高考物理第十二章第5節(jié)實(shí)驗(yàn)：探究氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系學(xué)案

1、第5節(jié)實(shí)驗(yàn)：探究氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模貉芯恳欢ㄙ|(zhì)量的氣體， 在溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)與體積的關(guān)系二、實(shí)驗(yàn)原理：玻意耳定律三、實(shí)驗(yàn)器材帶有刻度的注射器、DIS(壓強(qiáng)傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī))。 四、實(shí)驗(yàn)步驟1將壓強(qiáng)傳感器接入數(shù)據(jù)采集器。開啟電源，點(diǎn)擊“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”。2將注射器與壓強(qiáng)傳感器的測(cè)口相連，在數(shù)據(jù)表格中輸入設(shè)定的體積，推拉注射器活塞，使其處于各設(shè)定體積時(shí)，點(diǎn)擊“記錄數(shù)據(jù)”自動(dòng)記錄各壓強(qiáng)值，點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)計(jì)算”計(jì)算出壓強(qiáng)與體積的乘積值及體積的倒數(shù)值。3點(diǎn)擊“圖線分析”，出現(xiàn)壓強(qiáng)與體積、壓強(qiáng)與體積的倒數(shù)的關(guān)系曲線。五、注意事項(xiàng)1不能用手握住注射器。2活塞

2、涂潤(rùn)滑油防止漏氣。3注射器與壓強(qiáng)傳感器連接處有一定的體積?；A(chǔ)考法1(2019邢臺(tái)模擬)某同學(xué)利用DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，用同一個(gè)注射器在實(shí)驗(yàn)室前后做了兩次實(shí)驗(yàn)探究氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系，操作完全正確。(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)卻在pV圖上畫出了兩條不同雙曲線，如圖所示。造成這種情況的可能原因是哪些()A兩次實(shí)驗(yàn)中空氣質(zhì)量不同B兩次實(shí)驗(yàn)中溫度不同C其中一次實(shí)驗(yàn)時(shí)活塞受到的摩擦力太大D其中一次實(shí)驗(yàn)時(shí)活塞受到的摩擦力太小(2)實(shí)驗(yàn)中為了保持封閉氣體的溫度不變，下列采取的措施比較合理的是()A在活塞上涂上潤(rùn)滑油，保持良好的密封性B推拉活塞時(shí)要緩慢C不要用手直接握在注射器有氣體的部分上D實(shí)驗(yàn)前注射器內(nèi)要吸入盡量多的空氣

3、 解析：(1)研究在溫度不變的情況下，一定質(zhì)量的氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系時(shí)，氣體的溫度是不能變化的，由理想氣體狀態(tài)方程C，可得當(dāng)氣體的溫度不變的情況下，p與V是成反比的，但是如果氣體的溫度發(fā)生變化，pV的乘積也就發(fā)生了變化，得到的圖像也就不是同一條圖像，所以B正確；當(dāng)封閉的氣體不是同一部分氣體時(shí)，氣體的質(zhì)量不同，此時(shí)得到的pV圖像也會(huì)是不同的圖像，所以A正確。(2)在活塞上涂上潤(rùn)滑油，保持良好的密封性，這樣是為了保持封閉氣體的質(zhì)量不發(fā)生變化，并不能保持封閉氣體的溫度不變，所以A錯(cuò)誤；緩慢的推拉活塞，可以使氣體的溫度保持與外界的溫度一致，從而可以保持封閉氣體的溫度不變，所以B正確；當(dāng)用手直接握在注射

4、器上時(shí)，手的溫度可能改變氣體的溫度，所以不要用手直接握在注射器上，所以C正確；只要是封閉氣體的質(zhì)量不變，氣體的多少不會(huì)改變實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，與氣體的溫度是否會(huì)變化無關(guān)，所以D錯(cuò)誤。答案：(1)AB(2)BC2(2019江蘇如東中學(xué)模擬)某小組在“用DIS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)。(1)實(shí)驗(yàn)過程中，下列操作正確的是()A推拉活塞時(shí)，動(dòng)作要快，以免氣體進(jìn)入或漏出B推拉活塞時(shí)，手可以握住整個(gè)注射器C壓強(qiáng)傳感器與注射器之間的連接管脫落后，應(yīng)立即重新接上，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)D活塞與針筒之間要保持潤(rùn)滑又不漏氣(2)該實(shí)驗(yàn)小組想利用實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的數(shù)據(jù)測(cè)出壓強(qiáng)傳感器和注射器的連接管的容積，所測(cè)得的壓強(qiáng)

5、和注射器的容積(不包括連接管的容積)數(shù)據(jù)如下表所示：實(shí)驗(yàn)次數(shù)壓強(qiáng)(kPa)體積(cm3)1101.5182112.8163126.9144145.0125169.210為了更精確的測(cè)量也可以利用圖像的方法，若要求出連接管的容積也可以畫_圖。ApVBVpCp DV利用上述圖線求連接管的容積時(shí)是利用圖線的_。A斜率 B縱坐標(biāo)軸上的截距C橫坐標(biāo)軸上的截距 D圖線下的“面積”解析：(1)推拉活塞時(shí)，動(dòng)作不能快，以免氣體溫度變化，故A錯(cuò)誤；推拉活塞時(shí)，手不可以握住整個(gè)注射器，以免氣體溫度變化，故B錯(cuò)誤； 壓強(qiáng)傳感器與注射器之間的連接管脫落后，氣體質(zhì)量變化了，應(yīng)該重新做實(shí)驗(yàn)，故C錯(cuò)誤；活塞與針筒之間要保持

