第十五章　144.与气体实验定律相关的热学实验---高中物理人教版（2019）高三 课后同步加练半小时 练习（解析版）

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1.(7分)(2025·安徽蚌埠市三模)图甲为“探究气体等温变化的规律”的实验装置，用细软管将注射器的小孔与压强传感器连接，管内密封一定质量的气体，用数据采集器连接计算机测量气体压强。
(1)(4分)实验时，采集多组数据并绘出图乙所示的p-1V图像。实验过程中，若气体温度保持不变，对应的图像是曲线 ；若气体温度逐渐升高，则对应的图像是曲线 。(均选填“①”“②”或“③”)
(2)(3分)某同学用不同质量的同种气体在相同温度条件下完成上述实验，绘制出的V-1p图像如图丙，若图线a、b的斜率之比为2∶1，则图线a、b对应的气体质量之比ma∶mb= 。
答案 (1) ③ ② (2)2∶1
解析 (1)根据玻意耳定律pV=C可得p=C·1V，故实验过程中，若气体温度保持不变，对应的p-1V图像是曲线③；根据理想气体状态方程pV=CT可得p=CT·1V，则若气体温度逐渐升高，p-1V图像的斜率逐渐增大，则对应的图像是曲线②。
(2)根据pV=nRT=mMRT可得V=mRTM·1p，则由题意可知kakb=mamb=21，故图线a、b对应的气体质量之比ma∶mb=2∶1。
2.(8分)(2025·山东泰安市检测)某实验小组使用如图甲所示装置探究等压情况下一定质量气体的体积与温度的关系。注射器中密封了一定质量的气体，柱塞下使用细绳悬挂一重物，整个装置置于控温箱内，控温箱内气体始终与外界相通，通过改变控温箱温度读取多组温度、体积数值，并作体积—热力学温度图像。
(1)(2分)实验过程中，下列说法正确的是 ；
A.改变控温箱温度后，应等待足够长时间，温度计示数稳定后再读取空气柱体积
B.柱塞处涂抹润滑油的目的是减小摩擦而非密封气体
C.实验过程要保证空气柱密闭性良好
(2)(2分)若实验操作规范无错误，作出V-T图像，如图乙所示，图像不过原点的原因是 ；
(3)
(2分)改变重物质量，再次实验，得到两条直线，如图丙所示，两条直线斜率分别为k1、k2，对应的重物及柱塞质量之和分别为m1、m2，若测得柱塞横截面积为S，重力加速度为g，大气压强可表示为： (忽略柱塞与注射器之间的摩擦，使用题中所给字母表示)。
(4)(2分)某组员认为：若将控温箱密闭，与外界大气不相通，当控温箱内温度缓慢升高时，柱塞和重物的高度会不降反升，请问其观点是否正确？ (选填“正确”或“不正确”)。
答案 (1)AC (2)未考虑橡胶塞内气体体积 (3)p0=g(m2k2−m1k1)S(k2−k1) (4)正确
解析 (1)改变控温箱温度后，应该等待足够长时间，温度计示数稳定后再读取空气柱体积，故A正确；柱塞处涂抹润滑油的目的是密封气体保证空气柱密闭性良好，故B错误，C正确。
(2)设橡胶塞内气体体积为ΔV，根据理想气体状态方程有p(V+ΔV)T=C
整理有V=CpT-ΔV，所以图像不过原点原因是未考虑橡胶塞内气体体积。
(3)由(2)可知，V-T图像的斜率为Cp，所以有k1=Cp1，k2=Cp2
对柱塞及重物受力分析，有p1S+m1g=p0S
又有p2S+m2g=p0S
解得p0=g(m2k2−m1k1)S(k2−k1)
(4)若将控温箱密闭，当控温箱内温度升高时，假设柱塞不动，由盖—吕萨克定律有ΔpΔT=pT
注射器内气体与温控箱内气体温度始终相同，结合之前的分析可知p空气柱