专练十九 探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系（含解析）-【实验抢分】2025年高考物理二轮复习专练

这是一份专练十九 探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系（含解析）-【实验抢分】2025年高考物理二轮复习专练，共11页。

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
2.(6分)某同学用一个注射器做了两次验证玻意耳定律的实验,操作完全正确。根据实验数据,却在p -1V图上画出了两条不同的直线(如图),造成这种情况的原因不可能是( )
A.两次实验中保持空气质量、温度相同,所取气体压强的数据不同
B.两次实验中空气的质量相同,温度不同
C.两次实验中温度相同,空气质量不同
D.两次实验中温度相同,空气的摩尔数不同
3.(6分)(多选)(2023·海口模拟)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的规律,实验装置如图所示。用注射器封闭一定量的气体,其压强p可由左侧的压强传感器测得,体积V由注射器壁上的刻度读出,下列说法正确的是( )
A.注射器必须水平放置
B.改变气体体积时,应缓慢推动活塞
C.改变气体体积时,推动活塞快慢对实验没有影响
D.处理数据时可以作出p-1V图像,如果是过原点倾斜的直线,说明压强p与体积V成反比关系
4.(8分)(2023·福州模拟)如图甲是某实验小组利用气体压强传感器探究“温度不变时,一定质量的气体压强与体积关系”的实验装置。
(1)主要操作步骤如下:
①把注射器活塞推至注射器某一位置,将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接;
②缓慢移动活塞,记录注射器的刻度值V,同时记录对应的气体压强值p;
③重复上述步骤②,多次测量;
④根据记录的数据,作出p-1V图线。如果该图线为直线且反向延长线过坐标原点,就说明气体压强与体积成______(选填“正比”或“反比”)。
(2)关于该实验的操作,下列说法正确的是______(填写选项前的字母)。
A.实验中一定要测量空气柱的横截面积
B.实验中一定要测量环境的温度
C.为了减小实验误差,在活塞上均匀涂抹润滑油,主要是为了避免漏气
D.为方便推拉活塞,应用手握紧注射器再推拉活塞
(3)某次实验中,一实验小组作出的p-1V图像如图乙所示,图线发生弯曲,造成该现象的原因可能是__________________________________________。
5.(8分)(2023·昆明模拟)某同学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(a)所示。用活塞和注射器外筒封闭一定质量的气体,其压强可由左侧的压强传感器测得。
(1)在注射器柱塞上涂上润滑油,其主要目的是____________________________。
(2)该同学在一次实验中,计算机屏幕显示如图(b)所示,其纵坐标表示封闭气体的体积,则横坐标表示的物理量是封闭气体的__________。

A.热力学温度TB.摄氏温度t
C.压强pD.压强的倒数1p
(3)若该实验的误差仅由注射器与传感器之间细管中的气体体积V0导致,由图(b)可得V0大小为__________mL。(结果保留1位有效数字)
6.(8分)用DIS研究一定质量的气体在温度不变时,压强与体积的关系,如图1所示,实验步骤如下:
①把注射器活塞移至注射器中间位置,将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接;
②移动活塞,记录注射器的刻度值V,同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p;
③用V-1p图像处理实验数据,得出如图2所示图线。
(1)为了保持封闭气体的温度不变,实验中采取的主要措施及注意事项是__________和__________。
(2)如果实验操作规范正确,但如图所示的V-1p图线不过原点,则V0代表__________。
(3)小明同学实验时缓慢移动活塞,并记录下每次测量的压强p与注射器刻度值V。在实验中出现压强传感器软管脱落,他重新接上后继续实验,其余操作无误。V-1p关系图像应是__________。
7.(8分)有两个学生实验,甲、乙两组同学分组探究:
