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    高二物理素养提升学案(人教版选择性必修第三册)第二章第二节气体的等温变化(原卷版+解析)
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    选择性必修 第三册2 气体的等温变化复习练习题

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    这是一份选择性必修 第三册2 气体的等温变化复习练习题,共26页。试卷主要包含了新课标要求,科学素养要求,教材研习,名师点睛,互动探究等内容,欢迎下载使用。

    第2节 气体的等温变化
    一、新课标要求
    1.理解一定质量的气体在温度不变的情况下压强与体积的关系。
    2.学会通过实验的方法研究问题、探究物理规律,学习用电子表格与图像对实验数据进行处理与分析,体验科学探究过程。
    3.理解气体等温变化的p−V图像、p−1V图像的物理意义。
    4.学会用玻意耳定律计算有关的问题。
    二、科学素养要求
    1.物理观念:知道等温变化的概念,能通过实验得出玻意耳定律并掌握定律的内容及公式。
    2.科学思维:会运用玻意耳定律进行相关的分析与计算。
    3.科学探究:通过探究气体等温变化规律的实验,学会观察与探究,与他人合作交流,得出实验结论。
    4.科学态度与责任:通过用表格与图像对实验数据进行处理与分析,培养实事求是的科学态度,激发探索科学的兴趣。
    三、教材研习
    要点 玻意耳定律
    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①。写成公式就是:pV=C②
    【自主思考】
    ①氢气球受到孩子们的喜爱,某小孩一不小心松手,氢气球会飞向天空,上升到一定高度会胀破,这是为什么?
    ②玻意耳定律的表达式pV=C中的C是一个与气体无关的常量吗?
    四、名师点睛
    1.玻意耳定律
    (1)内容: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。
    (2)公式:pV=C(常量)或p1V1=p2V2。
    (3)适用条件
    ①气体质量不变、温度不变。
    ②气体温度不太低、压强不太大。
    2.一定质量的气体等温变化的图像
    (1)p−V图像:一定质量的气体的p−V图像为一条双曲线,如图甲所示。
    (2)p−1V图像:一定质量的气体的p−1V图像为过原点的倾斜直线,如图乙所示。
    五、互动探究
    探究点一、探究气体等温变化的规律
    知识深化
    1.实验原理:在保证密闭注射器中气体的质量和温度不变的条件下(控制变量法),通过改变密闭气体的体积,由压力表读出对应气体体积的压强值,研究在恒温条件下气体的体积和压强的关系。
    2.实验装置:如图所示,注射器下端的开口有橡胶套,它和柱塞一起把一段空气柱封闭在玻璃管中,这段空气柱就是我们研究的对象。
    3.实验数据的收集:空气柱的压强p可以从压力表上读出,空气柱的长度l可以在玻璃管两侧的刻度尺上读出,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,读出空气柱长度与压强的几组数据。将相关数据记录在表中:
    4.实验数据的处理
    (1)猜想:由实验观察及记录的数据可知,空气柱的体积越小,其压强就越大,即空气柱的压强与体积成反比。
    (2)检验:以压强p为纵坐标,以体积的倒数1V为横坐标,把以上各组数据在坐标系中描点,如图所示。观察各点的位置关系,若各点位于过原点的同一直线上,就说明压强跟体积的倒数成正比,即p∝1V,也就是压强p与体积V成反比。若各点不在同一直线上,再尝试其他关系。
    5.注意事项
    (1)改变气体体积时,要缓慢进行,等稳定后再读出气体压强,防止气体体积变化太快,气体的温度发生变化。
    (2)实验过程中,不要用手接触注射器的圆筒,以防止圆筒从手吸收热量,引起内部气体温度变化。
    (3)实验中应保持气体的质量不变,故实验前应在柱塞上涂好润滑油,以免漏气。
    (4)本实验中,由于气体体积与长度成正比,因此研究气体体积与压强的关系时,不用测量空气柱的横截面积。
    (5)本实验测量体积时误差主要出现在长度的测量上,由于柱塞不能与刻度尺非常靠近,故读数时视线一定要与柱塞底面相平。
    (6)在作p−1V图像时,应使收集的实验数据在p−1V坐标系中均匀分布。
    题组过关
    1.在探究气体等温变化的规律实验中,下列四个因素对实验的准确性影响最小的是( )
    A. 针筒封口处漏气
    B. 采用横截面积较大的针筒
    C. 针筒壁与柱塞之间存在摩擦
    D. 实验过程中用手去握针筒
    2.张三同学用DIS研究一定质量理想气体在温度不变时,压强与体积关系的实验装置如图所示。实验步骤如下:
    ①把注射器活塞移至注射器中间某位置,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(不计针头部分气体体积),同时记录对应的由计算机显示的气体压强p;
