2025高考物理復(fù)習(xí)探究氣體等溫變化的規(guī)律課件教案練習(xí)題

第十五章熱學(xué)實(shí)驗(yàn)二十探究氣體等溫變化的規(guī)律基礎(chǔ)梳理夯根基考點(diǎn)研析提能力內(nèi)容索引課時(shí)測(cè)評(píng)基礎(chǔ)梳理夯根基一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶骄吭跍囟炔蛔兊臈l件下一定質(zhì)量的氣體的壓強(qiáng)與體積的關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)器材帶鐵夾的鐵架臺(tái)、注射器、柱塞(與壓力表密封連接)、壓力表、橡膠套、刻度尺。三、實(shí)驗(yàn)步驟與操作1．如圖甲所示組裝實(shí)驗(yàn)器材。2．注射器兩端有柱塞和橡膠套，管內(nèi)密封一段空氣柱，這段空氣柱就是我們的研究對(duì)象。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們可以近似認(rèn)為空氣柱的質(zhì)量和溫度不變。

3．用手把柱塞向下壓，選取幾個(gè)位置，同時(shí)讀出刻度尺讀數(shù)與壓力表讀數(shù)，記錄數(shù)據(jù)。4．用手把柱塞向上拉，選取幾個(gè)位置，同時(shí)讀出刻度尺讀數(shù)與壓強(qiáng)，記錄數(shù)據(jù)，計(jì)算出氣體體積，也可以直接用刻度尺讀數(shù)作為空氣柱體積。5．以壓強(qiáng)p為縱坐標(biāo)，以體積的倒數(shù)

為橫坐標(biāo)，把以上各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，觀察圖像，進(jìn)一步確定p與

的關(guān)系。四、數(shù)據(jù)記錄與處理1．設(shè)計(jì)表格記錄數(shù)據(jù)空氣柱高度d/cm

空氣柱體積V/mL

壓強(qiáng)p(×105Pa)

/mL－1

2．根據(jù)數(shù)據(jù)繪制p-圖像(如圖乙所示)。3．實(shí)驗(yàn)結(jié)論在溫度不變的條件下，一定質(zhì)量的理想氣體，氣體壓強(qiáng)與體積成反比。五、注意事項(xiàng)

1．適用條件是溫度保持不變，所以操作要緩慢，才能保證溫度不變。2．要等到示數(shù)穩(wěn)定之后，再去讀數(shù)。3．研究對(duì)象為一定質(zhì)量的氣體，要防止漏氣。返回考點(diǎn)研析提能力類(lèi)型一教材原型實(shí)驗(yàn)

在利用特制的注射器做“探究氣體等溫變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，某小組同學(xué)通過(guò)上拉或下壓柱塞得到了a、b、c、d四組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如圖是壓力表記錄b組數(shù)據(jù)時(shí)的狀態(tài)，通過(guò)記錄對(duì)應(yīng)的四個(gè)封閉氣柱的長(zhǎng)度值L(L單位：cm)算出體積，四組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表。例1次數(shù)abcd壓強(qiáng)p(×105Pa)0.8

1.61.9體積V(cm3)86.44.03.4

體積的倒數(shù)(cm－3)0.1250.1560.250.294(1)實(shí)驗(yàn)研究的對(duì)象是__________________，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)保持不變的參量是_____和______________。實(shí)驗(yàn)研究的對(duì)象是注射器內(nèi)密閉的氣體，保持不變的參量是溫度和密閉氣體的質(zhì)量。注射器內(nèi)密閉的氣體溫度密閉氣體的質(zhì)量(2)實(shí)驗(yàn)中為了控制該參量不變，下列采取的主要措施比較合理的是________。A．在柱塞上涂上潤(rùn)滑油，保持良好的封閉性B．推動(dòng)柱塞時(shí)要緩慢C．不要用手直接握住注射器密閉氣體的部分D．實(shí)驗(yàn)前注射器內(nèi)要吸入盡量多的空氣√√√柱塞和針筒之間涂上潤(rùn)滑油，可以減小摩擦、防止漏氣，保證氣體質(zhì)量不變。緩慢推動(dòng)柱塞、不要用手直接握住注射器密閉氣體的部分，可以保證氣體的溫度不變，故A、B、C正確，D錯(cuò)誤。(3)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)b對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)應(yīng)為_(kāi)___×105Pa，根據(jù)上表數(shù)據(jù)作出的p-圖像，可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：質(zhì)量一定的理想氣體，____________________________。1.0溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)與體積成反比pb＝

