备考2024届高考物理一轮复习分层练习第十五章热学实验二十探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系

实验二十探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系1.[2024安徽合肥模拟]小默用如图装置验证等温状态下气体的实验定律.已知压力表通过细管与注射器内的空气柱相连，细管隐藏在柱塞内部，未在图中标明.（1）在实验过程中注射器没有竖直固定而是略微倾斜，则压力表读数　C　（填选项前的字母）.A.偏大B.偏小C.没有影响（2）下列实验操作，正确的有　A　.（填选项前的字母）A.柱塞上应该涂油以更好地密封气体B.应快速推拉柱塞以避免气体与外界热交换C.用手握住注射器推拉柱塞以使装置更加稳定（3）注射器内空气柱的体积为V、压强为p，若考虑到连接压力表和注射器内空气柱的细管中有少量气体未计入，从理论上分析p－1V图像最接近　C　（填选项前的字母）.解析　（1）压力表测量的是注射器内气体的压强，同一位置各个方向的压强大小处处相等，所以实验过程中注射器没有竖直固定对压强的测量没有影响.故选C.（2）柱塞上涂油是为了避免漏气，即更好地密封气体，故A正确；推拉柱塞时要缓慢进行，让气体更好地与外界进行热交换，避免引起气体温度的变化，故B错误；用手握住注射器会改变注射器内气体的温度，故C错误.故选A.（3）细管内气体的体积V0不可忽略时，被封闭气体的体积为V0＋V，由p（V0＋V）＝C，即p＝CV0＋V＝C1+V0V·1V，图线的斜率为k＝C1+V0V，随着1V的增大，斜率逐渐减小.故选C.2.[2023山东]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和体积V（等于注射器示数V0与塑料管容积ΔV之和）.逐次增加砝码质量，采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示.图乙回答以下问题：（1）在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体　B　（填选项前的字母）.A.p与V成正比B.p与1V成正比（2）若气体被压缩到V＝10.0mL，由图乙可读出封闭气体压强为　2.04×105（2.03×105～2.05×105均可）　Pa（结果保留3位有效数字）.（3）某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了ΔV，则在计算pV乘积时，他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随p的增大而　增大　（选填“增大”或“减小”）.解析　（1）在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体p与1V成正比，故选B.（2）若气体被压缩到V＝10.0mL，则有1V＝110.0mL－1＝100×10－3mL－1，由图乙可读出封闭气体的压强为p＝204×103Pa＝2.04×105Pa.（3）某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了ΔV，根据p（V0＋ΔV）－pV0＝pΔV，可知他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随p的增大而增大.3.[实验装置创新]某同学用DIS研究温度不变时一定质量的气体压强与体积的关系，实验装置如图甲所示，实验中通过注射器刻度读出气体体积V，用压强传感器记录气体压强p，研究气体压强和体积的关系. 图甲（1）某同学在做实验时，按实验要求组装好实验装置，然后缓慢推动活塞，使注射器内气体体积发生变化，实验数据如下表所示，请在图乙的坐标系中作出V与1p的关系图像.序号V/mLp/（105Pa）1p/（10－5Pa－1）1181.0380.9632161.1600.8623141.3110.7634121.5120.6615101.7840.561682.1780.459762.7930.358图乙（2）本实验中，可以由V与1p的关系图像验证气体等温变化时p与V的关系，其依据是V与1p成　正比　（选填“正比”或“反比”）.（3）由于在实验中未考虑软管中气体的体积，实验结果有一定的误差，此误差属于　系统误差　（选填“系统误差”或“偶然误差”）.（4）由图像可以求得软管中气体的体积为　1.2（1.0～1.4均可）　mL（结果保留2位有效数字）. 解析　（1）根据表格中的数据在坐标系中描点，然后作一条直线，使尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，图像如图所示.（2）当温度不变时，一定质量的气体压强p与体积V的乘积是一个常量，即pV＝C（常量），则V＝C1p，可得V与1p成正比.（3）由于在实验中未考虑软管中气体的体积，体积的读数值总是比实际值小，有一定的误差，此误差属于系统误差.（4）设软管中气体的体积为V0，气体体积的读数值比实际值小V0，根据p（V＋V0）＝C，C为定值，则有V＝Cp－V0，可得软管中气体的体积为图线在纵轴上的截距的绝对值，由图像可得C＝20×105Pa·mL，V0＝Cp－V＝20×105×0.358×10－5mL－6mL≈1.2mL.