专题11 热学实验--【冲刺专练】2024年高考物理二轮复习考点冲刺专练精讲

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一、以核心和主干知识为重点。构建知识结构体系，确定每一个专题的内容，在教学中突出知识的内在联系与综合。
二、注重情景与过程的理解与分析。善于构建物理模型，明确题目考查的目的，恰当运用所学知识解决问题：情景是考查物理知识的载体。
三、加强能力的提升与解题技巧的归纳总结。学生能力的提升要通过对知识的不同角度、不同层面的训练来实现。
四、精选训练题目，使训练具有实效性、针对性。
五、把握高考热点、重点和难点。
充分研究近5年全国和各省市考题的结构特点，把握命题的趋势和方向，确定本轮复习的热点与重点，使本轮复习更具有针对性、方向性。对重点题型要强化训练，举一反三、触类旁通，注重解题技巧的提炼，充分提高学生的应试能力。
专题11 热学实验
一、实验题
1．（2024·广东佛山·二模）在探究气体压强与体积关系实验中，某兴趣小组设计如图实验装置．已知重力加速度为g，注射器气密性和导热良好且外界环境温度保持不变，不计一切摩擦．
（1）用刻度尺测得注射器刻度上到的长度为，注射器活塞的横截面积为 ；
（2）取下沙桶，向右拉动活塞一段距离后，用橡胶套堵住注射孔，此时的气体压强为大气压；
（3）挂上沙桶，稳定后，测出此时的气体体积V和沙桶的总质量m，则气体压强的表达式 ；（请选用、g、S、m表示）
（4）在沙桶内适量添加沙子，重复步骤（3）；
（5）以沙桶的总质量m为纵轴，以为横轴，绘制图像，其图像如图乙所示，图中横轴截距为a，纵轴截距为b，可求得未悬挂沙桶时注射器内气体的体积 ，实验时当地的大气压强 。（请选用a、b、g、S表示）
【答案】 10
【详解】（1）[1]注射器活塞的横截面积为
（3）[2]根据受力平衡可得
解得气体压强的表达式为
（5）[3][4]根据玻意耳定律可得
整理可得
结合图像可得
，
解得
，
2．（2024·贵州毕节·二模）某实验小组利用如图装置探究一定质量的气体等温变化的规律
(1)在实验操作过程中，为保证温度不变，以下操作正确的是___________
A．用橡皮帽堵住注射器的小孔B．移动活塞要缓慢
C．实验时不要用手握住注射器D．在注射器活塞一周涂润滑油
(2)在相同温度下，实验小组第一次密封了质量为的气体、第二次密封了质量为的气体，完成两次实验后，在同一坐标系中分别作出对应的压强与体积的关系图线如图，则根据图像，可判断在等温情况下，一定质量的气体压强与体积成 关系（填“正比”、“反比”）； （填“>”、“＜”）
【答案】(1)BC
(2) 反比 >
【详解】（1）A．橡皮帽的作用是密封注射器内的气体。A错误；
B．为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是缓慢移动活塞，避免做功导致温度变化，B正确；
C．为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是不用手握住注射器封闭气体部分，避免热传递导致温度变化，C正确；
D．为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是用润滑油涂活塞，D错误；
故选BC。
（2）[1]根据图像，压强与体积的倒数成正比，即压强与体积成反比，故填“反比”。
[2]根据图像知，当体积相同时，的气体压强大于的气体压强，说明温度一定时，的气体的分子数大于的气体分子数，则，故填“>”。
3．（2024·北京西城·模拟预测）用图所示装置探究气体等温变化的规律。
(1)实验中，为找到体积与压强的关系， （选填“需要”或“不需要”）测量空气柱的横截面积；
(2)关于该实验的操作，下列说法正确的有______；
A．柱塞上应该涂油B．应缓慢推拉柱塞
C．用手握住注射器推拉柱塞D．注射器必须固定在竖直平面内
【答案】(1)不需要
(2)AB
【详解】（1）由于注射器的横截面积相等，所以在此可用长度代替体积，故不需要测空气柱的横截面积。
（2）A．柱塞上涂油，既减小摩擦，又防止漏气，故A正确；
B．若急速推拉活塞，则有可能造成漏和等温条件的不满足，所以应缓慢推拉活塞，故B正确；
C．手握活塞造成温度变化，故C错误；
D．压强由压力表测量，不是由竖直的平衡条件计算，所以不需要竖直放置，故D错误。
故选AB。.
