（新課改省份專用）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十二章 第5節(jié) 實(shí)驗(yàn)：探究氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系學(xué)案（含解析）

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1、（新課改省份專用）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十二章 第5節(jié) 實(shí)驗(yàn)：探究氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系學(xué)案（含解析） 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模貉芯恳欢ㄙ|(zhì)量的氣體， 在溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)與體積的關(guān)系 二、實(shí)驗(yàn)原理：玻意耳定律 三、實(shí)驗(yàn)器材 帶有刻度的注射器、DIS(壓強(qiáng)傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī))。 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1．將壓強(qiáng)傳感器接入數(shù)據(jù)采集器。開(kāi)啟電源，點(diǎn)擊“研究溫度不變時(shí)一定質(zhì)量的氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”。 2．將注射器與壓強(qiáng)傳感器的測(cè)口相連，在數(shù)據(jù)表格中輸入設(shè)定的體積，推拉注射器活塞，使其處于各設(shè)定體積時(shí)，點(diǎn)擊“記錄數(shù)據(jù)”自動(dòng)記錄各壓強(qiáng)值，點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)計(jì)算”計(jì)算出壓強(qiáng)與體積的乘積值及體積的倒數(shù)

2、值。 3．點(diǎn)擊“圖線分析”，出現(xiàn)壓強(qiáng)與體積、壓強(qiáng)與體積的倒數(shù)的關(guān)系曲線。 五、注意事項(xiàng) 1．不能用手握住注射器。 2．活塞涂潤(rùn)滑油防止漏氣。 3．注射器與壓強(qiáng)傳感器連接處有一定的體積。 [基礎(chǔ)考法] 1．(2019·邢臺(tái)模擬)某同學(xué)利用DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，用同一個(gè)注射器在實(shí)驗(yàn)室前后做了兩次實(shí)驗(yàn)探究氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系，操作完全正確。 (1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)卻在p-V圖上畫(huà)出了兩條不同雙曲線，如圖所示。造成這種情況的可能原因是哪些(　　) A．兩次實(shí)驗(yàn)中空氣質(zhì)量不同 B．兩次實(shí)驗(yàn)中溫度不同 C．其中一次實(shí)驗(yàn)時(shí)活塞受到的摩擦力太大 D．其中一次實(shí)驗(yàn)時(shí)活塞受到的摩擦力太小 (2

3、)實(shí)驗(yàn)中為了保持封閉氣體的溫度不變，下列采取的措施比較合理的是(　　) A．在活塞上涂上潤(rùn)滑油，保持良好的密封性 B．推拉活塞時(shí)要緩慢 C．不要用手直接握在注射器有氣體的部分上 D．實(shí)驗(yàn)前注射器內(nèi)要吸入盡量多的空氣 解析：(1)研究在溫度不變的情況下，一定質(zhì)量的氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系時(shí)，氣體的溫度是不能變化的，由理想氣體狀態(tài)方程＝C，可得當(dāng)氣體的溫度不變的情況下，p與V是成反比的，但是如果氣體的溫度發(fā)生變化，pV的乘積也就發(fā)生了變化，得到的圖像也就不是同一條圖像，所以B正確；當(dāng)封閉的氣體不是同一部分氣體時(shí)，氣體的質(zhì)量不同，此時(shí)得到的p-V圖像也會(huì)是不同的圖像，所以A正確。 (2)在

4、活塞上涂上潤(rùn)滑油，保持良好的密封性，這樣是為了保持封閉氣體的質(zhì)量不發(fā)生變化，并不能保持封閉氣體的溫度不變，所以A錯(cuò)誤；緩慢的推拉活塞，可以使氣體的溫度保持與外界的溫度一致，從而可以保持封閉氣體的溫度不變，所以B正確；當(dāng)用手直接握在注射器上時(shí)，手的溫度可能改變氣體的溫度，所以不要用手直接握在注射器上，所以C正確；只要是封閉氣體的質(zhì)量不變，氣體的多少不會(huì)改變實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，與氣體的溫度是否會(huì)變化無(wú)關(guān)，所以D錯(cuò)誤。 答案：(1)AB　(2)BC 2．(2019·江蘇如東中學(xué)模擬)某小組在“用DIS研究溫度不變時(shí)一定質(zhì)量的氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)。 (1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，下列操作正確的是(　　) A

