2025版高考物理考點題型歸納總結（含答案）考點71　實驗十八　探究等溫情況下一定質量氣體壓強與體積的關系

考點71實驗十八探究等溫情況下一定質量氣體壓強與體積的關系強基固本對點練1.某同學用如圖所示裝置探究氣體做等溫變化的規(guī)律：(1)在實驗中，下列哪些操作是必要的______；A．用橡膠塞密封注射器的下端B．用游標卡尺測量柱塞的直徑C．讀取壓力表上顯示的氣壓值D．讀取刻度尺上顯示的空氣柱長度(2)實驗裝置用鐵架臺固定，而不是用手握住玻璃管(或注射器)，并且在實驗中要緩慢推動活塞，這些要求的目的是______；(3)下列圖像中，最能直觀反映氣體做等溫變化的規(guī)律的是______．2．某同學通過圖甲所示的實驗裝置，利用玻意耳定律來測定一顆形狀不規(guī)則的石子的體積．實驗步驟：①將石塊裝進注射器，插入活塞，再將注射器通過軟管與傳感器A連接；②移動活塞，通過活塞所在的刻度讀取了多組氣體體積V，同時記錄對應的傳感器數(shù)據(jù)；③建立直角坐標系．(1)在實驗操作中，下列說法正確的是________；A．圖甲中，傳感器A為壓強傳感器B．在步驟①中，將注射器與傳感器A連接前，應把注射器活塞移至注射器最右端位置C．操作中，不可用手握住注射器封閉氣體部分，是為了保持封閉氣體的溫度不變D．若實驗過程中不慎將活塞拔出針筒，應立即將活塞插入注射器繼續(xù)實驗(2)為了在坐標系中獲得直線圖像，若取y軸為V，則x軸為________________(選填“eq\f(1,p)”或“p”)；(3)選擇合適的坐標后，該同學通過描點作圖，得到圖像如圖乙所示，若不考慮傳感器和注射器連接處的軟管容積帶來的誤差，則石塊的體積為________；若考慮該誤差影響，測得軟管容積為V0，則石塊的體積為________．3．運用玻意耳定律可以測量小晶體的密度，實驗步驟如下：Ⅰ.取適量小晶體，用天平測出質量，然后將小晶體裝入注射器內；Ⅱ.緩慢推動活塞至某一位置，記錄活塞所在位置的容積刻度V1，通過壓強傳感器、數(shù)據(jù)采集器從計算機上讀取此時氣體的壓強p1；Ⅲ.重復步驟Ⅱ，記錄活塞在另一位置的容積刻度V2和讀取相應的氣體的壓強p2；Ⅳ.處理記錄的數(shù)據(jù)，算出小晶體的密度．測量次數(shù)物理量1234p/105Pa0.771.001.251.69V/10－5m31.201.000.850.69(1)為了減小實驗誤差，現(xiàn)采用作直線圖像的方法來處理表格中的實驗數(shù)據(jù)．按此要求，方格圖的縱坐標應標明的物理量是________，橫坐標則應標明________，根據(jù)表格數(shù)據(jù)在方格圖中畫出相應圖線；(2)如果圖線的斜率用k表示，則注射器內小晶體的體積V0與容積刻度V、氣體的壓強p的關系表達式為：V0＝________；(3)實驗測得這些小晶體的質量為6.48×10－3kg，則小晶體的密度為________kg/m3.培優(yōu)提能模擬練4.[2024·上海浦東新區(qū)進才中學模擬]在“用DIS研究溫度不變時一定質量的氣體壓強與體積的關系”實驗中，某組同學先后兩次使用如圖(a)所示實驗裝置獲得多組注射器內封閉氣體的體積V和壓強p的測量值，并通過計算機擬合得到如圖(b)所示兩組p-V圖線．(1)實驗過程中應避免手握注射器含空氣柱的部分，這是為了______________，為檢驗氣體的壓強p與體積V是否成反比例關系，可將圖線轉化為________圖線；(2)兩組圖線經檢驗均符合反比例關系，由圖判斷導致①、②兩組數(shù)據(jù)差異的原因可能是________．A．兩組實驗環(huán)境溫度不同B．兩組封閉氣體的質量不同C．某組器材的氣密性不佳D．某組實驗中活塞移動太快(3)某小組緩慢推活塞進行實驗得到了數(shù)據(jù)圖像①，驗證了“玻意耳定律”，請從分子動理論的角度解釋這個過程：________________．在這個過程中，理想氣體________(選填“吸熱”“放熱”或“無熱交換”).5．[2024·云南省三校聯(lián)考]如圖甲為“探究一定質量的氣體在溫度保持不變的條件下壓強與體積的關系”的裝置，導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V可以通過刻度讀取，空氣柱的壓強p可以從與注射器內空氣柱相連的氣壓計讀取．把柱塞向下壓或向上拉，讀取幾組空氣柱的體積與對應的壓強數(shù)據(jù)．(1)關于該實驗操作，下列說法正確的是______．A．推拉柱塞時應盡量緩慢B．推拉柱塞時不可手握注射器筒上空氣柱部分C．若實驗中橡膠塞脫落，可立即裝上并繼續(xù)本次實驗(2)測得多組空氣柱的壓強p和體積V的數(shù)據(jù)后，為了直觀看出一定質量的氣體在溫度不變的條件下壓強與體積的關系，若以p為縱坐標，則應以______(用字母表示)為橫坐標建立坐標系并描點作圖；在不斷壓縮氣體過程中，將測得的數(shù)據(jù)在剛才建立的坐標系中描點后用平滑曲線連接，得到的圖像如圖乙中實線所示，則出現(xiàn)這種情況的可能原因是______________(寫出一種即可).