4．（2024·安徽合肥·一模）某实验小组探究一定质量的空气做等温变化的规律，实验装置如图甲所示。用圆柱状活塞将一定质量的空气封闭于无刻度的注射器筒内，封闭空气压强由压强传感器测出。
(1)关于该实验，下列说法正确的是______。
A．注射器必须水平放置
B．注射器内部的横截面积不需要测量
C．固定在注射器上的刻度尺可以不标注单位
(2)该小组分别在室内外进行了实验（室内温度高于室外温度），作出的图像如图乙所示，则在室内的图像是 （选填①或②）。实验时需要 推动活塞（选填“缓慢”或“快速”）。
【答案】(1)BC
(2) ① 缓慢
【详解】（1）A．注射器不必保持水平放置，气体压强由传感器直接读出，实验时注射器如何放置对实验结果没有影响。故A错误；
B．实验中要探究的是压强和体积之间的比例关系，注射器筒是圆柱形横截面积不变，不需要测量气体体积，所以注射器内部的横截面积没必要测量。故B正确；
C．注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，便于等量地改变体积，可以不标注单位。故C正确。
故选BC。
（2）[1]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是在温度稍高的室内实验室中测量获得的。
[2]空气柱的体积变化不能太快，要缓慢移动注射器保证气体温度不变。
5．（2024·河南·三模）某同学想探究气体压强与体积的关系。如图（a）所示仪器，在一有毫米刻度的直尺上固定一根一端封闭的细直均匀玻璃管，封闭端内腔顶部对准直尺的零刻度线，管内有一段被水银封闭的空气柱。
操作步骤如下：
①如图（b）所示，用铁支架固定木板，钉上白纸，用重锤检查使木板竖直，并在纸上作出一条竖直方向的直线。
②使直尺贴近白纸。从刻度尺上读出空气柱长度l；用铅笔画出水银柱长度h'。
③将h'投影到竖直线上，量出水银柱投影的高度h（mm），将所得l、h的值填入事先设计好的表格中。
④使玻璃管在图示平面内按不同角度倾斜，逐次测出l、h值并填入表内。
⑤分别计算封闭气体压强p值、体积V值（由于玻璃管是均匀的，设其截面积为S）。
根据实验完成下列填空：
(1)测得本地大气压强值为h0（mmHg），若某次使玻璃管开口向上竖直放置，测得空气柱长度l1。水银柱投影h1，则此状态下，空气柱的压强写做。另一次使玻璃管开口向下竖直放置（水银未溢出），测得空气柱长度l2，水银柱投影h2。若实验成功，则h0、l1、h1、l2、h₂应验证满足的关系为 。
(2)为了更直观得出气体的压强p和体积V是否成反比例关系，可将p-V图像转化为 图像。
(3)①将被封闭的空气柱置于另一温度环境中，重复实验操作步骤；②换用不同气柱重复实验操作步骤。综合实验和日常学习可以总结出“气体的体积和压强成反比”成立的条件为： 。
【答案】(1)
(2)或
(3)质量不变，气体不变，温度不变或气体物质的量不变，温度不变
【详解】（1）玻璃管开口向上时，封闭气体压强为
玻璃管开口向下时，封闭气体压强为
根据玻意耳定律可得
即
（2）根据玻意耳定律可知
所以
或者
由此可知，为了更直观得出气体的压强p和体积V是否成反比例关系，可将p-V图像转化为或图线。
（3）
若气体的体积和压强成反比，则
所以气体的体积和压强成反比”成立的条件为：质量不变，气体不变，温度不变或气体物质的量不变，温度不变。
一、实验题
6．（2024·福建福州·二模）某小组同学利用如图甲所示的实验装置探究：一定质量气体，在温度不变的情况下，压强和体积的关系。
（1）实验研究对象是 。
（2）关于实验下列说法正确的是 。
A．快速调节空气柱长度后立刻读数
B．实验中不需要测量空气柱的横截面积
C． 实验中若密封橡胶套脱落，应立刻堵住后继续实验
（3）某小组同学通过压力连杆上拉或下压活塞得到实验数据，画出图（如图乙所示），图线不过原点的可能原因是 。
A．计算密封气体体积时，无法加上注射器下面橡胶套内气体体积
B．在实验过程中，封闭的气体质量减少
C． 在实验过程中，封闭的气体温度发生变化
【答案】 被封闭气体（或空气柱） B A
【详解】（1）实验研究对象是被封闭气体（或空气柱）；
（2）A．为保证气体温度不变，则应缓慢调节空气柱长度，等示数稳定后读数，选项A错误；
B．实验中不需要测量空气柱的横截面积，可用空气柱长度代替体积，选项B正确；
C．实验中若密封橡胶套脱落，则气体的质量会发生变化，堵住后不能继续实验，选项C错误。
故选B。
（3）由图像可知，相同的压强值时，偏大，即V偏小，则可能的原因是计算密封气体体积时，无法加上注射器下面橡胶套内气体体积。
