2024版新教材高考物理复习特训卷考点88实验：探究气体压强与体积的关系

这是一份2024版新教材高考物理复习特训卷考点88实验：探究气体压强与体积的关系，共5页。

（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．活塞移至某位置时，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）若实验过程中气体温度降低，其他条件符合实验要求，实验小组按气体温度不变，测得注射器内封闭气体的几组压强p和体积V的值（数值未给出）后，请你根据所学知识，结合气体实际状态变化情况，以p为纵轴、 eq \f(1,V) 为横轴，帮助该实验小组作出气体状态变化大致图像．
2.[2023·上海虹口区二模]如图1所示，用一个带有刻度的注射器及DIS来探究一定质量气体的压强和体积关系．
（1）所研究的对象是 ；它的体积可用 直接读出．
（2）实验过程中，下列操作中错误的是（ ）
A．推拉活塞时，动作要慢
B．推拉活塞时，手不能握住注射器筒有气体的部位
C．压强传感器与注射器之间的软管脱落后，应立即重新接上，继续实验并记录数据
D．活塞与针筒之间要保持润滑又不漏气
（3）在验证玻意耳定律的实验中，如果用实验所得数据在图2所示的P ­ eq \f(1,V) 图像中标出，可得图2中 线．如果实验中，使一定质量气体的体积减小的同时，温度逐渐升高，则根据实验数据描出图2中 线（均选填“甲”“乙”或“丙”）.
3.如图是用DIS研究“在温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”的部分实验装置．
主要步骤如下：
①将压强传感器校准；
②把活塞移至注射器满刻度处；
③逐一连接注射器、压强传感器、数据采集器、计算机；
④推动活塞，记录多组注射器内气体的体积V以及相应的压强传感器示数p.
（1）实验操作中，除了保证封闭气体的温度恒定以外，还需保证 不变．为此，在封入气体前，应 ．
（2）一小组根据测量的数据，绘出p ­ eq \f(1,V) 图像如图所示．图线的上端出现了一小段弯曲，产生这一现象的可能原因是：______________________________________________
________________________________________________________________________.
（3）另一小组实验时缓慢推动活塞，记录4组注射器上的刻度数值V，以及相应的压强传感器示数p.在采集第5组数据时，压强传感器的软管脱落，重新接上后继续实验，又采集了4组数据，其余操作无误．绘出的V ­ eq \f(1,p) 关系图像应是 ．

