2023版新教材高中物理第二章气体固体和液体专项1创新实验课时作业新人教版选择性必修第三册

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 eq\a\vs4\al(专) eq\a\vs4\al(项)1　创新实验　1．某实验小组用注射器和压强传感器探究一定质量的气体发生等温变化时遵循的规律，实验装置如图所示．用柱塞和注射器外筒封闭一定的气体，其压强可由左侧的压强传感器测得．(1)关于该实验，下列说法正确的是________．A．该实验用控制变量法研究气体的变化规律B．实验时注射器必须水平放置C．注射器内部的横截面积没必要测量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(2)进行实验操作时，不能推拉柱塞过快，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(3)该实验小组首先在甲实验室进行了实验，下表为记录的实验数据，其中有一次记录的实验数据错误，记录错误的是________(填错误数据对应的实验序号).(4)该实验小组又利用同一装置对同一封闭气体在另一温度稍高的乙实验室进行了实验，根据甲、乙实验室记录的数据用正确的方法画出的p­eq \f(1,L)图像如图所示，根据乙实验室记录数据画出的图像应为________(填图线代号).2．用如图(a)所示的装置探究“气体等温变化的规律”的实验，操作步骤如下：①在活塞上均匀涂抹润滑油，把活塞移至注射器适当刻度处；②逐一连接注射器、压强传感器、数据采集器、计算机；③推动活塞，记录多组注射器内气体的体积V，以及相应的压强传感器示数p.(1)实验完成后，计算机屏幕上显示出如图(b)所示的p­V图线(其中实线是实验所得图线，虚线为一支参考双曲线).仔细观察不难发现，该图线与玻意耳定律不够吻合，造成这一现象的可能原因是：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________；(2)实验中，连接注射器与压强传感器之间软管内的气体不可忽略，作出的p­eq \f(1,V)图像可能为________；(3)用获得的数据绘制eq \f(1,p)­V图像，如图(c)所示，则连接注射器与压强传感器之间软管内气体的体积为________．3．(1)如图所示，用一个带有刻度的注射器及计算机辅助系统来探究气体压强与体积的关系，实验中所研究的对象是________________，应保持不变的物理量是________和________，它的体积可从________直接读出，它的压强由图中的________传感器从计算机辅助系统得到；(2)某同学在做“气体的压强与体积的关系”实验中，测得的实验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，造成这一现象的可能原因是________________________________________________________________________；A.实验时注射器柱塞与筒壁间的摩擦力越来越大B.实验时环境温度升高了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(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VD．体积的倒数eq \f(1,V)(4)实验过程中，下列哪些操作是错误的________．A.推拉柱塞时，动作要慢B.推拉柱塞时，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4．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值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，下列说法中正确的是________(选填选项前的字母).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D.必须测出注射器内封闭气体的温度(2)为了能最直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系，应作出________(选填“p­V”或“p­eq \f(1,V)”)图像．