5、．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)，手可以握住整個(gè)注射器 C．壓強(qiáng)傳感器與注射器之間的連接管脫落后，應(yīng)立即重新接上，繼續(xù)實(shí)驗(yàn) D．活塞與針筒之間要保持潤(rùn)滑又不漏氣 (2)該實(shí)驗(yàn)小組想利用實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的數(shù)據(jù)測(cè)出壓強(qiáng)傳感器和注射器的連接管的容積，所測(cè)得的壓強(qiáng)和注射器的容積(不包括連接管的容積)數(shù)據(jù)如下表所示： 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 壓強(qiáng)(kPa) 體積(cm3) 1 101.5 18 2 112.8 16 3 126.9 14 4 145.0 12 5 169.2 10 ①為了更精確的測(cè)量也可以利用圖像的方法，若要求出連接管的容積也可

6、以畫(huà)________圖。 A．p-V　　　　　　　　　　 B．V-p C．p- D．V- ②利用上述圖線求連接管的容積時(shí)是利用圖線的________。 A．斜率 B．縱坐標(biāo)軸上的截距 C．橫坐標(biāo)軸上的截距 D．圖線下的“面積” 解析：(1)推拉活塞時(shí)，動(dòng)作不能快，以免氣體溫度變化，故A錯(cuò)誤；推拉活塞時(shí)，手不可以握住整個(gè)注射器，以免氣體溫度變化，故B錯(cuò)誤； 壓強(qiáng)傳感器與注射器之間的連接管脫落后，氣體質(zhì)量變化了，應(yīng)該重新做實(shí)驗(yàn)，故C錯(cuò)誤；活塞與針筒之間要保持潤(rùn)滑又不漏氣，故D正確。 (2)①設(shè)連接管的容積為V0，注射器的容積為V，根據(jù)玻意耳定律，有：p(V＋V0)＝C 變形

7、得到：V＝－V0； 故畫(huà)V-圖像，故選D。 ②根據(jù)V-關(guān)系表達(dá)式V＝－V0，V-圖像的縱軸截距表示連接管的容積為V0，故選B。 答案：(1)D　(2)①D?、贐 3．(2019·上海虹口區(qū)模擬)某小組利用如圖所示裝置研究“一定質(zhì)量氣體溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”。 如圖所示，帶刻度的注射器內(nèi)封閉了一定質(zhì)量的氣體，推動(dòng)活塞可以改變氣體體積V。實(shí)驗(yàn)時(shí)所用測(cè)量壓強(qiáng)的裝置較特殊，測(cè)量的是注射器內(nèi)部氣體和外部大氣(壓強(qiáng)為p0)的壓強(qiáng)差Δp。在多次改變體積后，得到如下數(shù)據(jù)： Δp/×105 Pa 0 0.11 0.25 0.43 0.67 V/mL 10 9 8

8、7 6 (1)圖中裝置1為_(kāi)_________________，裝置2為_(kāi)_________________。 (2)每次氣體的狀態(tài)調(diào)整后，都要等一會(huì)兒再記錄數(shù)據(jù)，這是為了________________________________________________________________________。 (3)研究小組基于數(shù)據(jù)，以Δp為y軸，作出的函數(shù)圖線為直線，則x軸是____________。 (4)若圖像斜率為k，該直線的函數(shù)表達(dá)式是__________________，圖像縱軸截距的絕對(duì)值的物理含義是_____________________________

9、。 解析：(1)本實(shí)驗(yàn)利用電腦自動(dòng)處理數(shù)據(jù)，首先需要感應(yīng)壓強(qiáng)大小的壓強(qiáng)傳感器，即裝置1；還需要采集數(shù)據(jù)的裝置2。 (2)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，每次氣體的狀態(tài)調(diào)整后，都要等一會(huì)兒再記錄數(shù)據(jù)，這是為了讓封閉氣體與外界進(jìn)行充分的熱交換，溫度恢復(fù)原狀，保持不變。 (3)根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程p0V0＝(p0＋Δp)V，Δp＝p0V0×－p0，則x軸是。 (4)若圖像斜率為k，該直線的函數(shù)表達(dá)式是Δp＝k·－p0，根據(jù)圖像表達(dá)式可以得到圖像縱軸截距的絕對(duì)值為外部大氣壓強(qiáng)的值。 答案：(1)壓強(qiáng)傳感器　數(shù)據(jù)采集器　(2)使封閉氣體與外界進(jìn)行充分的熱交換，保持封閉氣體的溫度不變　(3)　(4)Δp＝k·－p

