高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第三册气体实验定律第2课时练习

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(1)实验研究的对象是__________________，实验中应保持不变的参量是____________和__________。
(2)实验中为了控制该参量不变，下列采取的主要措施比较合理的是________。
A．在活塞上涂上润滑油，保持良好的封闭性
B．推动活塞时要缓慢
C．不要用手直接握住注射器密闭气体的部分
D．实验前注射器内要吸入尽量多的空气
(3)实验数据b对应的压强应为__________×105 Pa，根据上表数据作出的p－ eq \f(1,V) 图像，可得出实验结论：质量一定的理想气体，___________________________________________________________。
解析：(1)实验研究的对象是注射器内密闭的气体，保持不变的参量是温度和密闭气体的质量。
(2)活塞和针筒之间涂上润滑油，减小摩擦、防止漏气，保证气体质量不变，故A正确；缓慢推动活塞，保证气体的温度不变，故B正确；不要用手直接握住注射器密闭气体的部分，保证气体的温度不变，故C正确；实验前注射器内要吸入适量的空气，故D错误。
(3)由题图的压力表示数知实验数据b对应的压强为1.0×105 Pa，作出的p－ eq \f(1,V) 图线为一条过原点的直线，可得出结论：质量一定的理想气体，温度不变时，压强与体积成反比。
答案：(1)注射器内密闭的气体 温度 密闭气体的质量 (2)ABC (3)1.0 温度不变时，压强与体积成反比
2．某实验小组利用如图甲装置探究一定质量的气体等温变化的规律。
(1)在实验操作过程中，为保证温度不变，以下操作正确的是________。
A．用橡皮帽堵住注射器的小孔
B．移动活塞要缓慢
C．实验时不要用手握住注射器
D．在注射器活塞一周涂润滑油
(2)在相同温度下，实验小组第一次密封了质量为m1的气体，第二次密封了质量为m2的气体，完成两次实验后，在同一坐标系中分别作出对应的压强与体积的关系图线如图乙所示，则根据p－ eq \f(1,V) 图像，可判断在等温情况下，一定质量的气体压强与体积成__________(选填“正比”或“反比”)关系，m1__________(选填“>”或“＜”)m2。
解析：(1)橡皮帽的作用是密封注射器内的气体，A错误；为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是缓慢移动活塞，避免做功导致温度变化，B正确；为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是不用手握住注射器封闭气体部分，避免热传递导致温度变化，C正确；为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是用润滑油涂活塞，D错误。
(2)根据图像p－ eq \f(1,V) ，压强p与体积的倒数 eq \f(1,V) 成正比，即压强p与体积V成反比关系。根据p－ eq \f(1,V) 图像，当体积相同时，质量为m1的气体压强大于质量为m2的气体压强，说明温度一定时，质量为m1的气体的分子数大于质量为m2的气体分子数，则m1＞m2。
答案：(1)BC (2)反比 >
3.某实验小组用如图甲所示装置探究气体等温变化的规律。已知气压计通过细管与注射器内的空气柱相连，细管隐藏在活塞内部未在图中标明。由气压计读取空气柱的压强，由注射器旁的刻度尺读取空气柱的长度。

(1)某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为纵轴、 eq \f(1,V) 为横轴，画出图像如图乙所示，则图线弯曲的可能原因是________。
A．实验过程中有漏气现象
B．实验过程中气体温度降低
C．实验过程中气体温度升高
(2)不同小组的同学选用一定质量的同种气体，均按正确的实验操作和数据处理的方法完成了实验，并在相同坐标标度的情况下画出了压强与体积的关系图线，如图丙所示。两组图线不相同的原因是________。
A．两组实验过程中有漏气现象
B．两组实验过程温度不同
C．两组实验过程气体的质量不同
解析：(1)题图乙中的图线发生了弯曲，即pV乘积变大，则说明在实验中温度或者质量发生了变化，因图线向上弯曲，故可能是温度升高了或者质量变大了。
(2)由题图丙中图线的斜率k＝ eq \f(p,\f(1,V)) ＝pV，pV＝nRT可知，他们选取气体质量不同，或者是温度不同，故选BC。
答案：(1)C (2)BC
4．在“探究气体等温变化的规律”实验中，实验装置如图甲所示。用注射器封闭一定质量的空气，连接到气体压强传感器上，用传感器测量封闭气体的压强，用注射器刻度读出气体体积。
(1)多次改变封闭气体的体积，测量出不同体积时气体的压强，用电脑记录下来，并生成p－V图像如图乙所示，由图可猜测p与V可能__________(选填“成正比”“成反比”或“不成比例”)。
(2)实验完成后，某同学作出的图像如图丙所示(其中实线为实验所得，虚线为参考双曲线的一支)，造成这一现象的原因可能是________。
A．操作实验时用手握住了注射器
B．实验时环境温度降低了
C．注射器内气体向外泄漏
D．有气体进入注射器内
解析：(1)根据图线进行猜测，p与V可能成反比。
(2)实线与虚线进行比较，当体积V一定时，实验中气体压强偏小，结合pV＝nRT可知，气体温度降低，即实验时环境温度降低；当压强一定时，实验中气体体积偏小，说明注射器内气体可能向外泄漏。
答案：(1)成反比 (2)BC
5．某同学设计了如图甲所示的实验装置来“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”。注射器导热性能良好，用橡皮塞和活塞在注射器内封闭一定质量的气体。活塞下方安装一个钩。实验时，在钩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刻度读出对应空气柱的体积V，并依据活塞(包括钩)和钩码的质量求出对应气体的压强p。已知注射器内空气柱的横截面积为S，刻度全长为L，大气压为 p0，活塞(包括钩)的质量m0＝200 g，每个钩码的质量m＝50 g，重力加速度为g。

(1)每次挂上钩码，要停留一点时间，让活塞下滑到不再移动的另一位置时才读出空气柱的体积，是为了控制空气柱的____________。
(2)若在某次实验中所挂钩码个数为n，则平衡时空气柱的压强为__________________(用题目中已知量的符号表示)。
(3)该同学通过实验数据得到如图乙所示的p－ eq \f(1,V) 图像，由该图像得到的结论是_____________________________________________________
_________________________________________________________。
(4)未挂钩码前，活塞封闭的空气柱长度为 eq \f(L,2) ，压强为 eq \f(p0,2) ，依次挂上钩码，当空气柱长度为L时，所挂钩码有________个。
解析：(1)活塞静止时空气柱的压强保持不变，活塞静止时读数是为了控制空气柱的压强稳定。
(2)若在某次实验中所挂钩码个数为n，
由平衡条件得pS＋(m0＋nm)g＝p0S，
得平衡时空气柱的压强p＝p0－ eq \f(（m0＋nm）g,S) 。
(3)p－ eq \f(1,V) 图像为倾斜直线，说明等温情况下一定质量封闭气体的压强与体积成反比。
(4)由等温变化可得 eq \f(p0,2) · eq \f(LS,2) ＝pLS，
又pS＋(m0＋km)g＝p0S， eq \f(p0S,2) ＋m0g＝p0S
联立得所挂钩码个数k＝ eq \f(p0S,4mg) ＝ eq \f(2m0g,4mg)
代入数据得k＝2。
答案：(1)压强稳定 (2)p0－ eq \f(（m0＋nm）g,S) (3)等温情况下一定质量封闭气体的压强与体积成反比 (4)2
次数
a
b
c
d
压强p/(×105 Pa)
0.8
1.6
1.9
体积V/cm3
8
6.4
4.0
3.4
体积倒数 eq \f(1,V) /cm－3
0.125
0.156
0.25
0.297