    ③用p−V图像处理实验数据。
    (1)实验时,缓慢推动活塞,注射器内空气体积逐渐减小。若过程中环境温度保持不变,则实验得到的p−1V图像应是。
    A. B. C. D.
    (2)若张三根据记录的实验数据,作出了如图所示的p−V图像。对图线进行分析,说明一定质量的气体在温度不变时,其压强与体积成反比。用Na、Nb分别表示a、b这两个状态下气体分子在单位时间内撞击容器器壁单位面积的次数,则NaNb。(填“> ”“< ”或“= ”)
    探究点二、玻意耳定律
    情境探究
    1.在一个恒温池中,一串串气泡由池底慢慢升到水面,有趣的是气泡在上升过程中,体积逐渐变大,到水面时就会破裂。
    (1)上升过程中,气泡内气体的温度会发生改变吗?气泡内气体的压强怎么改变?
    (2)气泡在上升过程中体积为何会变大?为什么气泡到达水面会破?
    答案:提示(1)因为在恒温池中,所以气泡内气体的温度保持不变,压强逐渐变小。
    (2)由玻意耳定律pV=C可知,气体的体积增大,压强变小。因为气泡内外压强不相等,所以会破。
    探究归纳
    应用玻意耳定律的思路和方法:
    (1)确定研究对象,并判断是否满足玻意耳定律成立的条件。
    (2)确定初、末状态及状态参量(p1、V1、p2、V2)。
    (3)根据玻意耳定律列方程p1V1=p2V2,代入数值求解(注意各状态参量要统一单位)。
    (4)注意分析题目中的隐含条件,必要时还应根据力学或几何知识列出辅助方程。
    (5)有时要检验结果是否符合实际,对不符合实际的结果要舍去。
    探究应用
    【典例】如图所示,一根粗细均匀的长l=72 cm的细玻璃管AB开口朝上竖直放置,玻璃管中有一段长ℎ=24 cm的水银柱,下端封闭了一段长x0=24 cm的空气柱,系统温度恒定,外界大气压强恒为p0=76 cmHg。现将玻璃管缓慢倒置,若空气可以看作理想气体,求倒置后密闭气体的长度(结果保留两位有效数字)。
    解题感悟
    应用玻意耳定律解题时应注意的两个问题
    (1)应用玻意耳定律解决问题时,一定要先确定好两个状态的体积和压强。
    (2)确定气体压强或体积时,只要初、末状态的单位统一即可,没有必要都转化成国际单位制单位。
    【迁移应用】
    1.如图所示,一个上下都与大气相通的直圆筒,内部横截面积为S=0.01 m2,中间用两个活塞A和B密封一定质量的气体。A、B都可沿圆筒无摩擦地上下滑动,且不漏气。A的质量不计,B的质量为M,并与一劲度系数为k=5×103N/m且较长的轻弹簧相连。已知大气压强p0=1×105Pa,平衡时两活塞之间的距离l0=0.6 m,现用力压A,使之缓慢向下移动一段距离后,保持平衡。此时用于压A的力F=500 N,求活塞A下移的距离。
    探究点三、气体等温变化的p-V图像
    情境探究
    1.图甲是一定质量的气体在不同温度的p−V图线,图乙是一定质量的气体在不同温度下的p−1V图线。
    (1)图甲中两条等温线表示的温度T1和T2哪一个比较高?为什么?
    (2)图乙中,T3和T4哪一个大?
