高考物理系統(tǒng)性復(fù)習(xí) (能力提高練) 第五節(jié) 實(shí)驗(yàn)：探究理想氣體狀態(tài)方程（附解析）

【能力提高練】第五節(jié)實(shí)驗(yàn)：探究理想氣體狀態(tài)方程1．(2022?北京市牛欄山第一中學(xué)高三(下)入學(xué)考試)如圖所示，用氣體壓強(qiáng)傳感器探究氣體等溫變化的規(guī)律，操作步驟如下:①在注射器內(nèi)用活塞封閉一定質(zhì)量的氣體，將注射器、壓強(qiáng)傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)逐連接起來；②緩慢移動(dòng)活塞至某位置，待示數(shù)穩(wěn)定后記錄此時(shí)注射器內(nèi)封閉氣體的體積和由計(jì)算機(jī)顯示的氣體壓強(qiáng)值p1；③重復(fù)上述步驟②，多次測(cè)量并記錄；④根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，作出相應(yīng)圖象，分析得出結(jié)論。(1)在本實(shí)驗(yàn)操作的過程中，需要保持不變的量是氣體的______和_______(2)為了保持封閉氣體的質(zhì)量不變，實(shí)驗(yàn)中采取的主要措施是_______。(3)實(shí)驗(yàn)過程中，下列說法正確的_______;A．推拉活塞時(shí)，動(dòng)作要快，以免氣體進(jìn)入或漏出B．推拉活塞時(shí)，手不可以握住注射器氣體部分C．活塞移至某位置時(shí)，應(yīng)迅速記錄此時(shí)注射器內(nèi)氣柱的長(zhǎng)度和壓力表的壓強(qiáng)值(4)某同學(xué)測(cè)出了注射器內(nèi)封閉氣體的幾組壓強(qiáng)p和體積V的值后，以p為縱軸、為橫軸，畫出圖象如圖所示，則產(chǎn)生的可能原因是_______。A.實(shí)驗(yàn)過程中有漏氣現(xiàn)象B.實(shí)驗(yàn)過程中氣體溫度降低C.實(shí)驗(yàn)過程中氣體溫度升高D.實(shí)驗(yàn)過程中外面氣體進(jìn)入注射器，使注射器里面氣體質(zhì)量增加了(5)在不同溫度環(huán)境下，另一位同學(xué)重復(fù)了上述實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理均正確。環(huán)境溫度分別為T1、T2，且T1>T2。在如圖所示的四幅圖中，可能正確反映相關(guān)物理量之間關(guān)系的是________(選填選項(xiàng)前的字母)。A．B.C.D.(6)在相同溫度環(huán)境下，不同小組的同學(xué)均按正確的實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理的方m1、m2、m3和m4法完成了實(shí)驗(yàn)，并在相同坐標(biāo)度的情況下畫出了壓強(qiáng)與體積的關(guān)系圖線，如圖所示。對(duì)于兩組的圖線并不相同的結(jié)果，他們請(qǐng)教了老師，老師的解釋是由于他們選取的氣體質(zhì)量不同。若4個(gè)小組所選擇的研究對(duì)象的質(zhì)量分別是，則由圖可知它們的大小關(guān)系是m1________m2;m3_________m4(選填“大于”或“小于”)?！窘馕觥?1)[1][2]探究氣體等溫變化的規(guī)律，需要保持不變的量是氣體的質(zhì)量和溫度。(2)[3]實(shí)驗(yàn)中采取的主要措施是在注射器活塞上涂潤(rùn)滑油，這樣可以保持氣密性。(3)[4]推拉活塞時(shí)，手不可以握住注射器氣體部分以免氣體溫度發(fā)生變化,；實(shí)驗(yàn)時(shí)移動(dòng)活塞應(yīng)該緩慢一些，因?yàn)橐苿?dòng)活塞時(shí)，相當(dāng)于對(duì)氣體做功或者氣體對(duì)外做功，如果太快的話，氣體的溫度就會(huì)發(fā)生變化；活塞移至某位置時(shí)，待示數(shù)穩(wěn)定后再記錄此時(shí)注射器內(nèi)氣柱的長(zhǎng)度和壓力表的壓強(qiáng)值；故B正確。故選B。(4)[5]由理想氣體狀態(tài)方程，可知，環(huán)境溫度升高，則圖象的斜率將增加。故C正確。故選C。(5)[6]AB．由于實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理均正確，則溫度高的對(duì)應(yīng)的pV值較大，分別在圖線上找到兩個(gè)點(diǎn)，則pV乘積較大的是T1對(duì)應(yīng)的圖線，故A正確B錯(cuò)誤；CD．設(shè)，則k值大的對(duì)應(yīng)的pV的乘積也大，即斜率越大的對(duì)應(yīng)的溫度越高，故C正確D錯(cuò)誤。故選AC。(6)[7][8]氣體溫度相等，由理想氣體狀態(tài)方程，可知，氣體質(zhì)量越大，氣體物質(zhì)的量越大，常數(shù)C越大；由，可知，對(duì)于溫度相同而質(zhì)量不同的氣體，質(zhì)量越大C越大，pV越大，故m1大于m2；由，可知，氣體質(zhì)量越大C越大，圖象斜率越大，故m3大于m4；【答案】①質(zhì)量②溫度③在注射器活塞上涂潤(rùn)滑油④B⑤C⑥AC⑦大于⑧大于2．(2022?上海市奉賢區(qū)高三(上)一模)“用DIS研究在溫度不變時(shí)，一定質(zhì)量的氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)：(1)封閉氣體的壓強(qiáng)p用________傳感器測(cè)量，體積V由________讀出。