A B

C D
4.为了测量所采集的某种植物种子的密度，一位同学进行了如下实验：
A．取适量的种子，用天平测出其质量，然后将几粒种子装入注射器内．
B．将注射器和压强传感器相连，然后缓慢推动活塞至某一位置，记录活塞所在位置的刻度V，压强传感器自动记录此时气体的压强p.
C．重复上述步骤，分别记录活塞在其它位置的刻度V和记录相应的气体的压强p.
D．根据记录的数据，作出 eq \f(1,p) ­ V图线，并推算出种子的密度．
（1）根据图线，可求得种子的总体积约为 mL（即 cm3）.
（2）如果测得这些种子的质量为7.86×10－3kg，则种子的密度为 kg/m3.
（3）如果在上述实验过程中，由于操作不规范，使注射器内气体的温度升高，其错误的操作可能是 、 ．这样操作会造成所测种子的密度值 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）.
5.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，如图所示；
（5）将弹簧秤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，弹簧秤读数为F，气柱体积为V2.
试用以上的直接测量数据，写出大气压强的最终表达式p0＝ ，本实验中第 实验步骤是多余的．
考点88 实验：探究气体压强与体积的关系
1．答案：(1)不需要 (2)A (3)见解析
解析：(1)横截面积相同，每一次体积的改变，只需要比较空气柱长度的变化即可，故不需要测量空气柱的横截面积；
(2)为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是注射器上涂上润滑油防止漏气，故A正确；若急速推拉活塞，则有可能造成气体温度变化，故B错误；手握紧活塞会导致温度的变化，故C错误；活塞移至某位置时，应等状态稳定后，记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值，故D错误．
故选A.
(3)p ­ eq \f(1,V)图线的斜率k＝ eq \f(p,\f(1,V))＝pV根据pV＝nRT气体温度降低，则斜率减小，图像向下弯曲．
2．答案：(1)注射器中封闭的气体 注射器的刻度 (2)C (3)乙 甲
解析：(1)根据题意可知，本实验探究一定质量气体的压强和体积关系，则研究对象为注射器内封闭的气体，气体的体积可以通过注射器刻度直接读出．
(2)实验过程中，推拉活塞时，动作要慢，避免因推拉活塞过快，封闭气体温度升高，故A正确，不符合题意；推拉活塞时，手不能握住注射器筒有气体的部位，如用手握住注射器筒有气体的部位会使气体温度升高，故B正确，不符合题意；压强传感器与注射器之间的软管脱落后，气体的质量发生了变化，如立即重新接上，继续实验，将出现较大误差，故C错误，符合题意；为了防止摩擦生热及气体质量变化，活塞与针筒之间要保持润滑又不漏气，故D正确，不符合题意．
(3)在验证玻意耳定律的实验中，根据理想气体状态方程有 eq \f(pV,T)＝C可得p＝CT· eq \f(1,V)，则p与 eq \f(1,V)成正比，故图像为图2中的乙线．如果实验中，使一定质量气体的体积减小的同时，温度逐渐升高，由上述分析可知，p与 eq \f(1,V)的图像的斜率将变大，故图像为图2中的甲线．
3．答案：(1)质量 在活塞上均匀涂抹润滑油 (2)注射器内的气体向外泄漏 (3)D
解析：(1)研究在温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系，即质量、温度不变时气体的压强与体积的关系，所以本实验保持温度不变，还需保证封闭气体质量不变；为了防止漏气，需要在活塞上均匀涂抹润滑油．
(2)p ­ eq \f(1,V)图线的上端出现了一小段弯曲，即当 eq \f(1,V)增大，V减小时，p增加的量与 eq \f(1,V)增加的量不是线性关系，斜率减小，说明压强增加程度减小，其原因可能是注射器存在漏气现象．
(3)测量时，由于注射器与压强传感器连接部分气体的体积V0未计入，所以纵轴存在截距－V0；当软管脱落后，由于气体向外漏出，p的测量值偏小，相应的横坐标 eq \f(1,p)偏大，但V ­ eq \f(1,p)的延长线与纵轴的交点仍为－V0，则前后两条图线应相交在此处，所以绘出的V ­ eq \f(1,p)关系图像应是D.
4．答案：(1)5.6(±0.2) (2)1.40×103(±0.2×103)
(3)手握住了注射器内的封闭气体部分 没有缓慢推动活塞 偏小
解析：(1)根据玻意耳定律，pV＝C，当 eq \f(1,p)趋向于0，则气体体积趋向于0，从 eq \f(1,p) ­ V图像知，横轴截距表示种子的体积为：5.6(±0.2)mL.
(2)密度为：ρ＝ eq \f(m,V)＝ eq \f(7.86×10－3kg,5.6×10－6m3)＝1.40×103 kg/m3 ρ＝1.40×103(±0.2×103) kg/m3
(3)注射器内气体的温度升高，其错误的操作可能是：手握住了注射器内的封闭气体部分，没有缓慢推动活塞；
当气体温度升高，气体的体积趋于膨胀，更难被压缩，所作的 eq \f(1,p) ­ V图线与横轴的交点将向右平移，所测种子体积偏大，密度偏小．
5．答案： eq \f(4FV2,πd2（V2－V1）) (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，弹簧秤读数为F时气体的压强p1，p1＝p0－ eq \f(F,S)＝p0－ eq \f(F,π\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(d,2)))\s\up12(2))＝p0－ eq \f(4F,πd2)；该过程中温度不变，则：p0V1＝p1V2，整理得：p0＝ eq \f(4FV2,πd2（V2－V1）)，由上面的式子可知，在表达式中，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．