2027届新高考物理热点精准复习：探究气体等温变化的规律

2027届新高考物理热点精准复习探究气体等温变化的规律学习目标:1.学会探究等温情况下一定质量的气体压强与体积的关系。2.会用图像法处理实验数据。1.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。2.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。

4.数据记录与处理(1)实验数据的获取空气柱的压强p可以从仪器上方的压力表读出,空气柱的长度l可以通过刻度尺读出,空气柱的长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V。把柱塞缓慢地向下压或向上拉,读出空气柱的长度与压强的几组数据。

5.实验结论一定质量的某种气体,在温度不变的情况下,压强p与体积V成反比,所以p-V图线是双曲线的一支,但不同温度下的图线是不同的。一定质量的气体分别在T1、T2温度下等温变化的p-V图线如图所示,其中温度较高的是

。

T2命题分析1.考规范:实验步骤、实际操作等的规范与否。2.考推导:由等温变化的规律推导得出相关理论值和理论图像。3.考图像:由图像的斜率、截距和某些特殊值来分析代表的物理量及其意义,以及图像横、纵坐标的选取。4.考误差分析:图像或实验数据与理论的偏差(偏大、偏小)的原因,漏气、温度变化等的判断。注意事项1.本实验应用控制变量法,探究在气体

和

不变的情况下(即等温过程),气体的压强和体积的关系。

2.为保证等温变化,实验过程中不要用手握住注射器有气体的部位。同时,改变体积过程应缓慢,以免影响密闭气体的温度。3.研究对象为一定质量的气体,防止漏气。为保证气体密闭,应在柱塞与注射器内壁间涂上润滑油,注射器内、外气体的压强差不宜过大。4.要等到示数稳定之后,再去读数。质量温度误差分析1.橡胶套密封不严会使空气柱的质量变化引起误差。2.实验过程环境温度变化或柱塞向下压或向上拉得过快会使空气柱的温度变化引起误差。3.横截面直径的测量、空气柱长度的测量、压力表的读数等引起的误差。考点一教材原型实验典例1

用图示装置探究气体做等温变化的规律,将一定质量的空气封闭在导热性能良好的注射器内,注射器与压强传感器相连。实验中(

)A.活塞涂润滑油可减小摩擦,便于气体压强的测量B.注射器内装入少量空气进行实验,可以减小实验误差C.0℃和20℃环境下完成实验,对实验结论没有影响D.外界大气压强发生变化,会影响实验结论C

C

D(2)为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律,他们进行了两次实验,得到的p-V图像如图所示,由图可知两次实验气体的温度大小关系为T1

(选填“<”“=”或“>”)T2。

>

注射器前端与橡胶套间有气体注射器前端与橡胶套间气体的体积考点二拓展创新实验典例4

某物理实验小组为了探究在压强不变的情况下气体的体积与热力学温度的关系,选用了如图所示的实验装置,图中压强计的指针可指示出管内气柱的压强,刻度可指示出气柱的体积,整个装置安装在固定架上,实验中气柱质量不变。(1)将下列实验步骤补充完整。①在烧杯中放入冰水混合物,使其浸没气柱,压强计示数稳定后,记下冰水混合物的热力学温度T、气柱的体积V和压强p0;②改变烧杯内的水温,使水浸没气柱,经过一段时间后,缓慢调节活塞位置改变气柱的体积,使压强计的示数

,记下气柱体积和水的热力学温度;

③多次改变水温,重复步骤②。p0(2)下表为某次实验记录的数据:项目1234567T/K273283300313325333347V/mL10.010.411.011.412.012.212.7(3)根据表格中的数据在下图给出的坐标系中补齐数据点,并作出V-T图线;(4)根据作出的V-T图线可知,一定质量的气体在压强不变的情况下,体积V与热力学温度T成

关系。

线性解析

(1)②本实验是探究在压强不变的情况下气体的体积和热力学温度的关系,故需要控制压强保持不变,使压强计示数为p