(2)除了保持注射器內(nèi)封閉氣體的質(zhì)量不變之外，還應(yīng)該保持封閉氣體的_________不變，采取的主要措施是緩慢推動(dòng)活塞和________。(3)圖線a、b、c是三位同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別得到的p-V圖像。若a、b是不重合的兩條雙曲線，c與b相交，則()A.a、b不重合是由于b氣體質(zhì)量大B.a、b不重合是由于b氣體溫度高C.產(chǎn)生c圖線可能是容器密閉性不好D.產(chǎn)生c圖線可能是推動(dòng)活塞過于快速【解析】(1)[1][2]封閉氣體的壓強(qiáng)p用壓強(qiáng)傳感器測(cè)量，體積V由注射器上的刻度讀出。(2)[3][4]除了保持注射器內(nèi)封閉氣體的質(zhì)量不變之外，還應(yīng)該保持封閉氣體的溫度不變，采取的主要措施是緩慢推動(dòng)活塞和手不要握住注射器封閉有氣體的部分。(3)[5]AB．根據(jù)，質(zhì)量越大，則pV乘積越大，圖像離原點(diǎn)越遠(yuǎn)；溫度越高，pV乘積越大，圖像離原點(diǎn)越遠(yuǎn)，則AB錯(cuò)誤；C．若壓縮氣體時(shí)，注射器密閉性不好，則質(zhì)量減小，則pV乘積減小，則出現(xiàn)圖像c的情況，選項(xiàng)C正確；D．若推動(dòng)活塞過于快速，則氣體的溫度升高，則pV乘積會(huì)變大，不會(huì)出現(xiàn)圖像c的情況，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選C?！敬鸢浮竣賶簭?qiáng)②注射器上的刻度③溫度④手不要握住注射器封閉有氣體的部分⑤C3．小明同學(xué)利用如圖甲所示裝置測(cè)量大氣壓強(qiáng)。粗細(xì)均勻的彎曲玻璃管A臂插入密封的燒瓶，B臂與玻璃管C下部用橡膠管連接，C管開口向上，一定質(zhì)量的氣體被水銀封閉于燒瓶?jī)?nèi)。開始時(shí)，B、C管內(nèi)的水銀面等高，在B管上標(biāo)記好此時(shí)水銀面的位置K。(1)對(duì)燒瓶加熱，使燒瓶?jī)?nèi)的氣體溫度升高。為使封閉氣體的體積不變，應(yīng)將C管________(填“向上”或“向下”)移動(dòng)，直至____________________________________________________________。(2)實(shí)驗(yàn)中保持氣體體積不變，不斷加熱燒瓶?jī)?nèi)的氣體，記錄氣體的攝氏溫度t和C管內(nèi)的水銀面高出B管內(nèi)的高度h。作出h-t圖像如圖乙，由圖像得出開始時(shí)的溫度T0＝________K，大氣壓強(qiáng)p0＝________cmHg(大氣壓強(qiáng)保留一位小數(shù))?！窘馕觥?1)對(duì)燒瓶加熱，燒瓶?jī)?nèi)的氣體溫度升高，若封閉氣體的體積不變，則氣體壓強(qiáng)增大，所以應(yīng)將C管向上移動(dòng)，直至B管內(nèi)的水銀面再一次回到標(biāo)記的位置K。(2)由查理定律可知eq\f(p0＋ρgh,273K＋t)＝eq\f(p0,T0)，整理得h＝eq\f(p0,ρgT0)t＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(273K·p0,ρgT0)－\f(p0,ρg)))，由圖像可知eq\f(p0,ρgT0)＝eq\f(6.8,27.0)，eq\f(273K·p0,ρgT0)－eq\f(p0,ρg)＝－6.8，聯(lián)立解得T0＝300K，p0＝75.6cmHg?！敬鸢浮?1)向上B管內(nèi)的水銀面再一次回到標(biāo)記的位置K(2)30075.64．某同學(xué)通過圖a所示的實(shí)驗(yàn)裝置，利用玻意耳定律來測(cè)定一顆形狀不規(guī)則的冰糖的體積。(1)圖a中的A是________傳感器。(2)將冰糖裝進(jìn)注射器，通過推、拉活塞改變封閉氣體的體積和壓強(qiáng)。操作中，不能用手握住注射器封閉氣體部分，是為了________________；若實(shí)驗(yàn)過程中不慎將活塞拔出針筒，則必須廢除之前獲得的數(shù)據(jù)，重做實(shí)驗(yàn)，這是為了________________。(3)實(shí)驗(yàn)中通過活塞所在刻度讀取了多組氣體體積V及對(duì)應(yīng)壓強(qiáng)p，為了在xOy坐標(biāo)系中獲得直線圖像，應(yīng)取y軸、x軸分別為________eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(選填“V、\f(1,p)”或“p、\f(1,V)”))。(4)選擇合適的坐標(biāo)后，該同學(xué)通過描點(diǎn)作圖，得到直線的函數(shù)圖像如圖b所示，若已知傳感器和注射器連接處的軟管容積為V0，則這顆冰糖的體積為________?！窘馕觥?1)實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量氣體的體積與壓強(qiáng)，氣體體積可以由注射器上的刻度直接讀出，因此傳感器A是壓強(qiáng)傳感器。(2)實(shí)驗(yàn)需要保持氣體溫度與質(zhì)量不變，操作中，不能用手握住注射器封閉氣體部分，是為了保持氣體溫度不變；若實(shí)驗(yàn)過程中不慎將活塞拔出針筒，則必須廢除之前獲得的數(shù)據(jù)，重做實(shí)驗(yàn)，這是為了保持氣體質(zhì)量不變。(3)由玻意耳定律pV＝C可知：V＝Ceq\f(1,p)，V與eq\f(1,p)成正比，為方便實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，并且本實(shí)