甲组:学生进行“用油膜法测分子大小”实验中痱子粉不能撒太多的主要原因是: ___________________________________________________________________;
甲组同学实验操作正确,成功形成单分子油膜,不过使用了一瓶久置在实验室中的油酸酒精溶液,则油酸分子直径的测量值____________(选填“偏大”“不变”或“偏小”);
乙组:学生利用如图所示的压强传感器研究一定质量的气体在等温变化中,压强与体积的关系,实验时学生用手握住注射器,快速推拉活塞,结果p-V图不为等温变化应该呈现的双曲线,其主要原因是: ______________________________;
发现问题后,在正确操作下为了研究方便,乙组制作了1V -p图,若实验中注射器发生漏气,则1V -p的斜率将__________(选填“变大”“不变”或“变小”)。
解析版
1.(6分)(2023·江苏选择考)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】选B。因为该实验是要探究气体等温变化的规律;实验中要缓慢推动或拉动活塞,目的是尽可能保证封闭气体在状态变化过程中的温度不变;为了方便读取封闭气体的体积,不需要在橡胶套处接另一注射器。
2.(6分)某同学用一个注射器做了两次验证玻意耳定律的实验,操作完全正确。根据实验数据,却在p -1V图上画出了两条不同的直线(如图),造成这种情况的原因不可能是( )
A.两次实验中保持空气质量、温度相同,所取气体压强的数据不同
B.两次实验中空气的质量相同,温度不同
C.两次实验中温度相同,空气质量不同
D.两次实验中温度相同,空气的摩尔数不同
【解析】选A。根据玻意耳定律得p=CT·1V,其中C与气体的质量(或摩尔数)有关,则只要气体的温度、质量相同(或摩尔数相同),p -1V图像就相同,B、C、D有可能,A不可能。
3.(6分)(多选)(2023·海口模拟)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的规律,实验装置如图所示。用注射器封闭一定量的气体,其压强p可由左侧的压强传感器测得,体积V由注射器壁上的刻度读出,下列说法正确的是( )
A.注射器必须水平放置
B.改变气体体积时,应缓慢推动活塞
C.改变气体体积时,推动活塞快慢对实验没有影响
D.处理数据时可以作出p-1V图像,如果是过原点倾斜的直线,说明压强p与体积V成反比关系
【解析】选B、D。注射器不必水平放置,气体压强由传感器直接读出,故A错误;为防止封闭气体的温度发生改变,改变气体体积时,应缓慢推动活塞,故C错误,B正确;处理数据时可以作出p-1V图像,如果是过原点倾斜的直线,说明压强p与体积V成反比关系,故D正确。
4.(8分)(2023·福州模拟)如图甲是某实验小组利用气体压强传感器探究“温度不变时,一定质量的气体压强与体积关系”的实验装置。
(1)主要操作步骤如下:
①把注射器活塞推至注射器某一位置,将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接;
②缓慢移动活塞,记录注射器的刻度值V,同时记录对应的气体压强值p;
③重复上述步骤②,多次测量;
④根据记录的数据,作出p-1V图线。如果该图线为直线且反向延长线过坐标原点,就说明气体压强与体积成______(选填“正比”或“反比”)。
(2)关于该实验的操作,下列说法正确的是______(填写选项前的字母)。
A.实验中一定要测量空气柱的横截面积
B.实验中一定要测量环境的温度
C.为了减小实验误差,在活塞上均匀涂抹润滑油,主要是为了避免漏气
D.为方便推拉活塞,应用手握紧注射器再推拉活塞
(3)某次实验中,一实验小组作出的p-1V图像如图乙所示,图线发生弯曲,造成该现象的原因可能是__________________________________________。
【解析】(1)作出p-1V图线,该图线为直线且反向延长线过坐标原点,就说明气体压强与体积成反比。
(2)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A错误;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,故温度保持不变即可,不需要测量,B错误;涂润滑油主要是防止漏气,使被封闭气体的质量不发生变化,也可以减小摩擦,故C正确;手握紧活塞会导致温度的变化,从而影响实验,D错误。
(3)一实验小组作出的p -1V图像的图线发生向上弯曲,造成该现象的原因可能是气体温度升高。
答案:(1)④反比 (2)C (3)气体温度升高
