新教材高考物理一轮复习第14章热学实验21探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系课件

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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柱塞上涂润滑油。(2)为了保持封闭气体的温度不变,实验中移动柱塞要缓慢且不能用手握住注射器封闭气体部分。
典例1.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)(多选)关于本实验的基本要求,下列说法正确的是　　　　　(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(2)为了能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“p- ”)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　　　　　　　,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)(多选)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)。 
思维点拨 控制实验条件,密封住一定质量气体,保证气体温度不变的条件下,测得p、V值,画出p- 图像分析得结论。
答案 (1)AB　(2) 　过原点的倾斜直线　(3)AC解析 (1)移动活塞时应缓慢一些,以保证气体的温度不变,选项A正确;封闭气体的注射器应密封良好,要保证气体的质量不变,选项B正确;必须测出注射器内封闭气体的体积,选项C错误。
素养点拨 在探究两个成反比的物理量间的关系时,如果直接做出的两个物理量的关系图像是曲线,则不能说明两个物理量成反比,这时我们可以转化成探究这个物理量与另一个物理量倒数的关系图像,如果这个物理量与另一个物理量倒数的关系图像是过原点的倾斜直线,则说明这两个物理量成反比。
典例2.(2023山东济南期末)某物理实验小组的同学利用玻意耳定律测量室温(23 ℃)下的大气压p0,实验装置如图所示,主要实验步骤如下:①将一导热圆柱形汽缸开口向上并固定在水平桌面上,用质量为m0=50 g的活塞封闭一定质量的气体;②测量汽缸的底面面积,记为S0=150 mm2;③在活塞上放置一质量为m的重物,待稳定后利用刻度尺测量出活塞距离汽缸底部的高度h;
④逐渐增加重物的质量,重复③中的步骤,分别记录重物的质量以及相应的活塞距离汽缸底部的高度并记录在表格中;⑤以重物的质量m为纵坐标,活塞距离汽缸底部高度h的倒数为横坐标,绘制m- 图像。实验中可忽略一切摩擦和外界温度变化,g取9.8 m/s2。
(2)根据图像测得的大气压强为　　 Pa;(计算结果保留两位有效数字) (3)若该小组同学在处理实验数据时忘记考虑活塞质量,他们测量的大气压强　　　　(选填“大于”“小于”或“等于” )大气压强的实际值; 
答案 (1)见解析(2)1.0×105(3)大于(4)等于解析 (1)根据题中表格的数据,绘制m- 图像如图所示。
(2)分析封闭气体,依题意,做等温变化,由玻意耳定律可得pS0h=C系统稳定后,对活塞和重物受力分析,有p0S0+(m+m0)g=pS0联立解得
(3)根据前面推导出的表达式,若该小组同学在处理实验数据时忘记考虑活塞质量,他们测量的大气压强大于大气压强的实际值。(4)图像的斜率
1.(2022江苏苏州期中)如图甲所示,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连接起来;②缓慢移动活塞至某位置,待示数稳定后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)实验过程中,下列说法正确的是　　　。 A.推拉活塞时,动作要快,以免气体进入或漏出B.活塞移至某位置时,应迅速记录此时注射器内气柱的长度和气体的压强值C.推拉活塞时,手不可以握住注射器气体部分(2)某同学测出了注射器内封闭气体的几组压强p和体积V的值后,以p为纵轴、 为横轴,画出图像如图乙所示,则产生的可能原因是　　　　　　。 A.实验过程中气体温度升高B.实验过程中气体温度降低C.实验过程中有漏气现象
(3)在相同温度环境下,不同小组的同学均按正确的实验操作和数据处理的方法完成了实验,并在相同坐标度的情况下画出了压强与体积的关系图线,如图丙所示。对于两组图线并不相同的结果,他们请教了老师,老师的解释是由于他们选取的气体质量不同。若4个小组所选择的研究对象的质量分别是m1、m2、m3和m4,则由图可知它们的大小关系是m1　　　　m2;m3　　　　m4。(均选填“>”“=”或“<”) 
答案 (1)C　(2)A　(3)>　>解析 (1)实验时应该缓慢移动活塞,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明显变化,活塞移至某位置时,应达到平衡后记录此时注射器内气柱的长度和气体的压强值,故A、B错误;推拉活塞时,手不可以握住注射器气体部分,以保证气体温度不变,故C正确。
2.(2023辽宁大连期中)在“用DIS研究一定质量的气体在体积不变时,其压强与温度的关系”实验中,实验装置如图所示。(1)图中　　　　　(选填“A”或“B”)为压强传感器。 (2)实验中,下列做法正确的是　　　　。 A.无需测量被封闭气体的体积B.密封气体的试管需要全部在水中C.每次加入热水后,用温度传感器搅拌使水温均匀D.每次加入热水后,立即读数
(3)某同学记录下了初始时封闭气体压强p0和摄氏温度t0,随后逐渐加热水升高温度,并记录下每次测量结果与初始值的差值Δp和Δt。在实验中压强传感器软管突然脱落,他立即重新接上后继续实验,其余操作无误。则Δp-Δt的关系图像可能是　　　　。 
答案 (1)B(2)AB(3)D解析 (1)图中B为压强传感器。(2)因为实验是在体积不变的条件下,测量压强与温度的关系,气体体积保持不变即可,不需要测量具体的体积数值,故A正确。研究对象是试管内气体,改变气体温度是通过改变试管所在水的温度来实现,需要使试管中封闭气体完全浸没于水中,故B正确。每次加热水后,要让管内气体与热水通过热传递达到热平衡再测量水温,这时温度才等于气体的温度,故C、D错误。