实验特训02 探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系-2025高考物理一轮新题型综合特训（上海专用）

这是一份实验特训02 探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系-2025高考物理一轮新题型综合特训（上海专用），共15页。试卷主要包含了实验题等内容，欢迎下载使用。

一、实验题
1．（2022·上海·二模）在“用DIS研究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”的实验中，某同学在环境温度保持不变的情况下，按实验步骤，规范操作。他缓慢压缩注射器内气体的体积，采集数据并绘p-V图线，如图所示（其中实线是实验所得图线，虚线为一条双曲线）。
①同学根据实验所采集数据，描点绘制p-图像，得到的图像可能是( )
A． B． C． D．
②实验图线所反映的p-V关系与玻意耳定律并不相符，出现这一现象的可能原因是 。
【答案】 D 实验过程中出现了漏气现象或记录气体体积时，漏记了连接注射器与压强传感器的软管容积
【详解】（1）[1]由于推动活塞的过程中，压强增加，但实际增加偏小，所以p-图像的图线应向下弯曲，故选D。
（2）[2]由图知压缩气体的过程中，压强跟体积的乘积减小，造成这一现象的可能原因是实验过程中出现了漏气现象或记录气体体积时，漏记了连接注射器与压强传感器的软管容积。
2．（2023秋·上海黄浦·高三格致中学校考阶段练习）用气体压强传感器做“探究气体等温变化的规律”实验，实验装置如图甲所示。

（1）关于该实验下列说法正确的是( )
A．为保证封闭气体的气密性，应在活塞与注射器器壁间涂上润滑油
B．实验中不能用手握住注射器气体部位
C．为避免管内外的热量交换，实验时应快速推拉活塞和读取数据
D．实验中气体的压强和体积都可以通过数据采集器获得
E.活塞与器壁之间的摩擦力不影响实验
（2）A组同学在操作规范、不漏气的前提下，测得多组压强p和体积V的数据并作出图线，发现图线不通过坐标原点，如图丙所示。则
①造成这一结果的原因是 ；
②图中代表的物理含义是 。
（3）若A组同学利用所得实验数据作出的图线，应该是 。
A． B． C． D．
【答案】 ABE 由于胶管内存在气体 连接压力表和注射器内空气柱的细管中气体的体积 B
【详解】（1）[1]A．为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油，以防止漏气，故A正确；
B．不能手握注射器再推拉柱塞，以防止温度升高，故B正确；
C．实验时应缓慢推拉活塞，保持气体温度不变，故C错误；
D．注射器中封闭一定质量的气体，用压强传感器与注射器相连，通过数据采集器和计算机可以测出注射器中封闭气体的压强，体积可以从注射器上的刻度读出，故D错误；
E．实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力不断增大，不会影响气压与体积，故E正确。
故选ABE。
（2）①[2]根据
变形得
造成图线不过圆点的原因是由于胶管内存在气体；
②[3]图中代表的物理含义是连接压力表和注射器内空气柱的细管中气体的体积；
（3）[4]根据
根据数学知识可知图像B符合题意，故选B。
3．（2022·上海·一模）“用DIS研究在温度不变时，一定质量气体压强与体积关系”的实验装置如图所示。
（1）保持温度不变，封闭气体的压强用 传感器测量，体积由 读出。实验前是否需要对传感器进行调零？ （选填：“是”或“否”）
（2）某次实验中，数据表格内第2次～第8次压强没有点击记录，但其它操作规范。根据表格中第1次和第9次数据，推测出第7次的压强，其最接近的值是
A． B． C． D．
（3）若考虑到连接注射器与传感器的软管内气体体积不可忽略，则封闭气体的真实体积为 。从理论上讲图像可能接近下列哪个图？
【答案】 压强 注射器刻度 否 C D
【详解】（1）[1][2]根据实验原理，结合实验设计，在保持温度不变情况，用压强传感器测量气体的压强；用注射器刻度来读作气体的体积，记作V。
[3]压强传感器使用前不需要调零。
（2）[4]根据玻意耳定律，一定质量气体，压强与体积成反比；而实验数据，第1次和第9次数据，它们的压强与体积乘积，也正好近似相等，因此第7次的压强
故选C。
（3）[5]在软管内气体体积不可忽略时，被封闭气体的初状态的体积为。
[6]由
可知
即
设
则原式变形为
图线的斜率为
随着的变大，斜率逐渐变小。故D正确；ABC错误。
故选D。
4．（2022秋·上海静安·高三上海市市西中学校考开学考试）用DIS研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图1所示，实验步骤如下：
①把注射器活塞移至注射器中间位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接；
②移动活塞，记录注射器的刻度值V，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p；
③用图像处理实验数据，得出如图2所示图线，

