实验二十探究气体等温变化的规律

第十四章热学实验二十探究气体等温变化的规律目录CONTENT立足“四层”·夯基础着眼“四翼”·探考点0201Part01立足“四层”·夯基础⁠一、实验目的探究在温度不变的条件下一定质量的气体的压强与体积的关系。二、实验器材带铁夹的铁架台、注射器、柱塞（与压力表密封连接）、压力表、橡胶套、刻度尺。三、实验步骤1.如图所示组装实验器材。

四、数据记录与处理1.设计表格记录数据空气柱高度d/cm空气柱体积V/mL压强p/（×105Pa）

3.实验结论在温度不变的条件下，一定质量的理想气体，气体压强与体积成反比。五、注意事项1.适用条件是温度保持不变，所以操作要缓慢，才能保证温度不变。2.要等到示数稳定之后，再去读数。3.研究对象为一定质量的气体，防止漏气。Part02着眼“四翼”·探考点⁠【典例1】

某同学用如图所示装置探究气体做等温变化的规律。（1）在实验中，下列哪些操作不是必需的

⁠。

A.用橡胶塞密封注射器的下端B.用游标卡尺测量柱塞的直径C.读取压力表上显示的气压值D.读取刻度尺上显示的空气柱长度解析

（1）用橡胶塞密封注射器的下端，是为了封住一定量的气体，故A是必需的；没有必要测量柱塞的直径，由于整个过程中，截面不变，知道长度就可以，列方程时，两边截面可以消掉，故B不是必需的；读取压力表上显示的气压值，知道初末状态的气压值，故C是必需的；读取刻度尺上显示的空气柱长度来表示空气的体积，故D是必需的。本题选择不必需的，故选B。答案

（1）B

（2）实验装置用铁架台固定，而不是用手握住玻璃管（或注射器），并且在实验中要缓慢推动活塞，这些要求的目的是

⁠。

解析

（2）不是用手握住玻璃管（或注射器），并且在实验中要缓慢推动活塞，这些要求的目的是：尽可能保证封闭气体在状态变化过程中的温度不变。答案

（2）保证气体状态变化过程中温度尽可能保持不变（3）下列图像中，最能直观反映气体做等温变化的规律的是

⁠。

【典例2】

（2023·江苏盐城期中）在“探究气体压强与体积的关系”的实验中，完成下列问题。（1）实验中的研究对象是

⁠，实验中应保持不变的参量是

⁠，它的体积由

⁠直接读出，它的压强由

⁠传感器等计算机辅助系统得到。

解析

（1）实验中的研究对象是封闭在注射器内的气体，实验中应保持不变的参量是温度和质量；它的体积由注射器直接读出，它的压强由压强传感器等计算机辅助系统得到。答案

（1）封闭在注射器内的气体（2）某同学在实验中测得的数据在计算机屏幕上显示如下表所示，仔细观察“p·V”一栏中的数值，发现越来越小，造成这一现象的原因可能是

⁠。

序号V/mLp/（×105Pa）p·V/（×105Pa·mL）120.01.001020.020218.01.095219.714316.01.231319.701414.01.403019.642512.01.635119.621A.实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力越来越大B.实验时环境温度增大了C.实验时外界大气压强发生了变化D.实验时注射器内的气体向外发生了泄漏解析

（2）p·V的数值越来越小，造成这一现象的原因可能是气体的质量减小了或者温度降低了，即实验时注射器内的气体向外发生了泄漏。故选D。答案

（2）D（3）某同学在一次实验中，计算机屏幕显示如图所示，其纵坐标表示封闭气体的压强，则横坐标表示的物理量是封闭气体的

⁠。

A.热力学温度TB.摄氏温度tC.体积V

答案

（3）D（4）实验过程中下列哪些操作是错误的

⁠。

A.推拉活塞时，动作要慢B.推拉活塞时，手不能握住注射器含有气体的部分C.压强传感器与注射器之间的软管脱落后，应迅速重新装上继续实验D.活塞与针筒之间要保持气密性解析

（4）推拉活塞时，动作要慢，防止气体温度发生变化，选项A正确；推拉活塞时，手不能握住注射器含有气体的部分，防止气体温度发生变化，选项B正确；气压传感器与注射器之间的软管脱落后，注射器内封闭的气体的质量会发生变化，不能重新装上继续实验，选项C错误；活塞与针筒之间要保持气密性，从而保证气体的质量不变，选项D正确。答案