5.(8分)(2023·昆明模拟)某同学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(a)所示。用活塞和注射器外筒封闭一定质量的气体,其压强可由左侧的压强传感器测得。
(1)在注射器柱塞上涂上润滑油,其主要目的是____________________________。
(2)该同学在一次实验中,计算机屏幕显示如图(b)所示,其纵坐标表示封闭气体的体积,则横坐标表示的物理量是封闭气体的__________。

A.热力学温度TB.摄氏温度t
C.压强pD.压强的倒数1p
(3)若该实验的误差仅由注射器与传感器之间细管中的气体体积V0导致,由图(b)可得V0大小为__________mL。(结果保留1位有效数字)
【解析】(1)在注射器柱塞上涂上润滑油,其主要目的是防止漏气,使被封闭气体的质量不发生变化。
(2)理想气体发生等温变化时遵循玻意耳定律pV=C,故V=C1p,则V-1p图像是一条直线,故选D。
(3)图(b)所示的V-1p图线不过原点,就是由于计算体积时没考虑注射器与传感器之间细管中的气体体积,即纵截距大小即为V0,由图像可知V0=1 mL。
答案:(1)防止漏气 (2)D (3)1
6.(8分)用DIS研究一定质量的气体在温度不变时,压强与体积的关系,如图1所示,实验步骤如下:
①把注射器活塞移至注射器中间位置,将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接;
②移动活塞,记录注射器的刻度值V,同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p;
③用V-1p图像处理实验数据,得出如图2所示图线。
(1)为了保持封闭气体的温度不变,实验中采取的主要措施及注意事项是__________和__________。
(2)如果实验操作规范正确,但如图所示的V-1p图线不过原点,则V0代表__________。
(3)小明同学实验时缓慢移动活塞,并记录下每次测量的压强p与注射器刻度值V。在实验中出现压强传感器软管脱落,他重新接上后继续实验,其余操作无误。V-1p关系图像应是__________。
【解析】(1)为了保证温度不变,应减小外界做功以及外部热量影响,故在实验中移动活塞要缓慢;不能用手握住注射器封闭气体部分;
【解析】(2)根据理想气体状态方程pVT=C可知,实验数据画出的V-1p图线是过坐标原点的直线。在实际的实验过程中实验操作规范正确,根据实验数据画出如图2所示的V-1p图线不过坐标原点,该图线的方程为V=k·1p-b,说明注射器中气体的体积小于实际封闭气体的体积,结合实验的器材可知,截距V0代表:注射器与压强传感器连接部位的气体体积;
【解析】(3)根据pV=C可知V=Cp,当质量发生改变后(质量变大),V与1p仍成正比,斜率比原来大,故画出V-1p图线如图B所示。
答案:(1)移动活塞要缓慢 不能用手握住注射器封闭气体部分
(2)注射器与压强传感器连接部位的气体体积
(3)B
7.(8分)有两个学生实验,甲、乙两组同学分组探究:
甲组:学生进行“用油膜法测分子大小”实验中痱子粉不能撒太多的主要原因是: ___________________________________________________________________;
甲组同学实验操作正确,成功形成单分子油膜,不过使用了一瓶久置在实验室中的油酸酒精溶液,则油酸分子直径的测量值____________(选填“偏大”“不变”或“偏小”);
乙组:学生利用如图所示的压强传感器研究一定质量的气体在等温变化中,压强与体积的关系,实验时学生用手握住注射器,快速推拉活塞,结果p-V图不为等温变化应该呈现的双曲线,其主要原因是: ______________________________;
发现问题后,在正确操作下为了研究方便,乙组制作了1V -p图,若实验中注射器发生漏气,则1V -p的斜率将__________(选填“变大”“不变”或“变小”)。
【解析】如果痱子粉撒太多,会导致油酸堆积,难形成单分子油膜;久置在实验室中的油酸酒精溶液,酒精挥发较多,实际浓度c变大,但是实验时仍用之前标签上的浓度,由d=cV0S知d偏小;
手握住注射器与注射器内部气体发生热传递,快速推拉活塞对注射器内部气体快速做功导致气体温度急剧变化,则与等温条件不符;由理想气体状态方程pV=nRT知1V=1nRTp,漏气时n减小,则斜率变大。
答案:不易于形成单分子油膜 偏小 手握住注射器快速推拉活塞导致气体温度急剧变化,则与等温条件不符 变大