2025年物理新高考备考2025年（版）物理《三维设计》一轮总复习（提升版）实验十九　探究气体等温变化的规律

实验十九探究气体等温变化的规律考情调研命题特征探究气体等温变化的规律实验在新高考

中考查较少，在2023年江苏卷和2023年

山东卷对本实验有考查，在2023年考查

两次，可见对本实验的考查热度有所增

加，在备考中还应引起足够重视1.考装置：通过不同实验装

置确定气体的压强。2.考操作：实验操作中的注

意事项。3.考数据：计算法、图像法

某实验小组用图甲所示的装置探究气体等温变化的规律。（1）一定质量的气体，在温度保持不变的情况下，压强与体积

成

（选填“正比”或“反比”）。【实验步骤】（2）在注射器内用柱塞封闭一定质量的气体，按图甲所示的实验装

置将实验器材连接起来。（3）缓慢移动柱塞至某位置，压力表示数稳定后记录此时注射器内

封闭气体的体积和压力表显示的气体压强值。（4）重复步骤（3），多次测量并记录。反比【实验原理】（5）根据记录的数据，作出相应图像，分析得出结论。【注意事项】（6）实验装置需用铁架台固定，而不能用手握住注射器，并且在实

验中要缓慢地向下压或向上拉柱塞的原因是

⁠

⁠。保证温度不发生

明显变化

（7）表中是小明同学测得的a、b、c、d四组实验数据。图甲中的压

力表记录的是测b组数据时的状态，请将表中数据补充完整。abcd压强p/105Pa0.80

⁠⁠1.601.90体积V/cm38.06.44.03.40.1250.1560.2500.2941.00

【数据处理】

答案：如图所示【误差分析】（9）小组同学重复小明同学的实验步骤得到了如图丙所示的图像，

则产生这种现象可能的原因是

（填选项前字母）。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A

1.实验步骤与操作（1）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

压强，记录数据。

2.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，防止漏气。

1.（2023·江苏高考9题）在“探究气体等温变化的规律”的实验中，

实验装置如图所示。利用注射器选取一段空气柱为研究对象。下列

改变空气柱体积的操作正确的是

（

）A.把柱塞快速地向下压B.把柱塞缓慢地向上拉C.在橡胶套处接另一注射器，快速推动该注射器柱塞D.在橡胶套处接另一注射器，缓慢推动该注射器柱塞解析：

探究气体等温变化的规律，要求气体质量一定，橡胶套

可确保密封良好，C、D错误；缓慢移动柱塞，保持气体温度不

变，A错误，B正确。2.（2023·山东高考13题）利用下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下图乙

所示。

解析：题图乙为一条过原点的倾斜直线，说明一定质量的气体在温度不变的条件下压强与体积的倒数成正比，B正确。B

（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）。

2.04×105

（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”）。解析：正确记录数据时p、V的乘积为p（V0＋ΔV），漏