×0.8×105Pa＝1.0×105Pa，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)b對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)為1.0×105Pa，作出的p-圖線(xiàn)為一條過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)，可得出結(jié)論：質(zhì)量一定的理想氣體，溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)與體積成反比。(2023·江西撫州模擬)用氣體壓強(qiáng)傳感器做“探究氣體等溫變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)下列說(shuō)法正確的是___________。A．為保證封閉氣體的氣密性，應(yīng)在柱塞與注射器壁間涂上潤(rùn)滑油B．為方便推拉柱塞，應(yīng)用手握住注射器C．為節(jié)約時(shí)間，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)快速推拉柱塞和讀取數(shù)據(jù)D．實(shí)驗(yàn)中氣體的壓強(qiáng)和體積都可以通過(guò)數(shù)據(jù)采集器獲得例2√在柱塞與注射器壁間涂上潤(rùn)滑油，可以保證封閉氣體的氣密性，A正確；用手握住注射器，會(huì)使氣體溫度升高，不符合實(shí)驗(yàn)要求，B錯(cuò)誤；應(yīng)緩慢推拉柱塞和讀取數(shù)據(jù)，C錯(cuò)誤；只有壓強(qiáng)可以通過(guò)數(shù)據(jù)采集器采集，D錯(cuò)誤。故選A。(2)A組同學(xué)在操作規(guī)范、不漏氣的前提下，測(cè)得多組壓強(qiáng)p和體積V的數(shù)據(jù)并作出V-圖線(xiàn)，發(fā)現(xiàn)圖線(xiàn)不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，如圖乙所示；圖中縱截距的物理含義是________________________；實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的誤差屬于___________(選填“系統(tǒng)誤差”或“偶然誤差”)。膠管內(nèi)氣體體積的相反數(shù)系統(tǒng)誤差設(shè)膠管內(nèi)氣體體積為ΔV，根據(jù)玻意耳定律有p＝C，解得V＝

－ΔV，造成圖線(xiàn)不過(guò)原點(diǎn)的原因是由于膠管內(nèi)存在氣體，題圖乙中縱截距的物理含義是膠管內(nèi)氣體體積的相反數(shù)，該誤差屬于系統(tǒng)誤差。(3)A組同學(xué)利用所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的p-圖線(xiàn)應(yīng)該是___________。被封閉氣體的初始體積為V0＋ΔV，壓強(qiáng)為p0，末狀態(tài)的體積為V＋ΔV，根據(jù)玻意耳定律得