    探究归纳
    1.p−V图像
    (1)一定质量的某种气体,其等温线是双曲线,双曲线上的每一个点均表示一定质量的气体在该温度下的一个状态,而且同一条等温线上每个点对应的p、V坐标的乘积都是相等的,如图甲所示。
    (2)玻意耳定律pV=C(常量),其中常量C不是一个普适常量,它随气体温度的升高而增大,温度越高,常量C越大,等温线离坐标轴越远。如图乙所示,四条等温线的关系为T4>T3>T2>T1。
    2. p−1V图像:一定质量气体的等温变化过程,也可以用p−1V图像来表示,如图所示。等温线是一条延长线通过原点的倾斜直线,由于气体的体积不能无穷大,所以靠近原点附近处应用虚线表示,该直线的斜率k=p1V=pV∝T,即斜率越大,气体的温度越高。
    探究应用
    【典例】(多选)如图所示,是一定质量的某种气体状态变化的p−V图像,气体由状态A变化到状态B的过程中,关于气体的温度和分子平均速率的变化情况,下列说法正确的是( )
    A. 都一直保持不变
    B. 温度先升高后降低
    C. 温度先降低后升高
    D. 平均速率先增大后减小
    【解题感悟】
    p−V图像及等温线的理解要点
    (1)图像上每个点都对应气体的一个确定的状态。
    (2)在同一图像中等温线上每点对应的pV值相等。
    (3)不同的等温线温度不同,越靠近原点的等温线温度越低,越远离原点的等温线温度越高。
    【迁移应用】
    1.如图所示,空的薄金属筒开口向下静止于恒温透明液体中,筒中液面与A点齐平。现缓慢将其压到更深处,筒中液面与B点齐平,不计气体分子间相互作用,且筒内气体无泄漏(液体温度不变)。下列图像中能体现筒内气体从状态A到B变化过程的是( )
    A. B.
    C. D.
    2. 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
    (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 。
    (3)下列图像中,最能反映气体做等温变化的规律的是 。
    3. 如图12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:
    图12
    压强
    数据采集器
    注射器
    计算机
    传感器
    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,作出相应图象,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.气体的压强和体积必须用国际单位
    (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“p - V”或“”)图象。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13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)。
    图13
    p
    V QUOTE
    O
    B
    T2
    T1
    p
    O
    C
    T2
    T1
    p
    O
    D
    T1
    T2
    p
    V QUOTE
    O
    A
    T1
    T2
    序号
    1
    2
    3
    4
    5
    压强
    体积
    选择性必修三学案
    第二章气体、固体和液体
    第2节 气体的等温变化
    一、新课标要求
    1.理解一定质量的气体在温度不变的情况下压强与体积的关系。
    2.学会通过实验的方法研究问题、探究物理规律,学习用电子表格与图像对实验数据进行处理与分析,体验科学探究过程。
    3.理解气体等温变化的p−V图像、p−1V图像的物理意义。
    4.学会用玻意耳定律计算有关的问题。
    二、科学素养要求
    1.物理观念:知道等温变化的概念,能通过实验得出玻意耳定律并掌握定律的内容及公式。
    2.科学思维:会运用玻意耳定律进行相关的分析与计算。
    3.科学探究:通过探究气体等温变化规律的实验,学会观察与探究,与他人合作交流,得出实验结论。
    4.科学态度与责任:通过用表格与图像对实验数据进行处理与分析,培养实事求是的科学态度,激发探索科学的兴趣。
    三、教材研习
    要点 玻意耳定律
    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①。写成公式就是:pV=C②
    【自主思考】
    ①氢气球受到孩子们的喜爱,某小孩一不小心松手,氢气球会飞向天空,上升到一定高度会胀破,这是为什么?
    答案:氢气球上升时,可以认为温度不变,由于高空处空气稀薄,球外气体的压强减小,球内气体要膨胀,膨胀到一定程度时,气球就会胀破。
    ②玻意耳定律的表达式pV=C中的C是一个与气体无关的常量吗?