故选A。
7．（2024·全国·模拟预测）两个实验小组做“探究等温情况下一定质量气体的压强与体积的关系”的实验。
（1）第一个实验小组的同学利用如图甲所示的装置探究气体等温变化的规律，注射器中密封了一定质量的气体。
①实验过程中，下列操作正确的是 。（填正确答案标号）
A．应该以较快的速度推拉柱塞来改变空气柱的体积
B．实验前应先利用天平测量出注射器、柱塞及压力表的总质量
C．推拉柱塞时，手不可以握住整个注射器
D．实验过程中要保证橡胶套的密闭性良好，以保证空气柱的质量一定
②实验时，缓慢推动活塞，注射器内气体的体积逐渐减小。若实验过程中环境温度逐渐降低，测得多组空气柱的压强p和体积V的数据，则实验得到的图像应为下图中的 。（填正确答案标号）
（2）第二个实验小组的同学用气体压强传感器做实验，实验装置如图乙所示。在操作规范、不漏气的前提下，测得多组压强p和体积V的数据并作出图像，发现图线不过坐标原点，如图丙所示。造成这一结果的原因是 ；图丙中的物理含义是 。
【答案】 CD/DC A 胶管的容积不可忽略 连接压强传感器和注射器的胶管的容积
【详解】
（1）①[1]A．应该以较慢的速度推拉柱塞来改变空气柱的体积，以避免操作动作过快使空气柱的温度发生改变，A项错误；
B．因压强由压力表测得，不是由平衡条件计算出的，所以实验前不需要利用天平测量出注射器、柱塞及压力表的总质量，B项错误；
C．实验过程中手不能握住注射器前端，以免改变空气柱的温度，使气体发生的不是等温变化，C项正确；
D．实验过程中要保证橡胶套的密闭性良好，以保证空气柱的质量一定，D项正确。
故选CD。
②[2]根据理想气体状态方程
可得
可知随着环境温度逐渐降低，图像的斜率会逐渐减小，A项正确。
（2）[3][4]根据玻意耳定律得
解得
造成这一结果的原因是胶管的容积不可忽略；图丙中的物理含义是连接压强传感器和注射器的胶管的容积。
8．（2024·江西·一模）某小组探究气体在等温变化时压强随体积变化的规律．实验方案如下：在带刻度的注射器内密封一段掺入酒精蒸气的空气，然后将注射器与气体压强传感器连接管相连接。气体压强p由传感器测量，气体体积V等于注射器读数与连接管的容积之和。
（1）实验时手不要握注射器筒，且应缓慢推动注射器活塞，其目的是 。
（2）下表是小组采集的一组数据，数据真实可靠，请在图中补充描出第6至9个数据点，并画出图线 。
（3）由图可知，前8个数据点的分布情况说明：在等温变化时，气体的压强与体积关系为 ；第9个数据点显著偏离上述规律，小组猜想是因为气体的质量减小了，下列哪个选项支持该猜想 。
A．部分酒精蒸气进入气体压强传感器连接管
B．在测量第9个数据点时发现注射器筒壁出现模糊，部分酒精蒸气液化
【答案】 减小热传递和做功对气体温度的影响 成反比 B
【详解】（1）[1]实验时手不要握注射器筒，且应缓慢推动注射器活塞，其目的是减小热传递和做功对气体温度的影响。
（2）描点如图所示
（3）[3]由图可知，前8个数据点的分布情况说明：在等温变化时，气体的压强与体积成反比；
[4]由图可知，第9个数据点显著偏离上述规律，可能是在测量第9个数据点时部分酒精蒸气遇冷液化使注射器筒壁出现模糊。
故选B。
9．（2024·福建宁德·一模）在估测油酸分子大小的实验中，具体操作如下：
①取油酸 1.0mL注入 2500mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到 2500mL的刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液；
②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数，直到达到1.0mL为止，恰好共滴了100滴；
③在边长约40cm的浅水盘内注入约2cm深的水，将细爽身粉均匀地撒在水面上，再用滴管吸取油酸的酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，酒精挥发后，油酸在水面上尽可能地散开，形成一层油膜，膜上没有爽身粉，可以清楚地看出油膜轮廓；
④待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上绘出油膜的形状；
⑤将画有油酸膜形状的玻璃板放在边长为1.0cm的方格纸上。
（1）利用上述具体操作中的有关数据可知一滴油酸酒精溶液含纯油酸体积为 m3，求得的油酸分子直径为 m（此空保留一位有效数字）。
（2）于老师在该实验中最终得到的油酸分子的直径和大多数同学的比较，数据偏大。出现这种结果的原因，可能是 。
