2025版高考物理一輪總復習第15章熱學實驗20探究等溫情況下一定質量氣體壓強與體積的關系提能訓練

第十五章試驗二十1．用注射器做“探究氣體等溫變更的規(guī)律”的試驗，如圖甲所示。(重力加速度為g)(1)若測得注射器的全部刻度長為l，由注射器的刻度干脆讀出其容積為V，由天平測得注射器的活塞和鉤碼框架的總質量為m1，由氣壓計讀出大氣壓強為p0。當框架兩側對稱懸掛鉤碼總質量為m2時，氣體壓強為p0＋eq\f(m1＋m2gl,V)；去掉鉤碼，用彈簧測力計豎直向上拉框架，測得拉力為F，則氣體壓強為p0＋eq\f(m1g－Fl,V)。(2)某同學測出了注射器內封閉氣體的幾組壓強p和體積V的值后，用p作縱軸、eq\f(1,V)作橫軸，畫出p－eq\f(1,V)圖像如圖乙、丙、丁所示，則乙產生的可能緣由是D；丙產生的可能緣由是C；丁產生的可能緣由是B。(填選項前的字母)A．各組的p、eq\f(1,V)取值范圍太小B．試驗過程中有漏氣現(xiàn)象C．試驗過程中氣體溫度上升D．在計算壓強時，沒有計入由于活塞和框架的重力引起的壓強[解析](1)框架兩側加鉤碼時，對活塞受力分析有pS＝p0S＋m1g＋m2g，可得氣體壓強p＝p0＋eq\f(m1g＋m2g,S)，而S＝eq\f(V,l)，所以p＝p0＋eq\f(m1＋m2gl,V)；去掉鉤碼，向上加拉力F時，對活塞受力分析有p′S＋F＝p0S＋m1g，可得氣體壓強p′＝p0＋eq\f(m1g－Fl,V)。(2)題圖乙中圖線的交點在橫軸上，即測量的壓強為0時就有確定的體積，因此在測量過程中壓強的測量值小于真實值，可能是在計算壓強時，沒有計入由于活塞和框架的重力引起的壓強，故選D；題圖丙中圖線向上彎曲，可能是試驗過程中氣體溫度上升，故選C；題圖丁中圖線向下彎曲，可能是試驗過程中有漏氣現(xiàn)象，導致p、V乘積減小，故選B。2．(2024·江蘇徐州聯(lián)考)某同學用如圖所示試驗裝置探究確定質量的氣體發(fā)生等溫變更時壓強與體積的關系。將注射器活塞移動到體積最大的位置，接上軟管和壓強傳感器，記錄此時注射器內被封閉氣體的壓強p和體積V；推動活塞壓縮氣體，記錄多組氣體的壓強和體積。(1)為保證注射器內封閉氣體的溫度不發(fā)生明顯變更，以下說法正確的是AB。A．要盡可能保持環(huán)境溫度不變B．試驗過程中應緩慢地推動活塞C．試驗過程中要用手握緊注射器并快速推拉活塞D．試驗前要在活塞與注射器壁間涂適量的潤滑油(2)分別在環(huán)境溫度為T1、T2(T1<T2)時完成上述探究活動。下列各圖能正確且直觀地反映試驗過程中，氣體壓強p隨體積V變更規(guī)律的是BD。(3)試驗中發(fā)覺，氣體壓強與體積的乘積pV越來越小，緣由可能是漏氣。(4)該同學用此裝置測量大米的密度。他取少許大米，先用天平測出其質量，再將其裝入注射器內，重復上述試驗操作，記錄注射器上的體積刻度V和壓強傳感器讀數(shù)p，依據(jù)試驗測量數(shù)據(jù)，作出V－eq\f(1,p)圖像可能是圖中的A。(選填“A”“B”或“C”)(5)該同學用第(4)問中圖線與縱軸交點坐標(或坐標的確定值)作為大米體積，由此求出大米的密度比真實值偏大(選填“偏大”“偏小”或“相等”)[解析](1)保證注射器內封閉氣體的溫度不發(fā)生明顯變更，環(huán)境溫度不變，故選項A正確；試驗過程中應緩慢地推動活塞，使氣體溫度始終與環(huán)境溫度相同，故選項B正確；試驗過程中要用手握緊注射器并快速推拉活塞，氣體溫度將上升，故選項C錯誤；在活塞與注射器壁間涂適量的潤滑油作用是不漏氣，不能保證溫度不變，故選項D錯誤。故選AB。(2)對于確定質量的志向氣體，當溫度確定pV為定值，且溫度越高，pV越大，故選項A錯誤，選項B正確；對于確定質量的志向氣體，當溫度確定p與eq\f(1,V)成正比，斜率即pV的乘積，故斜率越大溫度越高，故選項C錯誤，選項D正確。故選BD。(3)由克拉伯龍方程pV＝nRT當溫度不變時，pV變小，n變小，氣體漏氣造成的。(4)設大米的體積為V0，由志向氣體方程得eq\f(pV－V0,T)＝K，V＝eq\f(1,p)KT＋V0故是圖中的A。(5)因為軟管的存在，故V0偏小，由密度ρ＝eq\f(M,V0)故ρ偏大。3．某同學通過圖a所示的試驗裝置，利用玻意耳定律來測定一顆形態(tài)不規(guī)則的冰糖的體積。(1)圖a中的A是壓強傳感器。(2)將冰糖裝進注射器，通過推、拉活塞變更封閉氣體的體積和壓強。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；若試驗過程中不慎將活塞拔出針筒，則必需廢除之前獲得的數(shù)據(jù)，重做試驗，這是為了保持氣體質量不變。(3)試驗中通過活塞所在刻度讀取了多組氣體體積V及對應壓強p，為了在xOy坐標系中獲得直線圖像，應取y軸、x軸分別為V、eq\f(1,p)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(選填“V、\f(1,p)”或“p、\f(1,V)”))。(4)選擇合適的坐標后，該同學通過描點作圖，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b＋V0。[解析](1)試驗須要測量氣體的體積與壓強，氣體體積可以由注射器上的刻度干脆讀出，因此傳感器A是壓強傳感器。(2)試驗須要保持氣體溫度與質量不變，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；若試驗過程中不慎將活塞拔出針筒，則必需廢除之前獲得的數(shù)據(jù)，重做試驗，這是為了保持氣體質量不變。(3)(4)由玻意耳定律知p(V