掉ΔV时，该乘积为pV0，则计算结果之差的绝对值为p·ΔV，由

于ΔV为定值，所以压强p越大，计算结果之差的绝对值越大。增大跟踪训练·巩固提升1.做“用DIS研究温度不变时气体的压强跟体积的关系”实验时，缓

慢推动活塞。

注射器内空气体积逐渐减小，多次测量得到如图所示

的p－V图线（其中实线是实验所得图线，虚线为一条双曲线，实验

过程中环境温度保持不变）。123456（1）在此实验操作过程中注射器内的气体分子平均动能

⁠

（选填“增大”“减小”或“不变”），因为

⁠

（请简述理由）。解析：因为实验过程中环境温度保持不变，且是缓慢推

动活塞，所示气体温度保持不变，而温度是分子平均动能的

标志，温度不变，分子平均动能不变；不变见解析123456（2）仔细观察不难发现，该图线与玻意耳定律不够吻合，

造成这

一现象的可能原因是

⁠。解析：由P－V图像可知，随着气体体积的减小，气体压

强增大得比理论值慢，而气体温度不变，则可能是气体压强

较大时漏出了气体，致使压强相比理论值偏小。推动活塞过程中漏了气体

123456

A

123456

1234562.某实验小组的同学利用如图甲所示的装置探究气体等温变化的规

律，注射器中密封了一定质量的气体。123456（1）实验时，为判断气体压强与体积的关系，

（选填

“需要”或“不需要”）测出空气柱的横截面积。解析：设气体初状态压强为p1，空气柱的长度为L1，气

体末状态的压强为p2，空气柱长度为L2，空气柱的横截面积为

S，根据玻意耳定律有p1L1S＝p2L2S即实验需要验证p1L1＝p2L2故实验不需要测量空气柱的横截面积。不需要123456（2）实验过程中，缓慢推动活塞，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，作出的图

线如图乙所示。

123456

123456（1）实验中，每次注入水银时都需要缓慢注入，其目的是

⁠

⁠；解析：缓慢注入水银，目的是保持封闭气体温度不变，如果快速注入，外界对气体做功，气体内能会增加，温度会升高，如果缓慢注入，即使气体温度瞬间会升高，但很快通过散热，又会回到原来的温度，因此是等温变化。保持

封闭气体温度不变

123456（2）根据上述条件可知，大气压强为

cmHg（用所给的字母

表示）；

b

123456

123456

偏大1234564.某实验小组用注射器和压强传感器探究一定质量的气体发生等温变

化时遵循的规律，实验装置如图甲所示。用活塞和注射器外筒封闭

一定的气体，其压强可由左侧的压强传感器测得。123456（1）关于该实验，下列说法正确的是

（填选项前字母）。A.该实验用等效替代法研究气体的变化规律B.实验时注射器必须水平放置C.注射器内部的横截面积没必要测量D.注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位CD

123456解析：该实验过程中控制气体的温度不变，即运用了控制变量法，故A错误；实验时注射器如何放置对实验结果没有影响，故B错误；实验中要探究的是压强与体积之间的比例关系，所以不需要测量气体的体积，注射器内部的横截面积没有必要测量，故C正确；注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，便于等量的改变体积，可以不标注单位，故D正确。123456（2）进行实验操作时，不能推拉活塞过快，其原因是

⁠

⁠。解析：如果活塞推拉得过快，气体的温度将产生显著的

变化，实验误差将增大。防止封闭

气体温度发生改变

123456（3）该实验小组首先在甲实验室进行了实验，下表为记录的实验

数据，其中有一次记录的实验数据错误，记录错误的是

⁠

（填错误数据对应的实验序号）。实验序号12345封闭气柱长度L/cm12.0011.0010.009.008.00封闭气柱压强p/

（105Pa）1.011.091.191.331.905

123456解析：由实验数据可知气柱长度与气柱压强的乘积基本恒定，前四组数据符合得很好，乘积在11.9～12.12之间，第5组数据的乘积较大，为15.2，说明第5组数据记录错误。123456

①

解析：气体压强与气体的温度有关，一定量的气体，在相同体积下，温度越高，压强越大，故图像①是在温度稍高的乙实验室中测量获得的。123456

123456（1）关于该实验，下列说法正确的是

（填选项前字母）。A.柱塞上涂抹适量润滑油主要是为了减小柱塞与注射器之间的摩擦力B.为方便推拉柱塞，最好是用手握紧注射器再推拉柱塞C.实验中应缓慢推拉柱塞，且待气体状态稳定后再记录数据C

123456

123456（2）图乙中图线向上弯曲的原因可能是在实验过程中

（填

选项前字母）。A.注射器内的气体温度升高B.注射器内的气体温度降低C.注射器有漏气现象D.注射器有进气现象AD

123456

123456（3）某次实验过程中，得到了如图丙所示不过原点的图像，如果

实验操作规范，图丙中的V0代表

⁠

⁠。在柱塞内隐藏的细管中的

气体体积

123456

1234566.（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。封闭在注射

器内的气体温度气体质量注射器刻度

解析：实