1、对应演练实验21探究等温情况下一定质量 气体压强与体积的关系对应演练-2-一、实验目的1.体验气体等温变化规律的探究过程。2.了解气体压强、温度、体积变化规律的研究方法。对应演练-3-二、实验原理研究气体等温变化的实验装置对应演练-4-1.描述气体状态的压强、温度、体积三个物理量称为气体状态参量,当其中某个参量发生变化时,通常会引起另外两个参量的变化。要研究这三个参量的变化规律,可以运用控制变量的方法,分别研究两个参量之间的关系。2.本实验就是研究在温度不变时,气体的压强与体积之间的关系。如图是传统的探究气体温度不变时压强与体积关系的实验装置,压强可通过压强计读出。3.如果用气体压强传感器,实
2、验数据处理将快些。对应演练-5-三、实验结论实验得到: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,但不同温度下的图线是不同的。如图是一定质量的气体分别在t1、t2温度下等温变化的p-V图线,其中温度较高的是。对应演练-6-四、注意事项(1)为了保持封闭气体的质量不变,实验中采取的主要措施是注射器活塞上涂润滑油。(2)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封闭气体部分。对应演练-7-命题点一命题点二实验方法及注意事项实验方法及注意事项典例1为了探究气体压强与体积的关系,实验装置如图所示。注射器下端的开口有橡胶
3、塞,它和活塞一起把一段空气柱封闭在玻璃管中。实验中空气柱体积变化缓慢,可认为保持不变。空气柱的压强p可以从仪器上方的指针读出,空气柱的长度L可以在玻璃管侧的刻度尺上读出,若空气柱的横截面积为S,则空气柱的体积V=。为了直观地判断压强p与体积V的数量关系,应作出研究气体等温变化的实验装置对应演练-8-命题点一命题点二答案(1)温度(2)SL(3)p-解析 实验中空气柱体积变化缓慢,可认为温度保持不变。若空气柱的横截面积为S,则空气柱的体积V=SL。因pV=C,则为了直观地判断压强p与体积V的数量关系,应作出“p-”图象,这样得到的图象为直线。对应演练-9-命题点一命题点二典例2如图甲所示,用气体
4、压强传感器探究气体等温变化的规律,操作步骤如下:把注射器活塞推至注射器中间某一位置,将注射器与压强传感器数据采集器计算机逐一连接;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;重复上述步骤,多次测量;根据记录的数据,作出V-图线,如图乙所示。对应演练-10-命题点一命题点二(1)完成本实验的基本要求是(填正确答案标号)A.在等温条件下操作B.封闭气体的注射器密封良好C.必须弄清所封闭气体的质量D.气体的压强和体积必须用国际单位(2)理论上由V-图线分析可知,如果该图线,就说明气体的体积跟压强的倒数成正比,即体积与压强成反比。(3)若他实验操作规范正确,则图线不过原点
5、的原因可能是,图乙中V0代表。对应演练-11-命题点一命题点二答案(1)AB(2)为过坐标原点的直线(3)传感器与注射器间有气体(4)传感器与注射器间气体体积解析(1)完成本实验的基本要求是:此实验必须在等温条件下操作,选项A正确;封闭气体的注射器密封良好,否则注射器漏气的话,会出现误差,选项B正确;实验中没必要必须弄清所封闭气体的质量,选项C错误;气体的压强和体积没必要必须用国际单位,选项D错误;故选AB。(3)若他实验操作规范正确,则图线不过原点的原因可能是传感器与注射器间有气体,图乙中V0代表传感器与注射器间气体体积。对应演练-12-命题点一命题点二实验创新实验创新典例3如图甲所示是一种