，解得p＝

，可知V越小，

越大，隨著V減小，壓強(qiáng)趨近于某一值。故選B?！?4)B組同學(xué)測(cè)得多組壓強(qiáng)p和體積V的數(shù)據(jù)后，在p-坐標(biāo)平面上描點(diǎn)作圖，因壓縮氣體過(guò)程中注射器漏氣，則作出的圖線(xiàn)應(yīng)為圖丙中的____(選填“①”或“②”)。由于存在漏氣，則pV減小，故圖線(xiàn)應(yīng)為②。②對(duì)點(diǎn)練．(2023·江西豐城開(kāi)學(xué)考試)如圖甲所示，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)逐次連接起來(lái)；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V1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)圖像，分析得出結(jié)論。(1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，下列說(shuō)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．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)度和氣體的壓強(qiáng)值C．推拉活塞時(shí)，手不可以握住注射器氣體部分√推拉活塞時(shí)，動(dòng)作要緩慢，以免氣體溫度發(fā)生變化，A錯(cuò)誤；活塞移至某位置時(shí)，要等穩(wěn)定后記錄此時(shí)注射器內(nèi)氣柱的長(zhǎng)度和氣體的壓強(qiáng)值，B錯(cuò)誤；推拉活塞時(shí)，手不可以握住注射器氣體部分，以免氣體的溫度發(fā)生變化，C正確。故選C。(2)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(huà)出圖像如圖乙所示，則產(chǎn)生的可能原因是________。A．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中氣體溫度升高B．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中氣體溫度降低C．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有漏氣現(xiàn)象√根據(jù)p＝CT·，由題圖乙可知，圖像的斜率變大，則實(shí)驗(yàn)過(guò)程中氣體溫度升高，會(huì)引起斜率變大，A正確，B錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有漏氣現(xiàn)象，則質(zhì)量減小，則斜率減小，C錯(cuò)誤。故選A。(3)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T(mén)1、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)?！獭淘趐-V圖像中，根據(jù)pV＝CT可知，離原點(diǎn)越遠(yuǎn)的等溫線(xiàn)對(duì)應(yīng)的溫度越高，故A圖錯(cuò)誤，B圖正確；根據(jù)pV＝CT，可得p＝CT·，則p-圖像中，斜率越大則溫度越高，故C圖正確，D圖錯(cuò)誤。(4)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)處理的方法完成了實(shí)驗(yàn)，并在相同坐標(biāo)度的情況下畫(huà)出了壓強(qiáng)與體積的關(guān)系圖線(xiàn)，如圖丙、丁所示。對(duì)于兩組的圖線(xiàn)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①m1、②m2、③m3和④m4，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”)。大于大于在p-V圖像中，根據(jù)pV＝CT(常量C與質(zhì)量成正比)可知，溫度相同時(shí)，距離原點(diǎn)越遠(yuǎn)的曲線(xiàn)對(duì)應(yīng)的質(zhì)量越大，可知m1大于m2；根據(jù)p＝CT·，則p-圖像中，溫度相同時(shí)，斜率越大則質(zhì)量越大，則m3大于m4。類(lèi)型二拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

某同學(xué)通過(guò)圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，利用玻意耳定律來(lái)測(cè)定一顆形狀不規(guī)則的石子的體積。實(shí)驗(yàn)步驟：①將石塊裝進(jìn)注射器，插入活塞，再將注射器通過(guò)軟管與傳感器A連接；②移動(dòng)活塞，通過(guò)活塞所在的刻度讀取了多組氣體體積的V，同時(shí)記錄對(duì)應(yīng)的傳感器數(shù)據(jù)；③建立直角坐標(biāo)系。例3(1)在實(shí)驗(yàn)操作中，下列說(shuō)法正確的是：________；A．圖甲中，傳感器A為壓強(qiáng)傳感器B．在步驟①中，將注射器與傳感器A連接前，應(yīng)把注射器活塞移至注射器最右端位置C．操作中，不可用手握住注射器封閉氣體部分，是為了保持封閉氣體的溫度不變D．若實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不慎將活塞拔出針筒，應(yīng)立即將活塞插入注射器繼續(xù)實(shí)驗(yàn)√√該氣體發(fā)生等溫變化，從注射器的刻度上讀出體積，因此傳感器A為壓強(qiáng)傳感器，故A正確；在步驟①中，將注射器與傳感器A連接前，應(yīng)使注射器封住一定量的氣體，因此不必將活塞移至注射器最右端，故B錯(cuò)誤；操作中，不可用手握住注射器封閉氣體部分，是為了保持封閉氣體的溫度不變，故C正確；若實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不慎將活塞拔出針筒，氣體的質(zhì)量發(fā)生變化，因此以上數(shù)據(jù)全部作廢，應(yīng)重新做實(shí)驗(yàn)，D錯(cuò)誤。(2)為了在坐標(biāo)系中獲得直線(xiàn)圖像，若取y軸為V，則x軸為_(kāi)__(選填“”或“p”)；作出圖像為一條直線(xiàn)，根據(jù)玻意耳定律pV＝C，因此x軸應(yīng)為