（1）为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是 ；
（2）为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是 和 ；
（3）如果实验操作规范正确，但如图所示的图线不过原点，则V0代表 。
（4）小明同学实验时缓慢推动活塞，并记录下每次测量的压强p与注射器刻度值V。在实验中出现压强传感器软管脱落，他重新接上后继续实验，其余操作无误。关系图像应是( )
A． B． C． D．
【答案】 在注射器活塞上涂润滑油 移动活塞要缓慢 不能用手握住注射器封闭气体部分 注射器与压强传感器连接部位的气体体积 B
【详解】（1）[1]为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是在注射器活塞上涂润滑油；
（2）[2] [3] 为了保证温度不变，应减小外界做功以及外部热量影响，故在实验中移动活塞要缓慢；不能用手握住注射器封闭气体部分；
（3）[4] 根据理想气体状态方程
可知，实验数据画出的图线是过坐标原点的直线。
在实际的实验过程中实验操作规范正确，根据实验数据画出如图2所示的图线不过坐标原点，该图线的方程为
说明试管中的气体的体积小于实际的封闭气体的体积，结合实验的器材可知，截距V0代表：注射器与压强传感器连接部位的气体体积；
（4）[5] 根据可知
当质量发生改变后（质量变大），V与仍成正比，斜率比原来大，故画出脱落后测得的实验数据的那部分图线如图B所示。
故选B。
5．（2023春·上海黄浦·高三格致中学校考阶段练习）如图（a）是研究一定质量的气体在体积不变的时候，其压强与温度关系的实验装置。与压强传感器相连的试管内装有密闭的空气和温度传感器的热敏元件。将试管放在大烧杯的凉水中，逐次加入热水并搅拌，通过计算机记录并处理数据。
（1）开始实验时，压强传感器 （选填“需要”或者“不需要”）调零；
（2）计算机屏幕显示如图（b）的压强p与摄氏温度t的关系图像，图线与p轴的交点I为 的压强。另一组同学在相同环境下采用不同容积的试管做实验，获得的关系图像与图（b）相比，两组图像的斜率 （选填“相同”或“不同”），且都经过图（b）中的 点；
（3）温度传感器中的热敏元件用金属铂制成，在范围内其电阻值随温度t变化的线性关系如图（c）所示。温度传感器的测温原理是通过测量与电阻值成正比、比例系数为k的电压值U来显示温度值，则 。
【答案】 不需要 时 不同 II
【详解】（1）[1] 压强传感器测量的实际压强，不需要调零。
（2）[2]由图可知图线与p轴的交点I为时的压强。
[3]根据理想气体状态方程有

则采用不同体积的试管做实验，关系图像斜率不同。
[4] 由
发现，无论体积如何，当压强为零时，温度一定为，故采用不同容积的试管做实验，获得的关系图像都经过图（b）中的II点。
（3）[5] 根据图c，可知
根据题意有
综合得
则
6．（2023春·上海杨浦·高三同济大学第一附属中学校考阶段练习）如图1为“研究一定质量的气体在温度不变的情况下，压强与体积的关系”实验装置：
（1）图1中直接与注射器相连的方框所代表的实验器材是 。为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是 和 。
（2）由注射器的满刻度处开始推动活塞，记录刻度值V，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p，用图像处理实验数据，得出图2所示的图线，如果实验操作规范正确，那么代表 。
（3）某同学实验时缓慢推动活塞，并记录下每次测量的压强p与注射器刻度值V。在实验中出现压强传感器软管脱落，他重新接上后继续实验，其余操作无误。若该同学用软管脱落前测得的实验数据在图3中画出了图线，则在图3中大致画出可能的、符合软管脱落后测得的实验数据的那部分图线 。
【答案】 压强传感器 移动活塞要缓慢 不能用手握住注射器的封闭气体部分 注射器与压强传感器连接部分气体的体积
【详解】（1）[1][2][3]为了通过计算机利用数据采集器，方框所代表的实验器材是压强传感器；为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是移动活塞要缓慢，不能用手握住注射器封闭气体部分，这样才能保证装置与外界温度一样。
（2）[4]根据
为定值，则
如果实验操作规范正确，那么代表注射器与压强传感器连接部分气体的体积。
（3）[5]根据
可知
当质量发生改变后（质量变大），与还是成正比，但此时斜率发生变化，即斜率比原来大，故画出脱落后测得的实验数据的那部分图线，如图所示
7．（2023秋·上海黄浦·高三格致中学校考阶段练习）做“用DIS 研究温度不变时气体的压强跟体积的关系”实验压强时，缓慢推动活塞。 注射器内空传感器气体积逐渐减小，多次测量得到如图所示的图线（其中实线是实验所得图线，虚线为一条双曲线，实验过程中环境温度保持不变）。