6、潤(rùn)滑又不漏氣，故D正確。(2)設(shè)連接管的容積為V0，注射器的容積為V，根據(jù)玻意耳定律，有：p(VV0)C變形得到：VV0；故畫V圖像，故選D。根據(jù)V關(guān)系表達(dá)式VV0，V圖像的縱軸截距表示連接管的容積為V0，故選B。答案：(1)D(2)DB3(2019上海虹口區(qū)模擬)某小組利用如圖所示裝置研究“一定質(zhì)量氣體溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”。如圖所示，帶刻度的注射器內(nèi)封閉了一定質(zhì)量的氣體，推動(dòng)活塞可以改變氣體體積V。實(shí)驗(yàn)時(shí)所用測(cè)量壓強(qiáng)的裝置較特殊，測(cè)量的是注射器內(nèi)部氣體和外部大氣(壓強(qiáng)為p0)的壓強(qiáng)差p。在多次改變體積后，得到如下數(shù)據(jù)：p/105 Pa00.110.250.430.67V/mL109

7、876(1)圖中裝置1為_，裝置2為_。(2)每次氣體的狀態(tài)調(diào)整后，都要等一會(huì)兒再記錄數(shù)據(jù)，這是為了_。(3)研究小組基于數(shù)據(jù)，以p為y軸，作出的函數(shù)圖線為直線，則x軸是_。(4)若圖像斜率為k，該直線的函數(shù)表達(dá)式是_，圖像縱軸截距的絕對(duì)值的物理含義是_。解析：(1)本實(shí)驗(yàn)利用電腦自動(dòng)處理數(shù)據(jù)，首先需要感應(yīng)壓強(qiáng)大小的壓強(qiáng)傳感器，即裝置1；還需要采集數(shù)據(jù)的裝置2。(2)在實(shí)驗(yàn)過程中，每次氣體的狀態(tài)調(diào)整后，都要等一會(huì)兒再記錄數(shù)據(jù)，這是為了讓封閉氣體與外界進(jìn)行充分的熱交換，溫度恢復(fù)原狀，保持不變。(3)根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程p0V0(p0p)V，pp0V0p0，則x軸是。(4)若圖像斜率為k，該直線的

8、函數(shù)表達(dá)式是pkp0，根據(jù)圖像表達(dá)式可以得到圖像縱軸截距的絕對(duì)值為外部大氣壓強(qiáng)的值。答案：(1)壓強(qiáng)傳感器數(shù)據(jù)采集器(2)使封閉氣體與外界進(jìn)行充分的熱交換，保持封閉氣體的溫度不變(3)(4)pkp0大氣壓強(qiáng)4(2019山東東明一中模擬)在“探究氣體等溫變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，封閉的空氣如圖所示，U形管粗細(xì)均勻，右端開口。已知外界大氣壓強(qiáng)為76 cmHg，圖中給出了氣體的兩個(gè)不同的狀態(tài)。(1)乙圖左端封密的氣體壓強(qiáng)為_ cmHg。 (2)實(shí)驗(yàn)時(shí)某同學(xué)認(rèn)為管子的橫截面積S可不用測(cè)量，這一觀點(diǎn)正確嗎？答：_(選填“正確”或“錯(cuò)誤”)。(3)數(shù)據(jù)測(cè)量完后在用圖像法處理數(shù)據(jù)時(shí)，某同學(xué)以壓強(qiáng)p為縱坐標(biāo)、以體積

9、V(或空氣柱長(zhǎng)度)為橫坐標(biāo)來作圖，你認(rèn)為他這樣做能方便地看出p與V間的關(guān)系嗎？答：_(選填“能”或“不能”)。解析：(1)由連通器原理可知乙圖中氣體壓強(qiáng)為p04 cmHg80 cmHg。(2)由玻意耳定律p1V1p2V2，即p1l1Sp2l2S，解得p1l1p2l2(l1、l2為空氣柱長(zhǎng)度)，所以玻璃管的橫截面積可不用測(cè)量。(3)以p為縱坐標(biāo)，以V為橫坐標(biāo)，作出pV圖是一條曲線，但曲線未必表示反比關(guān)系，所以應(yīng)再作出p圖，看是否是過原點(diǎn)的直線，才能最終確定p與V是否成反比。答案：(1)80(2)正確(3)不能5如圖1所示為“研究一定質(zhì)量的氣體在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)步

10、驟如下：把注射器活塞移至注射器滿刻度處，將注射器與壓強(qiáng)傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)逐一連接；移動(dòng)活塞，記錄注射器的刻度值V，同時(shí)記錄對(duì)應(yīng)的由計(jì)算機(jī)顯示的氣體壓強(qiáng)值p；用V圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出如圖2所示圖線。(1)為了保持封閉氣體的溫度不變，實(shí)驗(yàn)中采取的主要措施是_和_。(2)如果實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范正確，但如圖2所示的V圖線不過原點(diǎn)，則V0代表_。(3)小明同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)緩慢推動(dòng)活塞，并記錄下每次測(cè)量的壓強(qiáng)p與注射器刻度值V。在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)壓強(qiáng)傳感器軟管脫落，他重新接上后繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，其余操作無誤。V關(guān)系圖像應(yīng)是_。解析：(1)為了保持封閉氣體的溫度不變，實(shí)驗(yàn)中采取的主要措施是：移動(dòng)活塞要緩慢；不能用手握住注射器封閉氣體部分。這樣能保證裝置與外界溫度一樣。(2)體積讀數(shù)值比實(shí)際值小V0。根據(jù)p(VV0)C，C為定值，則VV0。如果實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范正確，但如題圖所示的V圖線不過原點(diǎn)，則V0代表注射器與壓強(qiáng)傳感