。(3)選擇合適的坐標(biāo)后，該同學(xué)通過(guò)描點(diǎn)作圖，得到如圖乙所示圖像，若不考慮傳感器和注射器連接處的軟管容積帶來(lái)的誤差，則石塊的體積為_(kāi)__；若考慮該誤差影響，測(cè)得軟管容積為V0，則石塊的體積為_(kāi)_____。bb＋V0設(shè)石子體積為V1，對(duì)一定量的氣體，根據(jù)玻意耳定律可得p(V

－V1)＝C整理得V＝

＋V1因此可得V1

＝b若軟管容積為V0不能忽略，則表達(dá)式為p(V＋

V0－V1)＝C整理得V＝

＋V1－V0可知V1－V0＝b故V1＝b＋V0。創(chuàng)新點(diǎn)評(píng)1．實(shí)驗(yàn)原理的創(chuàng)新：通過(guò)本實(shí)驗(yàn)測(cè)石塊的體積。2．實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新：用壓強(qiáng)傳感器測(cè)壓強(qiáng)，減小實(shí)驗(yàn)誤差。

對(duì)點(diǎn)練．(2023·上海虹口二模)運(yùn)用玻意耳定律可以測(cè)量小晶體的密度，實(shí)驗(yàn)步驟如下：Ⅰ.取適量小晶體，用天平測(cè)出其質(zhì)量，然后將小晶體裝入注射器內(nèi)；Ⅱ.緩慢推動(dòng)活塞至某一位置，記錄活塞所在位置的容積刻度V1，通過(guò)壓強(qiáng)傳感器、數(shù)據(jù)采集器從計(jì)算機(jī)上讀取此時(shí)氣體的壓強(qiáng)p1；Ⅲ.重復(fù)步驟Ⅱ，記錄活塞在另一位置的容積刻度V2和讀取相應(yīng)的氣體的壓強(qiáng)p2；Ⅳ.處理記錄的數(shù)據(jù)，算出小晶體的密度。測(cè)量次數(shù)物理量1234p(×105Pa)0.771.001.251.69V(×10－5m3)1.201.000.850.69(1)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，現(xiàn)采用作直線(xiàn)圖線(xiàn)的方法來(lái)處理表格中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。按此要求，方格圖的縱坐標(biāo)應(yīng)標(biāo)明的物理量是V，橫坐標(biāo)則應(yīng)標(biāo)明__，根據(jù)表格數(shù)據(jù)在方格圖中畫(huà)出相應(yīng)圖線(xiàn)；根據(jù)玻意耳定律pV＝C，可知要作直線(xiàn)圖，則作V-圖像，圖像如圖所示。答案：見(jiàn)解析圖(2)如果圖線(xiàn)的斜率用k表示，則注射器內(nèi)小晶體的體積V0與容積刻度V、氣體的壓強(qiáng)p的關(guān)系表達(dá)式為V0＝_____；注射器中的氣體發(fā)生的是等溫變化，根據(jù)玻意耳定律pV＝C，可知?dú)怏w體積趨向于0時(shí)，p趨向于無(wú)窮大。從圖像知，縱軸截距表示固體的體積，故有k＝

