第71講探究等溫情況下一定質(zhì)量的氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系（講義）（原卷版）

第71講探究等溫情況下一定質(zhì)量的氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系目錄復(fù)習(xí)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建考點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、器材、原理、步驟、注意事項(xiàng)、誤差分析【提升·必考題型歸納】考向1實(shí)驗(yàn)原理與操作考向2數(shù)據(jù)處理與誤差分析考點(diǎn)二創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn)【提升·必考題型歸納】考向?qū)嶒?yàn)器材的改進(jìn)真題感悟理解和掌握探究等溫情況下一定質(zhì)量的氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系實(shí)驗(yàn)原理，并會(huì)做出必要的誤差分析。2、能夠在原型實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)或者創(chuàng)新，做出同類探究?？键c(diǎn)要求考題統(tǒng)計(jì)考情分析探究等溫情況下一定質(zhì)量的氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系2023年山東卷第13題各地高考對(duì)探究等溫情況下一定質(zhì)量的氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系這個(gè)實(shí)驗(yàn)的考查近幾年頻度不是太高，考查多在原型實(shí)驗(yàn)的所用原理的基礎(chǔ)之上，通過創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的方式予以考查?？键c(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)知識(shí)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、器材、原理、步驟、注意事項(xiàng)、誤差分析注意事項(xiàng)：(1)為了保持封閉氣體的質(zhì)量不變,實(shí)驗(yàn)中采取的主要措施是注射器活塞上涂潤(rùn)滑油。(2)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)活塞要緩慢和不能用手握住注射器封閉氣體部分。考向1實(shí)驗(yàn)原理與操作1．某同學(xué)用如圖甲所示的裝置探究氣體等溫變化的規(guī)律。在橡膠套和柱塞間封閉著一段空氣柱，空氣柱的長(zhǎng)度L可以從刻度尺讀取，空氣柱的壓強(qiáng)p可以從與空氣柱相連的壓力表讀取。緩慢地向下壓或向上拉柱塞，保持空氣柱的溫度不變，測(cè)量空氣柱的長(zhǎng)度及對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)，得到如圖乙所示的圖像.

（1）為了更直觀地處理數(shù)據(jù)，將圖乙化曲為直，繪制了如圖丙所示的擬合直線，則圖丙的橫坐標(biāo)為(填“”、“”、“”或“”)。（2）本實(shí)驗(yàn)探究的是氣體等溫變化時(shí)壓強(qiáng)p與體積V變化的規(guī)律，但測(cè)量時(shí)卻測(cè)量了空氣柱的長(zhǎng)度L，用L代替V的理由是。A．空氣柱的橫截面積S恒定

B．空氣柱的溫度恒定

C．空氣柱的壓強(qiáng)恒定（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出的結(jié)論為。A．一定量的氣體等溫變化時(shí)，壓強(qiáng)與體積成正比B．一定量的氣體等溫變化時(shí)，壓強(qiáng)與體積成反比C．一定量的氣體等容變化時(shí)，壓強(qiáng)與溫度成正比D．一定量的氣體等容變化時(shí)，壓強(qiáng)與溫度成反比2．物理小組的同學(xué)們利用圖甲所示的裝置探究氣體等溫變化的規(guī)律。實(shí)驗(yàn)步驟如下：①將注射器下端開口處套上橡膠套，和柱塞一起封閉一段空氣柱；②測(cè)出空氣柱的橫截面積，通過刻度尺讀取空氣柱的長(zhǎng)度，可得空氣的體積；③從與注射器內(nèi)空氣柱相連的壓力表讀取空氣柱的壓強(qiáng)；④把柱塞迅速地向下壓或向上拉，讀取空氣柱的長(zhǎng)度與壓強(qiáng)，獲取空氣桂的體積和壓強(qiáng)的幾組數(shù)據(jù)；⑤將各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，繪制曲線，得出溫度不變時(shí)氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系。完成下列填空：（1）實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)錯(cuò)誤的步驟是（選填步驟前的數(shù)字序號(hào)），應(yīng)該糾正為。（2）糾正了實(shí)驗(yàn)中的錯(cuò)誤后，重新規(guī)范完成實(shí)驗(yàn)。用采集的各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，繪制曲線如圖乙所示，根據(jù)繪制的圖線，（選填“能”或“不能”）直觀判斷空氣柱的壓強(qiáng)與體積成反比，理由是。

考向2數(shù)據(jù)處理與誤差分析3．如圖甲為“探究一定質(zhì)量的氣體在溫度保持不變的條件下壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”的裝置，導(dǎo)熱性能良好的注射器中用橡膠塞和柱塞封閉一段空氣柱，空氣柱的體積可以通過刻度讀取，空氣柱的壓強(qiáng)可以從與注射器內(nèi)空氣柱相連的氣壓計(jì)讀取。把柱塞向下壓或向上拉，讀取幾組空氣柱的體積與對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)數(shù)據(jù)。

（1）關(guān)于該實(shí)驗(yàn)操作，下列說法正確的是。A．推拉柱塞時(shí)應(yīng)盡量緩慢B．推拉柱塞時(shí)不可手握注射器筒上空氣柱部分C．若實(shí)驗(yàn)中橡膠塞脫落，可立即裝上并繼續(xù)本次實(shí)驗(yàn)（2）測(cè)得多組空氣柱的壓強(qiáng)和體積的數(shù)據(jù)后，為了直觀看出一定質(zhì)量的氣體在溫度不變的條件下壓強(qiáng)與體積的關(guān)系，若以為縱坐標(biāo)，則應(yīng)以（用字母表示）為橫坐標(biāo)建立坐標(biāo)系并描點(diǎn)作圖；在不斷壓縮氣體過程中，將測(cè)得的數(shù)據(jù)在剛才建立的坐標(biāo)系中描點(diǎn)后用平滑曲線連接，得到的圖像如圖乙中實(shí)線所示，則出現(xiàn)這種情況的可能原因是（寫出一種即可）。4．利用圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置可探究“等溫條件下氣體體積與壓強(qiáng)的關(guān)系”。將注射器豎直固定在鐵架臺(tái)上，注射器內(nèi)封閉一定質(zhì)量的空氣，已知壓強(qiáng)計(jì)通過細(xì)管與注射器內(nèi)的空氣柱相連，細(xì)管隱藏在柱塞內(nèi)部未在圖中標(biāo)明。待氣體狀態(tài)穩(wěn)定后，記錄注射器內(nèi)封閉空氣的壓強(qiáng)p和體積V；改變其體積和壓強(qiáng)，記錄多組數(shù)據(jù)并作出V擬合曲線。