对图线进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条______________线，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比．(3)在不同温度环境下，另一位同学重复了上述实验，实验操作和数据处理均正确．环境温度分别为T1、T2，且T1>T2.在如图所示的四幅图中，可能正确反映相关物理量之间关系的是________(选填选项的字母).5．如图甲是“用DIS研究在温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”的实验装置．主要步骤如下：①将压强传感器调零；②在活塞上均匀涂抹润滑油，把活塞移至注射器满刻度处；③逐一连接注射器、压强传感器、数据采集器、计算机；④推动活塞，记录多组注射器内气体的体积V，以及相应的压强传感器示数p.(1)实验操作中，活塞上均匀涂抹润滑油，主要目的是为了________；(2)为了保持封闭气体的温度恒定，下列措施可行的是________；A.注射器必须固定在竖直平面内B.用手握注射器推拉活塞C.缓慢推动活塞(3)测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后，为了直观反映压强与体积之间的关系，若以p为纵坐标，则应以________为横坐标，在坐标系中描点作图；小明所在的小组不断压缩气体，由测得数据发现图线的上端出现了一小段弯曲，产生这一现象的可能原因是：____________________(答一种即可).(4)另一小组实验时缓慢推动活塞，记录4组注射器上的刻度数值V，以及相应的压强传感器示数p.在采集第5组数据时，压强传感器的软管脱落，重新接上后继续实验，又采集了4组数据，其余操作无误．该小组绘出的V­eq \f(1,p)关系图像应是________．6．“用DIS研究在温度不变时，一定质量气体压强与体积关系”的实验装置如图所示．(1)保持温度不变，封闭气体的压强p用________传感器测量，体积V由注射器________读出．实验前是否需要对传感器进行调零？________(选填“是”或“否”).(2)某次实验中，数据表格内第2次～第8次压强没有点击记录，但其它操作规范．根据表格中第1次和第9次数据，推测出第7次的压强p7，其最接近的值是(　　)A.128.5kPaB．138.4kPaC.149.9kPaD．163.7kPa(3)若考虑到连接注射器与传感器的软管内气体体积V0不可忽略，则封闭气体的真实体积为V′＝V＋V0.从理论上讲p­eq \f(1,V)图像可能接近下列哪个图？(　　)专项1　创新实验1．答案：(1)ACD　(2)防止封闭气体温度发生改变　(3)5　(4)①解析：(1)该实验过程中控制气体的温度不变，即运用了控制变量法；实验时注射器如何放置对实验结果没有影响；实验中要探究的是压强与体积之间的比例关系，所以不需要测量气体的体积，故注射器内部的横截面积没有必要测量；注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，便于等量的改变体积，可以不标注单位．故选ACD.(2)如果柱塞推拉的过快，气体的温度将产生显著的变化，实验误差将增大．(3)由实验数据可知气柱长度与气柱压强的乘积基本恒定，前四组数据符合的很好，乘积在11.9～12.1之间，第5组数据的乘积较大，为15.2，说明第5组数据记录错误．(4)气体压强与气体的温度有关，一定量的气体，在相同体积下，温度越高，压强越大，故图像①是在温度稍高的乙实验室中测量获得的．2．答案：(1)实验时环境温度降低了或注射器内的空气向外泄漏　(2)C　(3)V1解析：(1)当V减小时，图线逐渐偏离双曲线，即pV值逐渐减小，造成这一现象的可能原因是实验时环境温度降低了或注射器内的空气向外泄漏．(2)由于连接注射器与压强传感器之间软管内的气体不可忽略，当压强增加后，软管内的气体体积也减小，但软管的体积未变，则注射器中有气体进入软管，相当于注射器漏气，当V减小时，eq \f(1,V)增大，p随之变化时不是线性关系，当V越小时，压强越大，进入软管内的气体越多，压强增加程度越小，斜率越小，故作出的p­eq \f(1,V)图像可能为C.(3)设连接注射器与压强传感器之间软管内气体的体积为V0，根据玻意耳定律有p(V＋V0)＝C则有eq \f(1,p)＝eq \f(V＋V0,C)由图(c)可知，当eq \f(1,p)为0时，V＝－V1，带入上式可得V0＝V1.3．