2026届高考物理一轮基础复习训练72 实验 探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系

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1.利用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图乙所示。

回答以下问题：
(1) 在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体________。
A. p与V成正比 B. p与1V成正比
(2) 若气体被压缩到V=10.0 mL，由图乙可读出封闭气体压强为________Pa（保留3位有效数字）。
(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________（填“增大”或“减小”）。
2.某实验小组同学利用如图所示的压强传感器研究一定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________（填“变大” “不变”或“变小”）。
3.某同学设计了如图甲所示的装置来探究“气体温度不变时压强随体积变化规律”的实验，注射器导热性能良好，用橡皮帽和活塞在注射器内封闭一定质量的理想气体。质量不计的细绳跨过滑轮，一端系到活塞上，调节滑轮的高度，使左侧细绳拉直时能保持水平，另一端可以挂钩码。实验时，在细绳的下端依次挂上质量相同的钩码1，2，3，…，稳定后通过注射器的标度读出对应空气柱的体积V，并能求出对应气体的压强p。已知注射器的最大体积为Vm，刻度全长为L，大气压为p0，每个钩码的质量为m，重力加速度为g。

(1) 关于本实验的操作，下列说法正确的是________。
A. 为减小误差，每挂上一个钩码后，应平衡后再读出体积
B. 挂钩码时，为了防止注射器脱落，应用手紧紧握住注射器
C. 实验前，应在活塞上涂上润滑油，并来回拉动几次
D. 实验时必须测出封闭气体的温度
(2) 若在某次实验中细绳上所挂钩码个数为n，则平衡后对应气体的压强为______________（用题目中已知量表示）。
(3) 该同学根据测得气体的体积和对应的压强，做出了V−1p图像，如图乙所示，图线不过原点，则纵坐标b代表______________；体积增大到一定值后，图线开始偏离直线，可能是由于气体温度________（填“升高”或“降低”）；也可能是由于装置气密性导致气体质量________（填“增大”或“减小”）。
4.用图甲所示装置探究气体等温变化的规律。

(1) 关于该实验，下列说法正确的是_______。
A. 为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油
B. 应快速推拉柱塞
C. 为方便推拉柱塞，应用手握注射器再推拉柱塞
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
(2) 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，以p为纵坐标，以1V为横坐标在坐标系中描点作图。小明所在的小组压缩气体时漏气，则用上述方法作出的图线应为图乙中的________（填“①”或“②”）。
(3) 为更准确地测出气体的压强，小华用压强传感器和注射器相连，得到某次实验的p−V图如图丙所示，究其原因，是温度发生了怎样的变化____________。
A. 一直下降 B. 先上升后下降 C. 先下降后上升 D. 一直上升
(4) 某同学将注射器活塞移动到体积适中的位置时，接上软管和压强传感器，通过DIS系统记录下此时的体积V0与压强p0，然后记录5组数据，作p−1V图。在软管内气体体积ΔV不可忽略时，p−1V图像为双曲线，试用玻意耳定律分析，该双曲线的渐近线（图中的虚线）方程是＝p＝____________（用V0、p0、ΔV表示）。
(5) 实验中若使用传感器采集数据，则柱塞与针筒间的摩擦对实验结果pV乘积值的影响是______（填“偏大” “偏小”或“无影响”）。
5.某同学利用如图所示的装置，来测定一颗形状不规则的石子的体积，图中(a)为压强传感器，A与计算机相连，可以直接读出注射器内封闭气体的压强，注射器与传感器A之间的软管内气体的体积不能忽略。

(1) 将石子装进注射器，通过推、拉活塞改变封闭气体的体积和压强。操作中，不能用手握住注射器封闭气体部分，是为了______________________；若实验过程中不慎将活塞拔出针筒，则必须废除之前获得的数据，重做实验，这是为了________________。
(2) 实验中通过活塞所在刻度读取了多组气体体积V及对应压强p，为了在xOy坐标系中获得直线图像，应取y轴、x轴分别为____________（填“、V、1p”或“、p、1V”）。
(3) 选择合适的坐标后，该同学通过描点作图，得到直线的函数图像如图(b)所示，若已知传感器和注射器连接处的软管容积为V0，则这颗石子的体积为__________。
6.图(a)是“用DIS研究在温度不变时，一定质量的气体压强与体积关系”的实验装置。
(1) 实验中，连接注射器与压强传感器之间软管内的气体不可忽略。移动活塞，多次记录注射器上的体积刻度V和压强传感器读数p，绘出的p−1V图像可能为________。