（4）C⁠1.（2023·江苏连云港模拟）用图示装置探究气体等温变化的规律。实验室提供容积为5mL和20mL的两种注射器。用该装置测得多组压强p和体积V，作出图像甲，发现图像向下弯曲；为减少实验误差，改用软管连通注射器和压强传感器，作出图像乙，发现图像不过原点。下列对于实验的分析和改进措施正确的是（

）A.甲图没有把注射器固定在竖直平面内B.甲图没有缓慢地推拉柱塞C.乙图应该把实验中气体的体积再压缩小一些D.乙图应该选用容积较大的注射器进行实验解析：D

由于测量的是气体体积和压强之间的关系，与重力无关，且压强是由压力表测得，因此注射器可以水平放置，故A错误；由甲图可知，p与V的乘积变小，可能的原因是漏气或者是温度降低，若是快速推柱塞，气体温度会升高，则p与V的乘积会增大，直线会向上弯曲，故B错误；乙图不过原点的原因是由于软管中存在一部分气体，计算时没把这部分气体加进去，因此应该采用大体积的注射器从而使软管的那一小部分气体忽略，若采取把实验中气体的体积再压缩小一些，则软管中气体的体积占比更大，影响更大，故C错误，D正确。2.用图甲所示探究气体等温变化的规律。（1）关于该实验下列说法正确的是

⁠。

A.为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油B.应快速推拉柱塞C.为方便推拉柱塞，应用手握注射器再推拉柱塞D.注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位解析：（1）为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油，故A正确；快速推拉或用手握住注射器，会导致气体温度发生变化，不符合实验条件，故B、C错误；实验只需要关注图像的斜率变化即可探究压强跟体积的关系，所以注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位，故D正确。答案：（1）AD

答案：（2）②

（3）为更准确地测出气体的压强，小华用压强传感器和注射器相连，得到某次实验的p－V图如图丙所示，究其原因，是温度发生了怎样的变化

⁠。

A.一直下降B.先上升后下降C.先下降后上升D.一直上升解析：（3）根据图像与等温线的关系可知，气体温度先升高再降低，故选B。答案：（3）B⁠【典例3】

（2023·江苏省如皋中学月考）如图所示为“研究一定质量的气体在温度不变的情况下，压强与体积的关系”实验装置，实验步骤如下：①把注射器活塞移至注射器满刻度处，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接；②移动活塞，记录注射器的刻度值V，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p；

（1）为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是

⁠和

⁠。解析

（1）为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是移动活塞要缓慢和不能用手握住注射器的封闭气体部分，这样能保证装置与外界温度一样。答案

（1）移动活塞要缓慢

不能用手握住注射器的封闭气体部分

答案

（2）注射器与压强传感器连接部分气体的体积

（3）若某同学整个过程操作正确，但注射器气密性不佳，则随着V的增加，p、V乘积会

⁠（选填“变大”“不变”或“变小”）。

解析

（3）若某同学整个过程操作正确，则由于气密性的原因，则随着V的增加，气体的质量可能变大，则p、V乘积会变大。答案

（3）变大⁠1.（2023·江苏泰州模拟）在“用DIS研究温度不变时气体的压强跟体积的关系”实验时，缓慢推动活塞，注射器内空气体积逐渐减小，多次测量得到注射器内气体压强p、体积V变化的p－V图线，如图所示（其中实线是实验所得图线，虚线为一条双曲线，实验过程中环境温度保持不变），发现该图线与玻意耳定律明显不合，造成这一现象的可能原因是（

）A.实验时用手握住注射器B.实验时迅速推动活塞C.注射器没有保持水平D.推动活塞过程中有气体泄漏解析：D

由图像的特点可知压缩气体过程中p与V的乘积减小，所以造成这一现象的原因可能是实验时注射器的空气向外泄漏，故A、B、C错误，D正确。2.如图所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，操作步骤如下：①在注射器内用活塞封闭一定质量的气体，将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接起来；

②移动活塞至某一位置，记录此时注射器内封闭气体的体积V1和由计算机显示的气体压强p1；

③重复上述步骤②，多次测量并记录；④根据记录的数据，作出相应图像，分析得出结论。（1）关于本实验的基本要求，下列说法正确的是

⁠。

A.移动活塞时应缓慢一些B.封闭气体的注射器应密封良好C.必须测出注射器内封闭气体的质量解析：（1）为保证气体的温度不变，移动活塞时应缓慢一些，故A正确；封闭气体的注射