    答案:pV=C中的常量C不是一个普适恒量,它与气体的种类、质量、温度有关。
    四、名师点睛
    1.玻意耳定律
    (1)内容: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。
    (2)公式:pV=C(常量)或p1V1=p2V2。
    (3)适用条件
    ①气体质量不变、温度不变。
    ②气体温度不太低、压强不太大。
    2.一定质量的气体等温变化的图像
    (1)p−V图像:一定质量的气体的p−V图像为一条双曲线,如图甲所示。
    (2)p−1V图像:一定质量的气体的p−1V图像为过原点的倾斜直线,如图乙所示。
    五、互动探究
    探究点一、探究气体等温变化的规律
    知识深化
    1.实验原理:在保证密闭注射器中气体的质量和温度不变的条件下(控制变量法),通过改变密闭气体的体积,由压力表读出对应气体体积的压强值,研究在恒温条件下气体的体积和压强的关系。
    2.实验装置:如图所示,注射器下端的开口有橡胶套,它和柱塞一起把一段空气柱封闭在玻璃管中,这段空气柱就是我们研究的对象。
    3.实验数据的收集:空气柱的压强p可以从压力表上读出,空气柱的长度l可以在玻璃管两侧的刻度尺上读出,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,读出空气柱长度与压强的几组数据。将相关数据记录在表中:
    4.实验数据的处理
    (1)猜想:由实验观察及记录的数据可知,空气柱的体积越小,其压强就越大,即空气柱的压强与体积成反比。
    (2)检验:以压强p为纵坐标,以体积的倒数1V为横坐标,把以上各组数据在坐标系中描点,如图所示。观察各点的位置关系,若各点位于过原点的同一直线上,就说明压强跟体积的倒数成正比,即p∝1V,也就是压强p与体积V成反比。若各点不在同一直线上,再尝试其他关系。
    5.注意事项
    (1)改变气体体积时,要缓慢进行,等稳定后再读出气体压强,防止气体体积变化太快,气体的温度发生变化。
    (2)实验过程中,不要用手接触注射器的圆筒,以防止圆筒从手吸收热量,引起内部气体温度变化。
    (3)实验中应保持气体的质量不变,故实验前应在柱塞上涂好润滑油,以免漏气。
    (4)本实验中,由于气体体积与长度成正比,因此研究气体体积与压强的关系时,不用测量空气柱的横截面积。
    (5)本实验测量体积时误差主要出现在长度的测量上,由于柱塞不能与刻度尺非常靠近,故读数时视线一定要与柱塞底面相平。
    (6)在作p−1V图像时,应使收集的实验数据在p−1V坐标系中均匀分布。
    题组过关
    1.在探究气体等温变化的规律实验中,下列四个因素对实验的准确性影响最小的是( )
    A. 针筒封口处漏气
    B. 采用横截面积较大的针筒
    C. 针筒壁与柱塞之间存在摩擦
    D. 实验过程中用手去握针筒
    答案:B
    解析:探究气体等温变化的规律实验的前提是气体的质量和温度不变,针筒封口处漏气,则气体质量变小,用手握针筒,则气体温度升高,A、D项错误;实验中我们只是测量空气柱的长度,不需要测量针筒的横截面积,B项正确;柱塞与筒壁的摩擦对结果没有影响的前提是不考虑摩擦产生的热,但实际上由于摩擦生热,会使气体温度升高,影响实验的准确性,C项错误。
    2.张三同学用DIS研究一定质量理想气体在温度不变时,压强与体积关系的实验装置如图所示。实验步骤如下:
    ①把注射器活塞移至注射器中间某位置,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(不计针头部分气体体积),同时记录对应的由计算机显示的气体压强p;
    ③用p−V图像处理实验数据。
    (1)实验时,缓慢推动活塞,注射器内空气体积逐渐减小。若过程中环境温度保持不变,则实验得到的p−1V图像应是。
    A. B. C. D.
    (2)若张三根据记录的实验数据,作出了如图所示的p−V图像。对图线进行分析,说明一定质量的气体在温度不变时,其压强与体积成反比。用Na、Nb分别表示a、b这两个状态下气体分子在单位时间内撞击容器器壁单位面积的次数,则NaNb。(填“> ”“< ”或“= ”)
    答案:(1)B(2)>
    解析:(1)实验过程中,环境温度保持不变,得到的p−1V图像应是一过原点的倾斜直线。
    (2)因为pa>pb,Ta=Tb,则气体分子在单位时间内对单位面积器壁碰撞次数Na>Nb。
    探究点二、玻意耳定律
    情境探究
    1.在一个恒温池中,一串串气泡由池底慢慢升到水面,有趣的是气泡在上升过程中,体积逐渐变大,到水面时就会破裂。
    (1)上升过程中,气泡内气体的温度会发生改变吗?气泡内气体的压强怎么改变?