（1）在此实验操作过程中注射器内的气体分子平均动能如何变化？ ，因为 （请简述理由）。
（2）仔细观察不难发现，该图线与玻意耳定律不够吻合， 造成这一现象的可能原因是 。为了避免这种情况的发生，主要措施是 。
（3）（单选题） 把图像改为图像， 则图像应是( )

【答案】 不变 见解析 推动活塞过程中漏了气体 见解析 A
【详解】（1）[1][2] 缓慢推动活塞，气体温度保持不变，而温度是分子平均动能的标志，温度不变，分子平均动能不变；
（2）[3][4] 该图线与玻意耳定律不够吻合，结合图线的特点可知，压缩气体的过程中，压强跟体积的乘积减小，则造成这一现象的可能原因是推动活塞过程中漏了气体，为了避免这种情况的发生，主要措施是实验中为证气体的质量不变，用橡皮帽堵住注射器的小孔，并在注射器光滑活塞一周涂润滑油，防止漏气；
（3）[5]实验过程中环境温度保持不变，由理想气体状态方程可得
可得
则等温变化，且气体质量一定时，图像为一条过原点的倾斜直线，由于漏气使得物质的量减小，则图像上点与原点连线的斜率减小，则图线向下弯曲。
故选A。
。
8．（2023秋·上海闵行·高三上海市七宝中学校考开学考试）在“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”的实验中，用DIS 研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图 1 所示，用一个带有刻度的注射器及DIS 实验系统来探究气体的压强与体积关系。实验中气体的质量保持不变，气体的体积直接读出，气体的压强是由图中压强传感器等计算机辅助系统得到， 请回答下列有关问题。

（1） 甲同学在做本实验时，按实验要求组装好实验装置，然后缓慢推动活塞，使注射器内空气柱从初始体积20.0mL减为12.0mL。实验共测出五组数据，每次体积值直接从注射器的刻度读出并输入计算机，同时由压强传感器测得对应体积的压强值。 实验完成后，计算机屏幕上显示出如下表所示的实验结果：
仔细观察不难发现，pV（×105Pa·mL）一栏中的数值越来越小， 造成这一现象的原因可能是 。
A． 实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力不断增大。
B． 实验时环境温度增大了。
C． 实验时外界大气压强发生了变化。
D． 实验时注射器的空气向外发生了泄漏。
（2）根据你在第（1）题中的选择，为了减小误差，应当采取的措施是： 。
（3）乙同学实验操作规范正确，根据实验数据画出如图2所示的图线不过坐标原点，则截距中的b代表的是 。
【答案】 D 在注射器活塞上加润滑油 注射器与压强传感器连接处软管的气体体积
【详解】（1）[1]根据
可知，pV乘积变小，可能是气体的温度降低，即环境温度降低；或者气体质量减小，即实验时注射器的空气向外发生了泄漏造成的。
故选D。
（2）[2]根据在第（1）题中的选择，为了减小误差，应当采取的措施是：在注射器活塞上加润滑油，防止漏气。
（3）[3]根据理想气体状态方程
可知，实验数据画出的图线是过坐标原点的直线；在实际的实验过程中实验操作规范正确，根据实验数据画出如图2所示的图线不过坐标原点，该图线的方程为
说明试管中的气体的体积小于实际的封闭气体的体积，结合实验的器材可知，截距b代表注射器与压强传感器连接部位的气体体积；
9．（2022·上海·二模）用如图甲所示的装置研究“温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”实验，操作步骤如下：
①将压强传感器调零；
②在活塞上均匀涂抹润滑油，把活塞移至注射器适当刻度处；
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）请改正以上步骤中的不妥之处： ；
（2）实验操作中，活塞上均匀涂抹润滑油，主要目的是为了 ；推动活塞时要缓慢，原因是 ；
（3）图乙给出的是一次标准、正确实验操作得到的p-V图像，小明在操作过程中，误将手一直握住注射器的筒壁，猜想小明实验可能得到的p-V图像，并在图中用虚线画出 ；
（4）小明注意操作细节后重新实验，作出p-V图像，如图乙所示，能否根据绘制的图线直接得到气体压强和体积的关系？如果能，请说明是什么关系；如果不能，请简单说明处理方法。 。
【答案】 步骤①压强传感器不需要调零，需要校准 保证封闭气体的质量不变 保持封闭气体的温度不变 见解析
【详解】（1）[1]步骤①压强传感器不需要调零，需要校准。
（2）[2]实验操作中，活塞上均匀涂抹润滑油，主要目的是为了增强气密性，从而保证封闭气体的质量不变。
[3]推动活塞时要缓慢，原因是使封闭气体能够与外界充分地发生热交换，从而保持封闭气体的温度不变。
（3）[4]小明在操作过程中，误将手一直握住注射器的筒壁，封闭气体的温度会逐渐升高， pV值会逐渐增大，实际作出的p-V图像会随V的减小而逐渐向上偏离标准图线，如图所示。
（4）[5]由于作出的p-V图像具体是何种曲线不能直观判断，进而不能直接得到气体压强和体积的关系，此时应作p-图像，如果图像是过原点的倾斜直线，则可以判断温度不变时，一定质量的气体压强与体积成反比。
10．（2023秋·上海浦东新·高三上海市进才中学校考阶段练习）在“用DIS研究温度不变时一定质量的气体压强与体积的关系”实验中，某组同学先后两次使用如图（a）所示实验装置获得多组注射器内封闭气体的体积V和压强p的测量值，并通过计算机拟合得到如图（b）所示两组p-V图线。

