筒之间的摩擦并不影响压强的测量，故D正确．(2)将表格中的数据在坐标轴中描出来，然后用直线连接起来，连线的时候，使尽可能多的点分布在直线上，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，图像如图所示．(3)当温度不变时，压强p与体积V的积是一个常数，则有pV＝C，则V＝eq\f(1,p)C，可得V与eq\f(1,p)成正比；(4)由于在实验中未考虑软管中气体的体积，体积的读数值总是比实际值小，故实验结果有一定的误差，此误差属于系统误差．1.(2021·泰州市期末)“探究气体等温变化的规律”的实验装置如图所示，下列说法正确的是()A．实验时各实验小组被封闭气体的质量和温度必须相同B．实验中为找到体积与压强的关系，一定要测量空气柱的横截面积C．在柱塞上涂润滑油，只是为了减小摩擦D．处理数据时采用p－eq\f(1,V)图像，是因为p－eq\f(1,V)图像比p－V图像更直观答案D解析本实验探究采用的方法是控制变量法，所以要保持被封闭气体的质量和温度不变，而不需要各实验小组被封闭气体的质量和温度必须相同，故A错误；由于注射器是圆柱形的，横截面积不变，所以只需测出空气柱的长度即可，故B错误；涂润滑油的主要目的是防止漏气，使被封闭气体的质量不发生变化，不仅是为了减小摩擦，故C错误；当p与V成反比时，p－eq\f(1,V)图像是一条过原点的直线，而p－V图像是曲线，所以p－eq\f(1,V)图像更直观，故D正确．2.(2021·南通市高二期末改编)用图甲所示装置探究气体等温变化的规律．(1)实验室有容积为5mL和20mL的两种注射器供选择，为能用较小的力作用在活塞上使气体体积发生明显变化，选用容积为的注射器更合适．(2)关于该实验下列说法正确的有．A．柱塞上应该涂润滑油B．应缓慢推拉柱塞C．用手握住注射器推拉柱塞D．注射器必须固定在竖直平面内(3)测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后，为直观反映压强与体积之间的关系，若以p为纵坐标，则应以为横坐标在坐标系中描点作图；小明所在的小组不断压缩气体，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线应为图乙中的(选填“①”或“②”)．答案(1)5mL(2)AB(3)体积的倒数②解析(1)由于注射器长度几乎相同，因此体积越小，横截面积越小，用较小的力就可以产生比较大的压强使体积变化明显，故选5mL的注射器．(2)柱塞上应该涂润滑油，起到密封和润滑的作用，A正确；应缓慢推拉柱塞，从而保证气体的温度不变，B正确；用手握住注射器推拉柱塞，容易引起气体温度发生变化，C错误；由于测量的是气体的体积和压强之间的关系，与重力无关，因此注射器可以水平放置，也可以倾斜放