人教版高中物理选择性必修第三册第二章第1课时实验探究气体等温变化的规律习题含答案

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2.气体的等温变化第1课时　实验:探究气体等温变化的规律A级 必备知识基础练1.(多选)在探究气体等温变化的规律的实验中,为保持温度不变,下列采取的措施合理的是(　　)A.推动活塞运动时尽可能慢些B.在活塞上涂上润滑油,保持良好的密封性C.不要用手握住注射器封闭气体部分D.实验时尽量在注射器中封入较多的空气2.对一定质量的气体,在等温条件下得出体积V与压强p的数据如下表:V/m31.000.500.400.250.20p/(105 Pa)1.453.103.955.987.70 (1)根据所给数据在坐标纸上(如图甲所示)画出p-图线。甲(2)由画出的图线可得结论是 　                                                           。 (3)乙图为两同学在实验中得到的p-图像,若两人实验时均操作无误且选取的坐标标度相同,那么两图线斜率不同的主要原因是 　                                                                   。 乙3.(2022山东高二期末)为了探究气体等温变化的规律,某学习小组设计了如下实验,如图所示,用粗细均匀的U形管封闭一定质量的空气,右端开口,可通过右端口添加水银液体来改变封闭空气压强,测量左端空气柱长度,来得到不同压强下空气的体积。已知外界大气压强相当于76 cm水银柱产生的压强,图中给出了实验中气体的两个不同的状态。(1)实验时甲图气体的压强相当于　　 cm水银柱产生的压强;乙图气体的压强相当于　　　　 cm水银柱产生的压强。 (2)实验时某同学认为U形管的横截面积S可不用测量,这一观点正确吗?　　　　(选填“正确”或“错误”)。 (3)数据测量完后在用图像法处理数据时,某同学以压强p为纵坐标,以体积V(或空气柱长度)为横坐标来作图,你认为他这样做能方便地看出p与V间的关系吗?　　　,并简述理由　  　                                                                      。 B级 关键能力提升练4.采用验证玻意耳定律实验的主要器材针管及其附件,来测定大气压强的值。实验步骤如下:(1)将针管水平固定,拔下橡皮帽,向右将活塞从针管中抽出;(2)用天平称出活塞与固定在其上的支架的总质量为m;(3)用游标卡尺测出活塞直径d;(4)再将活塞插入针管中,保持针管中有一定质量的气体,并盖上橡皮帽,此时,从针管上可读出气柱体积为V1;(5)将弹簧测力计挂钩钩在活塞支架上,向右水平缓慢拉动活塞到一定位置,此时,弹簧测力计读数为F,气柱体积为V2。试用以上的直接测量数据,写出求大气压强的最终表达式p0=　　　　　　,本实验中　　　　　　实验步骤是多余的。 5.图甲是用气体压强传感器探究气体等温变化规律的实验装置,操作步骤如下:甲  乙 ①在注射器内用活塞封闭一定质量的气体,将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接起来;②缓慢移动活塞至某一位置,待示数稳定后记录此时注射器内封闭气体的体积V1和由计算机显示的气体压强值P1;③重复上述步骤②,多次测量并记录数据;④根据记录的数据,作出相应图像,分析得出结论。(1)在本实验操作的过程中,应该保持不变的量是气体的　　　　和　　　　。 (2)根据记录的实验数据,作出了如图乙所示的p-V图像。对图线进行分析,在误差允许范围内,p1、p2、V1、V2之间应该满足的关系式为　　　　。 (3)在温度不变的环境中,某小组的同学缓慢移动活塞压缩气体,记录实验数据,并在坐标纸中作出了压强p与体积V的关系图线,如图丙所示。从图像可知,在读数和描点作图均正确的情况下,得到这个图像的原因可能是　　　　。 丙 
2.气体的等温变化第1课时　实验:探究气体等温变化的规律1.AC　缓慢地推拉活塞,可以使封闭气体的温度与外界的温度保持一致,从而可以保持封闭气体的温度不变,所以A正确;在活塞上涂上润滑油,保持良好的密封性,这样是为了保持封闭气体的质量不发生变化,并不能保持封闭气体的温度不变,故B错误;当用手直接握住注射器封闭气体部分时,手的温度可能改变封闭气体的温度,所以不要用手直接握住注射器封闭气体部分,所以C正确;只要是封闭气体的质量不变,气体的多少不会改变实验的数据,与气体的温度是否会变化无关,所以D错误。2.答案 (1)见解析图(2)一定质量的气体,在温度不变的情况下,压强与体积成反比(3)研究气体的质量不同(或同质量气体在不同温度下研究)解析 (1)作图如图所示(2)由图可知p-图线为过原点的倾斜直线,即一定质量的气体,在温度不变的情况下,压强p与体积的倒数成正比,所以压强与体积成反比。(3)根据p-图像可知,如果温度相同,则说明两次气体质量不同,如果气体质量相同,则两次温度不同。3.答案 (1)76　80　(2)正确　(3)不能　p-V图像是一条曲线,不能方便地看出p与V间的关系,应该作出p-图像,如果图像是过原点的直线,可以确定p与V成反比解析 (1)由连通器原理可知,甲图中气体压强等于外界大气压强,相当于76 cm水银柱产生的压强,乙图中气体压强为p2=76 cm·ρg+4 cm·ρg =80 cm·ρg,相当于80 cm水银柱产生的压强。(2)由玻意耳定律p1V1=p2V2,即p1L1S=p2L2S可以看出,两边横截面积可以约掉,所以U形管的横截面积可不用测量,这一观点是正确的。(3)以p为纵坐标,以V为横坐标,作出p-V图像是一条曲线,不能方便地看出p与V间的关系,应该作出p-图像,如果图像是过原点的直线,可以确定p与V成反比。4.答案 　(2)解析 开始时气体的压强为p0,向右水平缓慢拉动活塞到一定位置,弹簧测力计读数为F时气体的压强p1,p1=p0-=p0-=p0-,该过程中温度不变,则p0V1=p1V2,整理得p0=。由上面的公式可知,在玻意耳定律的表达式中,与活塞及固定在其上的支架的总质量无关,所以步骤(2)是多余的。5.答案 (1)质量　温度　(2)p1V1=p2V2　(3)注射器漏气解析 (1)在本实验操作的过程中,应该保持不变的量是气体的质量和温度。(2)对图线进行分析,在误差允许范围内,p1、p2、V1、V2之间应该满足的关系式为p1V1=p2V2。(3)由图像可知,图像上各点的pV乘积随体积的减小而减小,由于外界温度不变且缓慢移动活塞压缩气体,则气体温度不变,可能的原因是气体的质量减小了,即注射器漏气。