人教版 (2019)选择性必修 第三册2 气体的等温变化第2课时课堂检测

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第三册2 气体的等温变化第2课时课堂检测，共7页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
基础达标练
一、选择题
1. (2023·南通高二校考阶段练习)“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”时，三位同学根据实验数据分别得到如图所示a、b、c三条p－eq \f(1,V)图像。下列分析正确的是( C )
A．a、b不重合是由于b气体质量大
B．a、b不重合是由于b气体温度高
C．产生c图线可能是容器密闭性不好
D．产生c图线可能是推动活塞过于迅速
解析：根据理想气体状态方程eq \f(pV,T)＝C可得p＝CT·eq \f(1,V)，可知p－eq \f(1,V)图像中斜率越大，气体温度越大，则a、b不重合是由于a气体温度高或者a气体质量大，故A、B错误；由图可知，c图线的斜率减小，若容器密闭性不好，封闭气体的质量减小，则c减小，p－eq \f(1,V)图像斜率减小，推动活塞过于迅速，封闭气体体积减小时，温度升高，p－eq \f(1,V)图像斜率增大，故D错误，C正确。
2．(多选)关于“用油膜法估测油酸分子的大小”和“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”实验中，下列哪些措施是可行的( AD )
A．油酸浓度适当小一些
B．油酸扩散后立即绘出轮廓图
C．实验中为找到体积与压强的关系，一定要测量空气柱的横截面积
D．处理数据时采用p－eq \f(1,V)图像，是因为p－eq \f(1,V)图像比p－V图像更直观
解析： 为了能够形成单分子油膜，油酸浓度适当小一些，故A正确；油酸扩散后要待其收缩稳定后再绘出轮廓图，故B错误；由于玻璃管是圆柱形的，横截面积不变，所以只需测出空气柱的长度即可，故C错误；探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系，由于p与V成反比，p－eq \f(1,V)图像是一条过原点的直线，而p－V图像是双曲线的一支，所以p－eq \f(1,V)图像更直观，故D正确。故选AD。
3．(2023·江苏高考真题)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。下列改变空气柱体积的操作正确的是( B )
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
解析：因为该实验是要探究气体等温变化的规律；实验中要缓慢推动或拉动活塞，目的是尽可能保证封闭气体在状态变化过程中的温度不变；为了方便读取封闭气体的体积不需要在橡胶套处接另一注射器。故选B。
4．(2023·扬州高二校考阶段练习)用图示装置探究气体等温变化的规律。实验室提供容积为5 mL和20 mL的两种注射器。用该装置测得多组压强p和体积V，作出图像甲，发现图像向下弯曲；为减少实验误差，改用软管连通注射器和压强传感器，作出图像乙，发现图像不过原点。下列对于实验的分析和改进措施正确的是( C )

A．甲图图线弯曲是因为快速推动柱塞
B．甲图图线弯曲的是因为没有把注射器固定在竖直平面内
C．乙图应该选用容积较大的注射器进行实验
D．乙图应该用很长的软管做实验
解析： 由图甲可知，p与V的乘积变小，可能的原因是漏气或者是温度降低，若是快速推动活塞，气体的温度会升高，则p与V的乘积会增大，直线会向上弯曲，故A错误；由于测量的是气体压强与体积之间的关系，与重力无关，且压强是由压力表测的，因此注射器可以水平放置，故B错误；乙图不过原点的原因是由于软管中存在一部分气体，计算时没有把这部分气体加进去，导致所作图线不过原点，因此应该采用大体积的注射器，从而使软管的那一部分气体可以被忽略，而若用很长的软管做实验，则软管中气体占比会更大，影响也更大，故C正确，D错误。故选C。
二、非选择题
5．(1)某同学用如图所示装置探究气体等温变化的规律。