（1）關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是。A．柱塞上涂抹適量潤(rùn)滑油主要是為了減小柱塞與注射器之間的摩擦力B．為方便推拉柱塞，最好是用手握緊注射器再推拉柱塞C．實(shí)驗(yàn)中應(yīng)緩慢推拉柱塞，且待氣體狀態(tài)穩(wěn)定后再記錄數(shù)據(jù)D．處理數(shù)據(jù)時(shí)，作pV圖像比作V圖像更加形象直觀（2）圖乙中圖線向上彎曲的原因可能是在實(shí)驗(yàn)過程中。A．注射器內(nèi)的氣體溫度升高B．注射器內(nèi)的氣體溫度降低C．注射器有漏氣現(xiàn)象D．注射器有進(jìn)氣現(xiàn)象（3）某次實(shí)驗(yàn)過程中，得到了如圖丙所示不過原點(diǎn)的圖像，如果實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范，圖丙中的代表。考點(diǎn)二創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案知識(shí)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn)考向?qū)嶒?yàn)器材的改進(jìn)1．在“探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，用DIS研究一定質(zhì)量氣體在溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)與體積關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，用一個(gè)帶有刻度的注射器及DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)來探究氣體的壓強(qiáng)與體積關(guān)系。實(shí)驗(yàn)中氣體的質(zhì)量保持不變，氣體的體積直接讀出，氣體的壓強(qiáng)是由圖中壓強(qiáng)傳感器等計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)得到，請(qǐng)回答下列有關(guān)問題。

（1）甲同學(xué)在做本實(shí)驗(yàn)時(shí)，按實(shí)驗(yàn)要求組裝好實(shí)驗(yàn)裝置，然后緩慢推動(dòng)活塞，使注射器內(nèi)空氣柱從初始體積20.0mL減為12.0mL。實(shí)驗(yàn)共測(cè)出五組數(shù)據(jù)，每次體積值直接從注射器的刻度讀出并輸入計(jì)算機(jī)，同時(shí)由壓強(qiáng)傳感器測(cè)得對(duì)應(yīng)體積的壓強(qiáng)值。實(shí)驗(yàn)完成后，計(jì)算機(jī)屏幕上顯示出如下表所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：序號(hào)V（mL）p（×105Pa）pV（×105Pa·mL）120.01.001020.020218.01.095219.714316.01.231319.701414.01.403019.642512.01.635119.621仔細(xì)觀察不難發(fā)現(xiàn)，pV（×105Pa·mL）一欄中的數(shù)值越來越小，造成這一現(xiàn)象的原因可能是。A．實(shí)驗(yàn)時(shí)注射器活塞與筒壁間的摩擦力不斷增大。B．實(shí)驗(yàn)時(shí)環(huán)境溫度增大了。C．實(shí)驗(yàn)時(shí)外界大氣壓強(qiáng)發(fā)生了變化。D．實(shí)驗(yàn)時(shí)注射器的空氣向外發(fā)生了泄漏。（2）根據(jù)你在第（1）題中的選擇，為了減小誤差，應(yīng)當(dāng)采取的措施是：。（3）乙同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范正確，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出如圖2所示的圖線不過坐標(biāo)原點(diǎn)，則截距中的b代表的是。2．某同學(xué)用圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置探究一定質(zhì)量的氣體等溫變化的規(guī)律。將注射器活塞移動(dòng)到體積最大的位置時(shí)，接上軟管和壓強(qiáng)傳感器，記錄此時(shí)壓強(qiáng)傳感器的壓強(qiáng)為和注射器上的體積為，然后壓縮氣體，記錄多組壓強(qiáng)p和體積V的值。（1）關(guān)于該實(shí)驗(yàn)下列說法正確的是。A．為保證封閉氣體的氣密性，應(yīng)在活塞與注射器壁間涂上潤(rùn)滑油B．推拉活塞時(shí)，動(dòng)作要快，以免氣體進(jìn)入或漏出C．為方便推拉活塞，應(yīng)用手握注射器再推拉活塞D．注射器旁的刻度尺只要刻度分布均勻即可，可以不標(biāo)注單位（2）實(shí)驗(yàn)中，若軟管內(nèi)氣體體積可忽略，在壓縮氣體過程中漏氣，則用上述方法作出的圖線應(yīng)為圖乙中的（選填“①”或“②”）。（3）若軟管內(nèi)氣體體積不可忽略，作出圖像是一條曲線，如圖丙所示。試用玻意耳定律分析，該曲線的漸近線（圖中的虛線）的壓強(qiáng)是。（用、、表示）（4）在（3）中，該同學(xué)找來一些綠豆將其裝入上述裝置中的注射器內(nèi)，按照正確的實(shí)驗(yàn)操作，移動(dòng)活塞，多次記錄注射器上的體積刻度V和壓強(qiáng)傳感器讀數(shù)p，作出圖線如圖丁所示，由此可測(cè)出這些綠豆的體積