A．计算油酸膜面积时，错将所有不完整的方格作为完整的方格处理
B．水面上爽身粉撒的较多，油酸膜没有充分展开
C．求每滴溶液体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴
【答案】 B
【详解】（1）[1]一滴油酸酒精溶液含纯油酸体积为
[2]由图可知油膜中大约有112个小方格，则油膜面积为
则油酸分子直径为
（2）[3]于老师在该实验中最终得到的油酸分子的直径和大多数同学的比较，数据偏大，根据
A．计算油酸膜面积时，错将所有不完整的方格作为完整的方格处理，则油膜面积测量值偏大，油酸分子的直径测量值偏小，故A错误；
B．水面上爽身粉撒的较多，油酸膜没有充分展开，则油膜面积测量值偏小，油酸分子的直径测量值偏大，故B正确；
C．求每滴溶液体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴，则一滴油酸酒精溶液含纯油酸体积测量值偏小，油酸分子的直径测量值偏小，故C错误。
故选B。
一、实验题
10．（2024·云南曲靖·一模）小丽今年高三了，学习任务很重，但母亲生病住院，父亲在外工作不能回来，小丽只能请假去医院照顾母亲。好在母亲不是得什么大病，医生说是感冒引起肺部发炎，挂几天针就好了。
（1）她在陪母亲挂针时发现，药液下滴的速度是均匀的，于是想到了测一滴油酸的体积的实验，如果用这种吊瓶测量一滴液体的体积可能更准确。在挂某一瓶针水时，医生要求滴慢一点，下滴速度大约一秒一滴，她用电子手表检验了一下，一分钟刚好60滴，于是她决定测一下一滴药液的体积。吊瓶上有容积刻度线，她测得瓶里的药液减少10ml时，用时是3分20秒，则一滴药液的体积为 m3.
（2）在挂药水的过程中，设吊瓶中气体的压强为pA，管中B泡的气体压强为pB，药水的密度为ρ，重力加速度为g，大气压强为p0，高度差如图所示时，则下列关系正确的是 。
A． B．
C． D．
（3）每天打点滴，一般要打好几瓶，一瓶打完，护士就要来换药。小丽想，能不能让每天要挂的几瓶串起来，药液自动续瓶。于是，那天挂完针后拿了几个吊瓶回家进行实验探究。她用水代替药水，先用两个玻璃瓶改装后实验，挂起来有三种情况，如图甲、乙、丙。
①按图甲进行吊液，会出现的情况是 。
A．A瓶中的水吊完后，才开始吊B瓶中的水
B．B瓶中的水吊完后，才开始吊A瓶中的水
C．A瓶中的水吊完后，B瓶中的水仍不能流下
D．两瓶中的水面都下降，但A瓶中的液面比B瓶中的液面下降得快
②按图乙进行吊液，会出现的情况是 。
A．A瓶中的水吊完后，才开始吊B瓶中的水
B．B瓶中的水吊完后，才开始吊A瓶中的水
C．两瓶中的水面都下降，但B瓶中的液面比A瓶中的液面下降得快
D．两瓶中的水面都下降，但A瓶中的液面比B瓶中的液面下降得快
③按图丙进行吊液，会出现的情况是 。
A．A瓶中的水吊完后，才开始吊B瓶中的水
B．B瓶中的水吊完后，才开始吊A瓶中的水
C．A瓶中的水吊完后，B瓶中的水仍不能流下
D．两瓶中的水面都下降，但A瓶中的液面比B瓶中的液面下降得快
④之后，她又用两个软性塑料吊瓶做实验，发觉两瓶中的水都同时下降，也就是说如果是药水，两瓶药水在进入人体前就 了。
综合以上实验，要让每天要挂的几瓶药水简单串起来，药液自动续瓶，一瓶一瓶地挂完是不行的。
【答案】 AD C C D 混合
【详解】（1）[1] 测得瓶里的药液减少10ml时，用时是3分20秒，一分钟刚好60滴，则总共滴了200滴，一滴的体积为
mL=m3
（2）[2]根据压强的平衡关系可知
，
故选AD。
（3）①按图甲进行吊液，瓶口的压强相等，会出现的情况是A瓶中的水吊完后，B瓶中的水仍不能流下。
故选C。
②按图乙进行吊液，B瓶中的液面的压强较大，所以会出现两瓶中的水面都下降，但B瓶中的液面比A瓶中的液面下降得快。
故选C。
③按图丙进行吊液，A瓶中的液面的压强较大，会出现的情况是两瓶中的水而都下降，但A瓶中的液面比B瓶中的液面下降得快。
故选D。
④之后，她又用两个软性塑料吊瓶做实验，发觉两瓶中的水都同时下降，也就是说如果是药水，两瓶药水在进入人体前就混合了。序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
99.0
110.0
120.9
135.4
154.7
181.2
223.3
291.1
330.0
21.0
19.0
17.0
15.0
13.0
11.0
9.0
7.0
5.0
0.048
0.053
0.059
0.067
0.077
0.091
0.111
0.143
0.200