（1）实验过程中应避免手握注射器含空气柱的部分，这是为了 ，为检验气体的压强p与体积V是否成反比例关系，可将图线转化为 图线；
（2）两组图线经检验均符合反比例关系，由图判断导致①、②两组数据差异的原因可能是 （多选）。
A．两组实验环境温度不同 B．两组封闭气体的质量不同
C． 某组器材的气密性不佳 D．某组实验中活塞移动太快
（3）某小组缓慢推活塞进行实验得到了数据图像①，验证了“玻意耳定律”，请从分子动理论的角度解释这个过程： 。在这个过程中，理想气体 （选填“吸热”、“放热”或 “无热交换”）。
【答案】 控制气体的温度不发生变化 或 AB/BA 见解析 放热
【详解】（1）[1] 实验过程中应避免手握注射器含空气柱的部分，这是为了控制气体的温度不发生变化。
[2] 根据理想气体状态方程
可得
或
为检验气体的压强p与体积V是否成反比例关系，能较直观的判定该关系，可将图线转化为或图像。
（2）[3]AB．根据，由曲线可知对于同一V值所对应的p值不同，故两组注射器内气体的p与V的乘积不相等，可知当气体质量一定时，若两组实验环境温度T不同， pV乘积不等；同理，当两组封闭气体的质量不同时，pV乘积不等，故AB正确；
CD．若某组器材的气密性不佳，在实验中会漏气，气体质量会持续变化，此时不可能得到反比例关系图线；同理，若某组实验中活塞移动太快，会使注射器内封闭气体的温度不断变化，此时图线也不可能符合反比例关系，故CD错误。
故选AB。
（3）[4]一定质量的理想气体，其分子总数是一个定值，当温度保持不变时，则分子的平均速率也保持不变，当其体积增大几倍时，则单位体积内的分子数变为原来的几分之一，因此气体的压强也减为原来的几分之一；反之若体积减小为原来的几分之一，则压强增大几倍，即压强与体积成反比，这就是玻意耳定律。
[5]缓慢推活塞，气体体积减小，外界对气体做功，而温度保持不变则气体内能不变，故气体放热。
次 数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
压强
100.1
p7
179.9
体积
18
17
16
15
14
13
12
11
10
序号
V（mL）
p（×105Pa）
pV（×105Pa·mL）
1
20.0
1.0010
20.020
2
18.0
1.0952
19.714
3
16.0
1.2313
19.701
4
14.0
1.4030
19.642
5
12.0
1.6351
19.621