實驗探究課18探究等溫情況下一定質量

的氣體壓強與體積的關系第十四章內容索引0102強基礎固本增分研考點精準突破強基礎固本增分易錯辨析·判一判(1)本實驗應用物理實驗中常用的控制變量法,探究在氣體質量和溫度不變的情況下(即等溫過程),氣體的壓強和體積的關系。(

√

)(2)為保持等溫變化,實驗過程中不要用手握住注射器有氣體的部位。同時,改變體積過程應緩慢,以免影響密閉氣體的溫度,為保證氣體密閉,應在柱塞與注射器壁間涂上潤滑油,注射器內外氣體的壓強差不宜過大,防止漏氣。(

√

)(3)實驗中讀壓力表和氣體體積的示數時,不需要等到示數穩定之后再去讀數。(

×

)(4)在等溫過程中,氣體的壓強和體積的關系在p-V圖像中呈現為類似于雙曲線。處理實驗數據時,可以通過畫p-圖像,把雙曲線變為直線,說明p和V成反比。因為一次函數反映的物理規律比較直觀,容易得出相關的對實驗研究有用的參數,化曲為直是科學研究中常用的數據處理的方法。(

√

)研考點精準突破考點一教材原型實驗典例1.如圖所示,用氣體壓強傳感器探究氣體等溫變化的規律,操作步驟如下:①在注射器內用活塞封閉一定質量的氣體,將注射器、壓強傳感器、數據采集器和計算機逐一連接起來;②移動活塞至某一位置,記錄此時注射器內封閉氣體的體積V1和由計算機顯示的氣體壓強p1;③重復上述步驟②,多次測量并記錄;④根據記錄的數據,作出相應圖像,分析得出結論。(1)(多選)關于本實驗的基本要求,下列說法正確的是

(填選項前的字母)。

A.移動活塞時應緩慢一些B.封閉氣體的注射器應密封良好C.必須測出注射器內封閉氣體的質量(2)為了能直觀地判斷氣體壓強p與氣體體積V的函數關系,應作出

圖像。對圖線進行分析,如果在誤差允許范圍內該圖線是一條

線,就說明一定質量的氣體在溫度不變時,其壓強與體積成反比。

(3)(多選)在不同溫度環境下,另一位同學重復了上述實驗,實驗操作和數據處理均正確。環境溫度分別為T1、T2,且T1>T2。在如圖所示的四幅圖中,可能正確反映相關物理量之間關系的是

(選填選項的字母)。

解析

(1)移動活塞時應緩慢一些,以保證氣體的溫度不變,選項A正確;封閉氣體的注射器應密封良好,要保證氣體的質量不變,選項B正確;必須測出注射器內封閉氣體的體積,選項C錯誤。規律方法

在探究兩個成反比的物理量間的關系時,如果直接做出的兩個物理量的關系圖像是曲線,則不能說明兩個物理量成反比,這時我們可以轉化成探究這個物理量與另一個物理量倒數的關系圖像,如果這個物理量與另一個物理量倒數的關系圖像是過原點的傾斜直線,則說明這兩個物理量成反比。對點演練1.用注射器和壓力表來探究一定質量的氣體發生等溫變化時遵循的規律,實驗裝置如圖甲所示,用柱塞和注射器外筒封閉一定質量的氣體,其壓強可由左側的壓力表測得。(1)實驗時通過推拉柱塞改變封閉氣體的體積V和壓強p,可得到多組關于V和p的數據。根據實驗所測數據,猜想在溫度不變時V和p成反比,為了驗證猜想是否正確可描點畫圖像,若圖像的縱軸為p,則橫軸應為

;

(2)據(1)所作圖像的形狀若為圖乙中實線所示,則造成圖線形狀這樣彎曲的原因可能是

(選填“柱塞推拉過快”或“封閉氣體有泄漏”)。

考點二實驗的改進與創新典例2.如圖所示是一種研究氣球的體積和壓強的變化規律的裝置。將氣球、壓強傳感器和大型注射器用T形管連通。初始時認為氣球內無空氣,注射器內氣體體積為V0,壓強為p0。T形管與傳感器內少量氣體體積可忽略不計。緩慢推動注射器,保持溫度不變,裝置密封良好。(1)該裝置可用于驗證

定律。(填寫氣體實驗定律名稱)

(2)將注射器內氣體部分推入氣球,讀出此時注射器內剩余氣體的體積為

V0,壓強傳感器讀數為p1,則此時氣球體積為

。

思維點撥

本實驗是驗證性實驗,要控制實驗條件,氣體的質量一定,氣體的溫度一定,運用玻意耳定律列式進行分析。解析

(1)研究在溫度不變時,氣體的壓強隨體積的變化情況,所以該裝置可用于驗證玻意耳定律;對點演練2.利用圖甲裝置驗證氣體等溫變化實驗規律,用一個帶兩根細管的橡皮塞塞緊燒瓶的瓶口,壓強傳感器通過其中一根不帶閥門的細管連通燒瓶中的空氣,另一根帶閥門的細管連通注射器。開始時閥門處于關閉狀態,注射器針筒的最大刻度線到閥門之間充滿了水。實驗時打開閥門,緩慢推動注射器活塞向燒瓶內注入水。根據注射器刻度記錄注入水的體積V,同時記錄對應氣體的壓強p值,得到多組實驗數據。利用圖像法處理數據得到乙圖。(1)乙圖中的縱坐標為

(選填“V”或“

”),利用乙圖中的數據可得燒瓶的體積為

;

(2)通過對實驗裝置的不斷完善,可準確測出氣體的體積V',作出p-V'圖像如圖丙所示,圖線在V1、V2之間所圍的面積的物理意義是

;

(3)某同學在處理數據時發現pV'乘積隨壓強p增大而變小,導致這個現象的原因是

。

答案

(1)V

b(2)氣體體積從V2減小到V1過程中外界對氣體做的功的大小(3)裝置出現漏氣或環境溫度降低(2)由功的計算公式可知W=Fl=pSl=pV,即pV的乘積表示氣體體積變化