10、0　大氣壓強(qiáng) 4．(2019·山東東明一中模擬)在“探究氣體等溫變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，封閉的空氣如圖所示，U形管粗細(xì)均勻，右端開(kāi)口。已知外界大氣壓強(qiáng)為76 cmHg，圖中給出了氣體的兩個(gè)不同的狀態(tài)。 (1)乙圖左端封密的氣體壓強(qiáng)為_(kāi)_______ cmHg。 (2)實(shí)驗(yàn)時(shí)某同學(xué)認(rèn)為管子的橫截面積S可不用測(cè)量，這一觀點(diǎn)正確嗎？答：________(選填“正確”或“錯(cuò)誤”)。 (3)數(shù)據(jù)測(cè)量完后在用圖像法處理數(shù)據(jù)時(shí)，某同學(xué)以壓強(qiáng)p為縱坐標(biāo)、以體積V(或空氣柱長(zhǎng)度)為橫坐標(biāo)來(lái)作圖，你認(rèn)為他這樣做能方便地看出p與V間的關(guān)系嗎？答：______(選填“能”或“不能”)。 解析：(1)由連通

11、器原理可知乙圖中氣體壓強(qiáng)為p0＋4 cmHg＝80 cmHg。 (2)由玻意耳定律p1V1＝p2V2，即p1l1S＝p2l2S，解得p1l1＝p2l2(l1、l2為空氣柱長(zhǎng)度)，所以玻璃管的橫截面積可不用測(cè)量。 (3)以p為縱坐標(biāo)，以V為橫坐標(biāo)，作出p-V圖是一條曲線，但曲線未必表示反比關(guān)系，所以應(yīng)再作出p-圖，看是否是過(guò)原點(diǎn)的直線，才能最終確定p與V是否成反比。 答案：(1)80　(2)正確　(3)不能 5．如圖1所示為“研究一定質(zhì)量的氣體在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)步驟如下： ①把注射器活塞移至注射器滿刻度處，將注射器與壓強(qiáng)傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)逐

12、一連接； ②移動(dòng)活塞，記錄注射器的刻度值V，同時(shí)記錄對(duì)應(yīng)的由計(jì)算機(jī)顯示的氣體壓強(qiáng)值p； ③用V-圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出如圖2所示圖線。 (1)為了保持封閉氣體的溫度不變，實(shí)驗(yàn)中采取的主要措施是____________________和____________________。 (2)如果實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范正確，但如圖2所示的V-圖線不過(guò)原點(diǎn)，則V0代表________________________________________________________________________。 (3)小明同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)緩慢推動(dòng)活塞，并記錄下每次測(cè)量的壓強(qiáng)p與注射器刻度值V。在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)壓強(qiáng)傳

13、感器軟管脫落，他重新接上后繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，其余操作無(wú)誤。V-關(guān)系圖像應(yīng)是________。 解析：(1)為了保持封閉氣體的溫度不變，實(shí)驗(yàn)中采取的主要措施是：移動(dòng)活塞要緩慢；不能用手握住注射器封閉氣體部分。這樣能保證裝置與外界溫度一樣。 (2)體積讀數(shù)值比實(shí)際值小V0。根據(jù)p(V＋V0)＝C，C為定值，則V＝－V0。如果實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范正確，但如題圖所示的V-圖線不過(guò)原點(diǎn)，則V0代表注射器與壓強(qiáng)傳感器連接部位最初的氣體體積。 (3)根據(jù)pV＝C可知V＝，當(dāng)質(zhì)量不變時(shí)V與成正比，軟管脫落造成漏氣，壓強(qiáng)突然減小，則變大，重新接好軟管時(shí)V與脫落前相等，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)時(shí)氣體質(zhì)量仍能保持不變，V與還是成正比，但斜率比原來(lái)小，故B正確。 答案：(1)移動(dòng)活塞要緩慢　不能用手握住注射器的封閉氣體部分　(2)注射器與壓強(qiáng)傳感器連接部分氣體的體積　(3)B