    (2)气泡在上升过程中体积为何会变大?为什么气泡到达水面会破?
    答案:提示(1)因为在恒温池中,所以气泡内气体的温度保持不变,压强逐渐变小。
    (2)由玻意耳定律pV=C可知,气体的体积增大,压强变小。因为气泡内外压强不相等,所以会破。
    探究归纳
    应用玻意耳定律的思路和方法:
    (1)确定研究对象,并判断是否满足玻意耳定律成立的条件。
    (2)确定初、末状态及状态参量(p1、V1、p2、V2)。
    (3)根据玻意耳定律列方程p1V1=p2V2,代入数值求解(注意各状态参量要统一单位)。
    (4)注意分析题目中的隐含条件,必要时还应根据力学或几何知识列出辅助方程。
    (5)有时要检验结果是否符合实际,对不符合实际的结果要舍去。
    探究应用
    【典例】如图所示,一根粗细均匀的长l=72 cm的细玻璃管AB开口朝上竖直放置,玻璃管中有一段长ℎ=24 cm的水银柱,下端封闭了一段长x0=24 cm的空气柱,系统温度恒定,外界大气压强恒为p0=76 cmHg。现将玻璃管缓慢倒置,若空气可以看作理想气体,求倒置后密闭气体的长度(结果保留两位有效数字)。
    答案:46 cm
    解析:设水银密度为ρ,玻璃管横截面积为S,重力加速度为g。如图所示
    倒置前,下部空气压强为pB=p0+ρgℎ=100 cmHg
    倒置后,若水银没有流出玻璃管,密闭空气柱的压强为p'=p0−ρgℎ
    由玻意耳定律得pBSx0=p'Sx2
    解得x2≈46 cm,且x2+ℎ解题感悟
    应用玻意耳定律解题时应注意的两个问题
    (1)应用玻意耳定律解决问题时,一定要先确定好两个状态的体积和压强。
    (2)确定气体压强或体积时,只要初、末状态的单位统一即可,没有必要都转化成国际单位制单位。
    【迁移应用】
    1.如图所示,一个上下都与大气相通的直圆筒,内部横截面积为S=0.01 m2,中间用两个活塞A和B密封一定质量的气体。A、B都可沿圆筒无摩擦地上下滑动,且不漏气。A的质量不计,B的质量为M,并与一劲度系数为k=5×103N/m且较长的轻弹簧相连。已知大气压强p0=1×105Pa,平衡时两活塞之间的距离l0=0.6 m,现用力压A,使之缓慢向下移动一段距离后,保持平衡。此时用于压A的力F=500 N,求活塞A下移的距离。
    答案:0.3 m
    解析:设活塞A下移距离为l,活塞B下移的距离为x,对圆筒中的气体:
    初状态:p1=p0,V1=l0S
    末状态:p2=p0+FS,V2=(l0+x−l)S
    由玻意耳定律得p1V1=p2V2
    即p0l0S=(p0+FS)⋅(l0+x−l)⋅S
    根据胡克定律F=kx
    代数解得l=0.3 m。
    探究点三、气体等温变化的p-V图像
    情境探究
    1.图甲是一定质量的气体在不同温度的p−V图线,图乙是一定质量的气体在不同温度下的p−1V图线。
    (1)图甲中两条等温线表示的温度T1和T2哪一个比较高?为什么?
    (2)图乙中,T3和T4哪一个大?