(2) 用第(1)问中获得的数据绘制1p−V图像，如图(b)所示，则连接注射器与压强传感器之间软管内气体的体积为_____________________。
(3) 若用天平测出若干粒大米的质量为m，然后将这些米粒装入上述装置中的注射器内，移动活塞，多次记录注射器上的体积刻度V和压强传感器读数p，绘出图(c)所示的图像。则可求出大米的密度为________________（用、、m、V1、V2表示）。
(4) 第(3)问中，若读出注射器上的体积刻度为V3之后，用手握住注射器左侧的大部分位置，向外拉动活塞，其余操作无误，继续采集若干数据，请在图(c)中大致画出大于V3部分的图线。
7.某实验小组用如图甲所示装置探究气体做等温变化的规律。已知压力表通过细管与注射器内的空气柱相连，细管隐藏在柱塞内部未在图中标明。从压力表上读取空气柱的压强，从注射器旁的刻度尺上读取空气柱的长度。
(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。
(2) 关于该实验，下列说法正确的是________。
A. 为避免漏气，可在柱塞上涂抹适量润滑油
B. 实验中应快速推拉柱塞，以免气体进入或漏出注射器
C. 为方便推拉柱塞，应用手握紧注射器再推拉柱塞
D. 柱塞移至某位置时，应快速记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值
(3) 测得注射器内封闭气体的几组压强p和体积V的值后，以p为纵轴、1V为横轴，作出图像如图乙所示。图像向下弯曲的可能原因是________。
A. 实验过程中有进气现象 B. 实验过程中有漏气现象
C. 实验过程中气体温度降低 D. 实验过程中气体温度升高
8.某实验小组用如图甲所示实验装置来“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”。

(1) 关于该实验，下列说法正确的是________。
A. 实验时应快速推拉活塞以避免气体与外界发生热交换
B. 无需测出封闭气体的质量
C. 推拉活塞时，应用手握住整个注射器以使装置更稳定
(2) 为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，他们进行了两次实验，得到的p−V图像如图乙所示，由图可知两次实验气体的温度大小关系为T1________T2（选填“”）。
(3) 为了能直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系，应作出________（选填“p−V”或“p−1V”）图像，对图线进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条________，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。
9.某实验小组利用图甲所示装置进行“探究气体的等温变化规律”实验，通过向竖直放置的U形玻璃管开口端多次注入水银改变气体的状态，每次缓慢注入水银后，测量U形玻璃管两端液面的高度差ℎ1 (cm)以及封闭气柱的长度ℎ2 (cm)。一次实验中，该小组通过多次测量记录多组ℎ1和ℎ2数据，然后以ℎ1为纵坐标、以1ℎ2为横坐标作出ℎ1−1ℎ2图像，如图乙所示，已知图像的斜率为k，图像与纵轴的截距为−b。

(1) 实验中，每次注入水银时都需要缓慢注入，其目的是________________________________________________________________________。
(2) 根据上述条件可知，大气压强为________cmHg（用所给的字母表示）。
(3) 某次实验中，测得ℎ1=ℎ0，则此时封闭的气柱长度为________cm（用所给的字母表示）。
(4) 该小组先后进行了两次实验，两次实验中封闭气体的质量相同，但在第一次实验中的环境温度要比第二次实验的环境温度高，则第一次实验得到的ℎ1−1ℎ2图像的斜率________（选填“大于” “等于”或“小于”）第二次实验得到的ℎ1−1ℎ2图像的斜率。
10.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。
(1) 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
(2) 某同学探究气体等温变化规律的实验装置如图所示。该同学测出了注射器内封闭气体的几组压强p和体积V的值后，以p为纵坐标，1V为横坐标，画出p−1V图像，甲图线不过原点的可能原因是________；乙图线向上弯曲的可能原因是________；丙图线向下弯曲的可能原因是________。