考點71實驗十八探究等溫情況下一定質量氣體壓強與體積的關系1．答案：(1)ACD(2)盡可能保證封閉氣體在狀態(tài)變化過程中的溫度不變(3)C解析：(1)用橡膠塞密封注射器的下端，是為了封住一定量的氣體，A是必要的；沒有必要測量柱塞的直徑，由于整個過程中，截面不變，知道長度就可以，列方程時，兩邊可以把截面積消掉，B沒必要；讀取壓力表上顯示的氣壓值，知道初末狀態(tài)的氣壓值，C是必要的；讀取刻度尺上顯示的空氣柱長度來表示空氣的體積，D是必要的．(2)盡可能保證封閉氣體在狀態(tài)變化過程中的溫度不變．(3)圖像中直線比曲線直觀，在等溫變化中，p與eq\f(1,V)成正比，因此畫p-eq\f(1,V)圖像，應是一條過坐標原點的傾斜直線，C正確，A、B、D錯誤．2．答案：(1)AC(2)eq\f(1,p)(3)bb＋V0解析：(1)該氣體發(fā)生等溫變化，從注射器的刻度上讀出體積，因此傳感器A為壓強傳感器，A正確；在步驟①中，將注射器與傳感器A連接前，應使注射器封住一定量的氣體，因此不必將活塞移至注射器最右端，B錯誤；操作中，不可用手握住注射器封閉氣體部分，是為了保持封閉氣體的溫度不變，C正確；若實驗過程中不慎將活塞拔出針筒，氣體的質量發(fā)生變化，因此以上數(shù)據(jù)全部作廢，應重新做實驗，D錯誤．(2)做出圖像為一條直線，根據(jù)玻意耳定律pV＝C，因此x軸應為eq\f(1,p).(3)設石子體積為V1，對一定量的氣體，根據(jù)玻意耳定律可得p(V－V1)＝C，整理得V＝eq\f(C,p)＋V1，因此可得V1＝b，軟管容積為V0不能忽略，則表達式為p(V＋V0－V1)＝C，整理得V＝eq\f(C,p)＋V1－V0，可知V1－V0＝b，故V1＝b＋V0.3．答案：(1)Veq\f(1,p)圖線見解析(2)V－eq\f(k,p)(3)2.4×103解析：(1)根據(jù)玻意耳定律，有pV＝C，要作直線圖像，故作V-eq\f(1,p)圖像，即方格圖的縱坐標應標明的物理量是V，橫坐標則應標明eq\f(1,p)，圖像如圖所示．(2)注射器中的氣體發(fā)生的是等溫變化，根據(jù)玻意耳定律pV＝C可知氣體體積趨向于0時，p趨向于無窮大．從圖像知，縱軸截距表示小晶體的體積，故有k＝eq\f(V－V0,\f(1,p)－0)＝p(V－V0)，解得V0＝V－eq\f(k,p).(3)由上面分析可得小晶體的體積為V0＝0.27×10－5m3，小晶體的密度ρ＝eq\f(m,V0)＝2.4×103kg/m3.4．答案：(1)控制氣體的溫度不發(fā)生變化p-eq\f(1,V)或V-eq\f(1,p)(2)AB(3)見解析放熱解析：(1)實驗過程中應避免手握注射器含空氣柱的部分，這是為了控制氣體的溫度不發(fā)生變化．根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C得V＝CTeq\f(1,p)或p＝CTeq\f(1,V)，為檢驗氣體的壓強p與體積V是否成反比例關系，能較直觀的判定該關系，可將圖線轉化為p-eq\f(1,V)或V-eq\f(1,p)圖像．(2)根據(jù)pV＝nRT，由曲線可知對于同一V值所對應的p值不同，故兩組注射器內氣體的p與V的乘積不相等，可知當氣體質量一定時，若兩組實驗環(huán)境溫度T不同，pV乘積不等；同理，當兩組封閉氣體的質量不同時，pV乘積不等，A、B正確；若某組器材的氣密性不佳，在實驗中會漏氣，氣體質量會持續(xù)變化，此時不可能得到反比例關系圖線；同理，若某組實驗中活塞移動太快，會使注射器內封閉氣體的溫度不斷變化，此時圖線也不可能符合反比例關系，C、D錯誤．(3)一定質量的理想氣體，其分子總數(shù)是一個定值，當溫度保持不變時，則分子的平均速率也保持不變，當其體積增大幾倍時，則單位體積內的分子數(shù)變?yōu)樵瓉淼膸追种?，因此氣體的壓強也減為原來的幾分之一；反之若體積減小為原來的幾分之一，則壓強增大幾倍，即壓強與體積成反比，這就是玻意耳定律．緩慢推活塞，氣體體積減小，外界對氣體做功，而溫度保持不變則氣體內能不變，故氣體放熱．5．答案：(1)AB(2)eq\f(1,V)漏氣(或者環(huán)境溫度降低)解析：(1)為減小實驗誤差，推拉柱塞時應盡量緩慢，以防止柱塞移動太快，氣體的溫度產生變化，A正確；推拉柱塞時不能用手握注射器筒上空氣柱部分，以防止空氣溫度產生變化，B正確；若實驗中橡膠塞脫落，氣體的質量變化，需重新做實