①关于该实验的操作，下列叙述正确的是_C__。
A．实验过程应该用手握注射器
B．应该以较快的速度推拉活塞来改变气体体积
C．实验过程中要保证橡胶套的密闭性良好，以保证气体的质量一定
②为得出气体压强和体积的定量关系，该同学利用所采集的数据在坐标纸上描点，绘制出了如图所示的p－V图线。从图线上看类似于双曲线，那么，空气柱的压强跟体积是否成反比呢？请写出进行判断的一种方法。
作出压强p与体积V的倒数p－eq \f(1,V)图像，若图像为一条过原点的直线，可认为压强和体积成反比 。
(2)在“油膜法估测分子直径”的实验中，我们通过宏观量的测量间接计算微观量。
①实验时，将1滴配置好的浓度η＝0.1%(即每103 mL油酸酒精溶液中有纯油酸1 mL)的油酸酒精溶液滴入盛水的浅盘中，让油膜在水面上尽可能散开，待液面稳定后，把带有方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描绘出油膜的边界轮廓，形状如图所示，图中正方形小方格边长为1.0 cm，则油膜的面积S约为_1.30×10－2__ m2。
②胶头滴管能将体积V＝1.0 mL的油酸酒精溶液分为大小相等的k＝75个液滴，由①中的数据估测油酸分子直径的计算式为 d＝eq \f(ηV,kS) (用V、η、S、k表示)；则所测得的油酸分子直径d约为_1×10－9__ m(保留一位有效数字)。
解析：(1)①实验过程中手不能握注射器前端，以免改变了空气柱的温度，使气体发生的不是等温变化，故A错误；应该以较慢的速度推拉活塞来改变气体体积，以免操作动作快使空气柱的温度发生改变，故B错误；实验过程中要保证橡胶套的密闭性良好，以保证气体的质量一定，故C正确；故选C。
②作出压强p与体积V的倒数p－eq \f(1,V)图像，若图像为一条过原点的直线，可认为压强和体积成反比。
(2)①由图示坐标纸可知，油膜所占的方格数为130格，则油膜的面积S＝1.30×10－2 m2。
②根据题意可知油酸分子直径的计算式为d＝eq \f(ηV,kS)，代入数据解得d＝1×10－9 m。
6．(2023·德州市高二期末)气体实验可以用来测量微小植物种子的体积，一位同学进行了如下实验：
(1)取适量的种子，将种子装入注射器内；
(2)将注射器通过一段细管与压强传感器相连，细管内气体体积为V0；
(3)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；
(4)重复上述步骤(3)，分别记录活塞在其他位置的刻度V和记录相应的气体压强p；
(5)进行数据处理。
回答如下几个问题：
(1)完成本实验的基本要求是_AB__。
A．必须在等温条件下操作
B．注射器密封性必须良好
C．气体的压强和体积必须用Pa、m3为单位
(2)为了减小误差，在进行数据处理时，应根据所测的V、p数据，作 V－eq \f(1,p) (填“V－eq \f(1,p)”或“eq \f(1,V)－p”)图像，是一条倾斜的直线。
(3)正确做出图像如图(坐标轴所表示物理量未标出)，与纵轴的交点坐标值为b，斜率为k，可求得种子的总体积表达式为_b＋V0__。
解析：(1)波意耳定律成立的前提是等温且质量一定，实验要求在等温条件和容器气密性良好的情况下操作，故A、B正确；波意耳定律成立的前提是等温且质量一定，单位可以不用国际单位，故C错误；故选AB。
(2)图像与纵坐标有交点，所以应作V－eq \f(1,p)图像。
(3)根据一定质量的理想气体的状态方程可知p(V＋V0－V种)＝C，变形可知V＝eq \f(C,p)－V0＋V种，根据图像截距可知－V0＋V种＝b，解得V种＝b＋V0。
能力提升练
一、选择题
1．(2023·江苏省南通中学高二校考阶段练习)如图甲所示，用传感器探究气体等温变化的规律，研究对象是注射器中的空气柱。气体压强传感器通过塑料管与注射器相连，可以测得气体的压强p。由注射器壁上的刻度可以读出气体的体积V，由于没有考虑注射器与压强传感器连接部位气体的体积，作出的eq \f(1,p)－V图像如图乙所示。横坐标每一格代表1 mL，纵坐标每一小格代表1.5×10－6(Pa－1)。则连接部位气体的体积为( B )

A．1 mL B．2 mL