A. 各组的、p、1V取值范围太小
B. 实验过程中有漏气现象
C. 实验过程中气体温度升高
D. 在计算压强时，没有计入由于活塞和框架的重力引起的压强
11.某实验小组用图甲所示实验装置来进行“探究气体等温变化的规律”实验。

(1) 在本实验操作的过程中，需要保持不变的量是气体的温度和________。
(2) 关于该实验的操作，下列说法正确的是________。
A. 在柱塞上涂抹润滑油可以提高装置的气密性
B. 实验时应快速推拉柱塞并迅速读数，以避免气体与外界发生热交换
C. 推拉柱塞及读取数据时不要用手握住注射器下端，以避免改变气体的温度
D. 实验必须测量柱塞的横截面积，以获知被封闭气体的体积
(3) 为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，实验小组在不同的环境温度下进行了实验，得到的p−V图像如图乙所示，由图可知，这两次实验气体的温度大小关系为T1________T2（选填“”）。
(4) 实验小组同学作出p−1V图像，发现当气体压强增大到一定值后，实验数据描绘的图线偏离过原点的直线。若是因实验装置漏气导致的偏离，则描绘的图线可能如图丙的________（选填“①”或“②”）所示。
12.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。
(1)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。
(2)实验过程中，下列操作正确的是 。
A.改变气体体积时应快速推拉柱塞
B.推拉柱塞时，手不能握住注射器含有气体的部分
C.实验前应先利用天平测量出注射器、柱塞及压力表的总质量
(3)为能更准确地测出气体的压强，某同学直接用软管连通注射器和另一压强传感器(测量压强更准确)，如图丁所示。
用(1)中方法作出的图线如图丙所示，而该图线不过原点，为减小这一实验误差，请写出一条改进建议： 。
答案：B
解析：图乙中拟合曲线为过原点的直线，说明p与1V成正比例关系，故B正确。
(2) 答案：2.04×105 Pa
解析：当V=10.0 mL时，1V=100×10−3 mL−1，由图乙读取压强为204×103 Pa=2.04×105 Pa。
(3) 答案：增大
解析：正确值为p(V0+ΔV)，漏掉ΔV时为pV0，差值为pΔV。因ΔV恒定，故随p增大，差值绝对值增大。
答案： 手握住注射器快速推拉活塞导致气体温度急剧变化，偏离等温条件；变大
解析：
快速推拉活塞时，做功使气体温度变化，不满足等温条件，故p−V图不是双曲线。
漏气时，由pV=nRT得1V=pnRT，n减小则斜率1nRT变大。
答案：AC
解析：
A：平衡后读数可减小误差，正确；
B：手握注射器会改变气体温度，错误；
C：涂润滑油可增强气密性，正确；
D：注射器导热，温度与外界一致，无需测量，错误。
(2) 答案：p=p0−nmgS（S=VmL）
解析：对活塞受力分析，pS+nmg=p0S，解得p=p0−nmgS。
(3) 答案：橡皮帽内气体体积；升高；增大
解析：
图线不过原点，说明存在初始体积b，即橡皮帽内气体体积。
由V=CTp，斜率变大可能是温度升高或气体质量增大（C∝n）。
答案：AD
解析：
A：涂润滑油可密封，正确；
B：快速推拉会改变温度，错误；
C：手握注射器影响温度，错误；
D：体积比例关系不受单位影响，正确。
(2) 答案：②
解析：漏气时pV=nRT中n减小，p−1V图线斜率变小，故为②。
(3) 答案：B
解析：pV∝T，图丙中pV先增大后减小，故温度先升后降。
(4) 答案：p=p0(V0+ΔV)ΔV（渐近线为V→∞时，p≈p0(V0+ΔV)ΔV）
解析：由p0(V0+ΔV)=p(V+ΔV)，当V→∞时，p≈p0(V0+ΔV)ΔV。
(5) 答案：无影响
解析：压强和体积由传感器和刻度直接测量，与摩擦无关。
答案：保持封闭气体温度不变；保持封闭气体质量不变
解析：
手握会改变温度，需避免；
活塞拔出导致气体质量变化，数据无效。
(2) 答案：V、1p
解析：由p(V−Vx)=C得V=Cp+Vx，故y轴为V，x轴为1p。
(3) 答案：b+V0
解析：考虑软管容积V0，V=Cp+Vx−V0，截距b=Vx−V0，故Vx=b+V0。
答案：C
解析：软管内气体不可忽略，压强增大时部分气体进入软管，n减小，p−1V图线斜率变小，故为C。
(2) 答案：V1
解析：由1p=V+V0C，当1p=0时，V=−V0=−V1，故V0=V1。
(3) 答案：ρ=mV1+V2
解析：大米体积V米=V2+V0=V1+V2，密度ρ=mV米。
(4) 答案：图线斜率减小（温度升高，1p−V斜率∝1T变小）
解析：手握使温度升高，由常数1p=VCT+常数，斜率减小。
答案：不需要
解析：体积V=SL，横截面积S恒定，可用长度代替体积分析比例关系。
(2) 答案：A
解析：
A：涂润滑油防漏气，正确；
B：快速推拉改变温度，错误；
C：手握影响温度，错误；
D：需稳定后读数，错误。
(3) 答案：BC
解析：
图线向下弯曲，斜率pV减小，可能是漏气（n减小）或温度降低（T减小）。
答案：B
解析：
A：需缓慢推拉以保持等温，错误；
B：实验无需测量气体质量，正确；
C：手握改变温度，错误。
(2) 答案：>
解析：p−V图中，离原点越远的等温线温度越高，故T1>T2。
(3) 答案：p−1V；过原点的倾斜直线
解析：p∝1V时，p−1V图为过原点的直线，直观反映反比关系。
答案：保持封闭气体温度不变
解析：缓慢注入可使气体有足够时间与外界热交换，维持等温。
(2) 答案：b
解析：由ℎ1=CTS⋅1ℎ2−p0，截距−p0=−b，故p0=b。
(3) 答案：kℎ0+b
解析：由ℎ0=kℎ2−b，解得ℎ2=kℎ0+b。
(4) 答案：大于
解析：斜率∝T，温度越高，斜率越大。
答案：B
解析：缓慢推拉可保持等温，且不能改变气体质量（排除C、D）。
(2) 答案：D；C；B
解析：
甲：未计入活塞重力，压强测量值偏小，图线右移，对应D；
乙：pV增大，可能是温度升高（C）；
丙：pV减小，可能是漏气（B）。
答案：质量
解析：实验需控制气体质量和温度不变。
(2) 答案：AC
解析：
A：涂润滑油增强气密性，正确；
B：快速推拉改变温度，错误；
C：避免手握影响温度，正确；
D：无需测量横截面积，错误。
(3) 答案：