6、研究气球的体积和压强的变化规律的装置。将气球、压强传感器和大型注射器用T型管连通。初始时认为气球内无空气,注射器内气体体积V0,压强p0。T型管与传感器内少量气体体积可忽略不计。缓慢推动注射器,保持温度不变,装置密封良好。对应演练-13-命题点一命题点二(1)该装置可用于验证定律。(填写气体实验定律名称)(2)将注射器内气体部分推入气球,读出此时注射器内剩余气体的体积为V0,压强传感器读数为p1,则此时气球体积为。(3)继续推动活塞,多次记录注射器内剩余气体的体积及对应的压强,计算出对应的气球体积,得到如图乙所示的“气球体积和压强”关系图。根据该图象估算:若初始时注射器内仅有体积为0.5V0、
7、压强为p0的气体。当气体全部压入气球后,气球内气体的压强将变为p0。(保留3位小数)对应演练-14-命题点一命题点二对应演练-15-命题点一命题点二本实验是验证性实验,要控制实验条件,此实验要控制两个条件:一是注射器内气体的质量一定;二是气体的温度一定,运用玻意耳定律列式进行分析。另外,还要注意思维方式的转化,即可以将初始时注射器内仅有体积为0.5V0、压强为p0的气体,气体全部压入气球,与初始时注射器内有体积为V0、压强为p0的气体中的气体压入气球是等效的。对应演练-16-1.(2018上海虹口二模)某小组利用如下装置研究“一定质量气体温度不变时,压强与体积的关系”。如图所示,带刻度的注射器
8、内封闭了一定质量的气体,推动活塞可以改变气体体积V,实验所用测量压强的装置较特殊,测量的是注射器内部气体和外部大气(压强为p0)的压强差p,在多次改变体积后,得到如下数据:对应演练-17-(1)图中装置1为,装置2为。(2)每次气体的状态调整后,都要等一会儿再记录数据,这是为了。(3)研究小组基于数据,以p为y轴,作出的函数图线为直线,则x轴是。(4)若图象斜率为k,该直线的函数表达式是,图象纵轴截距的绝对值的物理含义是。对应演练-18-答案(1)压强传感器数据采集器(2)充分的热交换,保持封闭气体的温度不变(3)1/V(4)p=k1/V-p0大气压强解析(1)本实验利用电脑自动处理数据,首先
9、需要感应压强大小的压强传感器,即装置1;还需要采集数据的装置2。(2)在实验过程中,每次气体的状态调整后,都要等一会儿再记录数据,这是为了让封闭气体与外界进行充分的热交换,温度恢复原状,保持不变;对应演练-19-2.(2018上海长宁期末)某同学利用玻意耳定律,设计了测量小石块体积的实验方案,并按如下步骤进行了实验:.将连接注射器的压强传感器、数据采集器以及计算机相连,如图所示,再将小石块装入注射器内;.缓慢推动活塞至某一位置,记录活塞所在位置的容积刻度V1,从计算机上读取此时气体的压强p1;.重复步骤若干次,记录每一次活塞所在位置的容积刻度Vn,并读取对应的气体压强pn;.处理记录的数据,求
10、出小石块体积。对应演练-20-试回答下列问题:(1)实验过程中,除了保持注射器内封闭气体的质量不变之外,还应该保持封闭气体的不变。(2)设小石块的体积V0,任意两次测得的气体压强及体积为p1、V1和p2、V2,则上述物理量之间的关系式为。(3)为了减小实验误差,实验数据通常采用作直线图线的方法来处理。横、纵坐标对应的物理量最佳的设置方法是:以为横轴、以为纵轴。(4)指出实验中导致小石块体积误差的一个因素。对应演练-21-答案(1)温度(2)p1(V1-V0)=p2(V2-V0)(3)V(4)注射器连接压强传感器之间的软管有体积等解析(1)实验过程中,除了保持注射器内封闭气体的质量不变之外,还应该保持封闭气体的温度不变。(2)根据玻意耳定律可得:p1(V1-V0)=p2(V2-V0)(3)根据玻意耳定律有:pV=C,要作直线图,故以为横轴、以V为纵轴。(4)在计算时,忽略了注射器连接压强传感器之间的软管有体积将会导致误差。