    答案:(1)在两条等温线上取体积相同的两个点(即两个状态)A和B,可以看出pA>pB因此T2>T1。
    (2)同理图乙中有T3探究归纳
    1.p−V图像
    (1)一定质量的某种气体,其等温线是双曲线,双曲线上的每一个点均表示一定质量的气体在该温度下的一个状态,而且同一条等温线上每个点对应的p、V坐标的乘积都是相等的,如图甲所示。
    (2)玻意耳定律pV=C(常量),其中常量C不是一个普适常量,它随气体温度的升高而增大,温度越高,常量C越大,等温线离坐标轴越远。如图乙所示,四条等温线的关系为T4>T3>T2>T1。
    2. p−1V图像:一定质量气体的等温变化过程,也可以用p−1V图像来表示,如图所示。等温线是一条延长线通过原点的倾斜直线,由于气体的体积不能无穷大,所以靠近原点附近处应用虚线表示,该直线的斜率k=p1V=pV∝T,即斜率越大,气体的温度越高。
    探究应用
    【典例】(多选)如图所示,是一定质量的某种气体状态变化的p−V图像,气体由状态A变化到状态B的过程中,关于气体的温度和分子平均速率的变化情况,下列说法正确的是( )
    A. 都一直保持不变
    B. 温度先升高后降低
    C. 温度先降低后升高
    D. 平均速率先增大后减小
    答案:B ; D
    解析:由题图可知,pAVA=pBVB,所以A、B两状态的温度相等,在同一等温线上,可在p−V图像上作出几条等温线,如图所示。由于离原点越远的等温线温度越高,所以从状态A到状态B温度应先升高后降低,分子平均速率先增大后减小。故A、C两项错误,B、D两项正确。
    【解题感悟】
    p−V图像及等温线的理解要点
    (1)图像上每个点都对应气体的一个确定的状态。
    (2)在同一图像中等温线上每点对应的pV值相等。
    (3)不同的等温线温度不同,越靠近原点的等温线温度越低,越远离原点的等温线温度越高。
    【迁移应用】
    1.如图所示,空的薄金属筒开口向下静止于恒温透明液体中,筒中液面与A点齐平。现缓慢将其压到更深处,筒中液面与B点齐平,不计气体分子间相互作用,且筒内气体无泄漏(液体温度不变)。下列图像中能体现筒内气体从状态A到B变化过程的是( )
    A. B.
    C. D.
    答案:C
    解析:筒内气体发生等温变化,由玻意耳定律可知,气体的压强与体积成反比,金属筒内气体从A到B的过程中,气体体积V变小,压强p变大。
    2. 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
    (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 。
    (3)下列图像中,最能反映气体做等温变化的规律的是 。
    【答案】(1)B (2)防止玻璃管内的空气温度升高 (或保持玻璃管内的空气温度不变) (3)C
    【解析】(1)由于玻璃管粗细均匀,因此用游标卡尺测量柱塞的直径的操作不需要,选择B。
    (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,这些要求的目的是防止玻璃管内的空气温度升高(或保持玻璃管内的空气温度不变)。
    (3)根据气体等温变化,压强与体积成反比可知最能反映气体做等温变化的规律的是图像C。
    3. 如图12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:
    图12
    压强
    数据采集器
    注射器
    计算机
    传感器
    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,作出相应图象,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.气体的压强和体积必须用国际单位
    (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“p - V”或“”)图象。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13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)。
    图13
    p
    V QUOTE
    O
    B
    T2
    T1
    p
    O
    C
    T2
    T1
    p
    O
    D
    T1
    T2
    p
    V QUOTE
    O
    A
    T1
    T2
    【答案】(6分)(1)AB (2分,选对但选不全的得1分)
    (2),过原点的斜直(或正比例函数直) (2分)
    (3)AC(2分,选对但选不全的得1分)
    【解析】(1)用气体压强传感器探究气体等温变化的规律,移动活塞时应缓慢一些,以保持气体温度不变,封闭气体的注射器应密封良好,以保持气体质量不变,选项AB正确;不需要测出注射器内封闭气体的质量,由于气体的压强和体积成反比关系,所以只要单位相同即可,选项CD错误。
    (2)由于气体的压强和体积成反比关系,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 “”图象。对图线进行分析,如果在误差允许范围内该图线是一条过原点的斜直线,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)环境温度分别为T1、T2,且T1>T2。可能正确反映相关物理量之间关系的p - V图像是A;由pV/T=C,可知“”图象的斜率与热力学温度T成正比,所以可能正确反映相关物理量之间关系的p – 1/V图像是C。
    序号
    1
    2
    3
    4
    5
    压强
    体积
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