C．3 mL D．4 mL
解析：设连接部位气体的体积为V0，根据玻意耳定律可得p(V＋V0)＝C，可得eq \f(1,p)＝eq \f(V＋V0,C)，由eq \f(1,p)－V图像可知，当eq \f(1,p)＝0时，V＝－2 mL，代入可解得V0＝2 mL，故选B。
2．探究气体等温变化规律的实验装置，如图所示。空气柱的长度由刻度尺读取、气体的压强通过柱塞与注射器内空气柱相连的压力表读取。为得到气体的压强与体积关系，下列做法正确的是( B )
A．柱塞上涂油是为了减小摩擦力
B．改变气体体积应缓慢推拉柱塞
C．推拉柱塞时可用手握住注射器
D．实验前应测得柱塞受到的重力
解析： 柱塞上涂油是为了防止漏气，并不是为了减小摩擦力，A错误；实验中为了使气体能够做等温变化，改变气体体积应缓慢推拉柱塞，B正确；用手握住注射器，会使气体温度变高，C错误；实验前应测量柱塞的横截面积，并不是测量重力，这样才能得到空气柱的体积，D错误。故选B。
3．(2023·南京高二期末)用图示装置探究气体做等温变化的规律，将一定质量的空气封闭在导热性能良好的注射器内，注射器与压强传感器相连。实验中( C )
A．活塞涂润滑油可减小摩擦，便于气体压强的测量
B．注射器内装入少量空气进行实验，可以减小实验误差
C．0 ℃和20 ℃环境下完成实验，对实验结论没有影响
D．外界大气压强发生变化，会影响实验结论
解析： 实验之前，在注射器的内壁和活塞之间涂一些润滑油，除了可以减小两者之间的摩擦之外，主要作用是提高活塞密封性，防止漏气，与气体压强的测量无关，A错误；被封气体体积越小，压缩气体时体积的变化量越小，会造成更大的实验误差，B错误；实验探究气体做等温变化的规律，在温度一定时，气体的压强和体积成反比，与环境温度的高低无关，C正确；压强传感器测量的是被封气体的压强，与外界大气压强无关，故外界大气压强发生变化，不会影响实验结论，D错误。故选C。
4．(多选)(2023·浙江高三校联考期中)在“用DIS研究温度不变时气体的压强跟体积的关系”实验时，缓慢推动活塞，注射器内空气体积逐渐减小，多次测量得到注射器内气体压强p、体积V变化的p－V图线，如图所示(其中实线是一条双曲线，虚线为实验所得图线，实验过程中环境温度保持不变)，发现该图线与玻意耳定律明显不合，造成这一现象的可能原因是( AB )
A．实验时用手握住注射器
B．实验时迅速推动活塞
C．注射器没有保持水平
D．推动活塞过程中有气体泄漏
解析：由图像的特点可知压缩气体过程中p与V的乘积增大，所以造成这一现象的原因可能是实验时用手握住注射器或实验时迅速推动活塞，导致温度升高。故选AB。
二、非选择题
5．(2023·潍坊市高二期末)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和气体体积(注射器的示数V)，逐次增加砝码的个数，采集多组数据并作出V－eq \f(1,p)拟合图像。
(1)下列说法正确的是_C__；
A．实验中需要测量注射器的横截面积
B．实验中未称量托盘的质量，会对实验结果产生影响
C．实验过程中，不能手握注射器
(2)某同学按照上述实验方案完成实验，获得如图乙所示V－eq \f(1,p)拟合图像，图中的直线不过坐标原点，出现这种情况的原因是_没有计算塑料管与压强传感器相连部分气体的体积__；
(3)在某次实验中，小明同学分别在室内和室外对同一理想气体进行了实验，其中虚线和实线分别为在室外和室内实验得到的p－V图线(图线为双曲线)。已知室内温度高于室外温度，则通过实验绘制出的p－V图线可能为图丙中的_D__。
解析：(1)由于气体的体积与长度成正比，所以实验中不需要测量注射器的横截面积，故A错误；实验中通过压强传感器测量压强，托盘的重量不会对实验结果产生影响，故B错误；手握注射器会改变空气柱的温度，为了保证温度不变，所以不能手握注射器，故C正确。(2)图中的直线不过坐标原点，说明测量试管中气体的体积小于实际的封闭气体的体积，结合器材可知，原因是没有计算塑料管与压强传感器相连部分气体的体积。(3)在室内和室外对同一理想气体进行实验，室内的温度较高，则相同体积时气体的压强较大；由此可知，室内气体的实验结果曲线始终比室外气体的实验结果曲线高。故选D。