答案：(1)封闭在注射器内的气体　温度　气体质量　注射器刻度　压强　(2)D　(3)D　(4)C解析：(1)实验的条件是温度不变、气体质量一定，研究气体压强和体积的关系，体积可从注射器刻度直接读出，压强可由压强传感器得到．(2)实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力不断增大，不会影响气体压强与体积，故A错误；实验时环境温度升高了，气体温度升高，同样体积下，气体压强增大，pV乘积变大，故B错误；封闭气体压强与外界大气压强无关，故C错误；实验时若注射器内的气体向外发生了泄漏，同样体积下，气体压强减小，则pV乘积减小，故D正确．(3)图像为过原点的直线，则纵坐标与横坐标成正比关系，结合实验数据可知，横坐标表示的物理量是封闭气体体积的倒数eq \f(1,V)，故选D.(4)本实验条件是温度不变，推拉柱塞时，动作要慢，故A正确；用手握住注射器含有气体的部分，会使气体温度升高，故手不能握住注射器含有气体的部分，故B正确；研究的是一定质量的气体，压强传感器与注射器之间的软管脱落后，气体质量发生变化，故C错误；研究的是一定质量的气体，因此尽量将容器密封好，故D正确．4．答案：(1)AB　(2)p­eq \f(1,V)　过原点的倾斜直　(3)AC解析：(1)由于该实验是“用气体压强传感器探究气体等温变化的规律”，条件是对于一定质量的气体而言的，故实验中不能出现漏气的现象，实验时应该缓慢一些，因为移动活塞时，相当于对气体做功或者气体对外做功，如果太快的话，气体的温度就会发生变化，故AB正确；等温变化的规律为p1V1＝p2V2，所以不必要测出气体的质量和温度，只要看它是否满足这样的变化规律即可，故CD错误．故选AB.(2)如果做p­V图像，因为它们的乘积是不变的，故这个图像应该是一条曲线，为了直观地判断压强p与体积V的数量关系，正比关系更能形象直观的体现二者的关系，故应作出p­eq \f(1,V)的图像，在误差允许的范围内，图线是一条过原点的倾斜直线．(3)由于实验操作和数据处理均正确，则温度高的对应的pV值较大，分别在图线上找到两个点，则pV乘积较大的是T1对应的图线，故A正确，B错误；设p＝keq \f(1,V)，则k值大的对应的pV的乘积也大，即斜率越大的对应的温度越高，故C正确，D错误．故选AC.5．答案：(1)防止漏气　(2)C　(3)eq \f(1,V)　注射器内气体向外漏气　(4)D解析：(1)DIS研究温度不变时气体的压强与体积的关系，本实验保持温度不变，研究压强与体积关系，根据题意可知，还需保证封闭气体质量不变，为了防止漏气，故需要在活塞上均匀涂抹润滑油．(2)由于不是拉活塞，则注射器不一定要安装在竖直平面内，实验过程中手不能与注射器接触，推动活塞应缓慢进行，保持与外界相同温度，故C正确，AB错误．(3)当温度不变时有pV＝C，即压强p与V成反比，两者的关系图像不是直线，但压强p与eq \f(1,V)是线性关系，故应当以eq \f(1,V)为横坐标．当eq \f(1,V)增大时，V减小，p增加的程度不是线性关系，当斜率减小，压强增加程度减小，导致这一现象的原因是注射器存在向外漏气现象．(4)测量时，注射器与压强传感器连接部分气体的体积V0未计入，纵轴存在截距－V0；软管脱落后，气体向外漏出，p的测量值偏小，相应的横坐标eq \f(1,p)偏大，但左侧的延长线与纵轴的交点仍为－V0，故前后两条线相交在此处，故D正确，ABC错误．故选D.6．答案：(1)压强　刻度　否　(2)C　(3)D解析：(1)封闭气体的压强p用压强传感器测量．体积V由注射器刻度读出．压强传感器需要校准，不需要调零．(2)根据玻意耳定律可知100.1kPa×18cm3＝p7×12cm3解得p7＝150kPa，故选C.(3)若考虑到连接注射器与传感器的软管内气体体积V0不可忽略，则封闭气体的真实体积为V′＝V＋V0，根据玻意耳定律可知p(V0＋V)＝C解得p＝eq \f(C,V0＋V)则p­eq \f(1,V0＋V)应该是一条过原点的正比例直线，则p­eq \f(1,V)图像应该比原图线向右弯曲偏移．故选D.实验序号12345封闭气柱长度L(cm)12.0011.0010.009.008.00封闭气柱压强p(×105Pa)1.011.091.191.331.90序号V(mL)p(×105Pa)p·V(×105Pa·mL)120.01.001020.020218.01.095219.714316.01.231319.701414.01.403019.642512.01.635119.621次数123456789压强p/kPa100.1p7179.9体积V/cm3181716151413121110