＝p(V－V0)，解得V0＝V－

。(3)實(shí)驗(yàn)測(cè)得這些小晶體的質(zhì)量為6.48×10－3kg，則小晶體的密度大小為_(kāi)_______kg/m3。由(2)得，小晶體的體積V0≈0.27×10－5m3小晶體的密度為ρ＝

kg/m3＝2.4×103kg/m3。2.4×103返回課時(shí)測(cè)評(píng)1．(15分)(2024·北京西城模擬)某同學(xué)用如圖甲所示的裝置探究氣體等溫變化的規(guī)律。在橡膠套和柱塞間封閉著一段空氣柱，空氣柱的長(zhǎng)度L可以從刻度尺讀取，空氣柱的壓強(qiáng)p可以從與空氣柱相連的壓力表讀取。緩慢地向下壓或向上拉柱塞，保持空氣柱的溫度不變，測(cè)量空氣柱的長(zhǎng)度及對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)，得到如圖乙所示的p-L圖像。(1)為了更直觀地處理數(shù)據(jù)，將圖乙化曲為直，繪制了如圖丙所示的擬合直線(xiàn)，則圖丙的橫坐標(biāo)為_(kāi)___(選填“”、“”、“”或“L2”)。根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有

＝CV＝SL可得p＝

。(2)本實(shí)驗(yàn)探究的是氣體等溫變化時(shí)壓強(qiáng)p與體積V變化的規(guī)律，但測(cè)量時(shí)卻測(cè)量了空氣柱的長(zhǎng)度L，用L代替V的理由是_________。A．空氣柱的橫截面積S恒定B．空氣柱的溫度恒定C．空氣柱的壓強(qiáng)恒定√氣體的體積V＝SL，其中S為空氣柱的橫截面積，由于空氣柱的橫截面積S不變，所以用L代替V。故選A。(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出的結(jié)論為_(kāi)________。A．一定量的氣體等溫變化時(shí)，壓強(qiáng)與體積成正比B．一定量的氣體等溫變化時(shí)，壓強(qiáng)與體積成反比C．一定量的氣體等容變化時(shí)，壓強(qiáng)與溫度成正比D．一定量的氣體等容變化時(shí)，壓強(qiáng)與溫度成反比√根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出的結(jié)論為一定量的氣體等溫變化時(shí)，壓強(qiáng)與體積成反比。故選B。2．(15分)(1)如圖甲所示，用一個(gè)帶有刻度的注射器及計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)來(lái)探究氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)中所研究的對(duì)象是______________________，應(yīng)保持不變的物理量是______和___________，它的體積可從___________直接讀出，它的壓強(qiáng)由圖中的壓強(qiáng)傳感器等計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)得到。實(shí)驗(yàn)中所研究的對(duì)象是封閉在注射器內(nèi)的氣體；實(shí)驗(yàn)的條件是溫度不變、氣體質(zhì)量一定，研究氣體壓強(qiáng)和體積的關(guān)系，體積可從注射器刻度直接讀出。封閉在注射器內(nèi)的溫度氣體氣體質(zhì)量注射器刻度(2)某同學(xué)在做“氣體的壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示如下表所示，仔細(xì)觀察“p·V”一欄中的數(shù)值，發(fā)現(xiàn)越來(lái)越小，造成這一現(xiàn)象的可能原因是___________。A．實(shí)驗(yàn)時(shí)注射器活塞與筒壁間的摩擦力越來(lái)越大B．實(shí)驗(yàn)時(shí)環(huán)境溫度升高了C．實(shí)驗(yàn)時(shí)外界大氣壓強(qiáng)發(fā)生了變化D．實(shí)驗(yàn)時(shí)注射器內(nèi)的氣體向外發(fā)生了泄漏√序號(hào)V/mLp/(×105Pa)p·V/(×105Pa·mL)120.01.001020.020218.01.095219.714316.01.231319.701414.01.403019.642512.01.635119.621實(shí)驗(yàn)時(shí)注射器活塞與筒壁間的摩擦力不斷增大，不會(huì)影響氣壓與體積，故A錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)時(shí)環(huán)境溫度升高了，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程

＝C，可知pV乘積變大，故B錯(cuò)誤；封閉氣體壓強(qiáng)與外界大氣壓強(qiáng)無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)時(shí)若注射器內(nèi)的氣體向外發(fā)生了泄漏，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程

＝C，常量C與質(zhì)量有關(guān)，C變小，則pV乘積減小，故D正