專題2.6實驗：探究氣體壓強與體積的關系【人教版】【題型1原理與操作】 【題型2數據處理與誤差分析】 【題型3器材、原理創新】 【題型1原理與操作】【例1】探究氣體等溫變化規律的實驗裝置，如圖所示。空氣柱的長度由刻度尺讀取、氣體的壓強通過柱塞與注射器內空氣柱相連的壓力表讀取。為得到氣體的壓強與體積關系，下列做法正確的是（）A．柱塞上涂油是為了減小摩擦力 B．改變氣體體積應緩慢推拉柱塞C．推拉柱塞時可用手握住注射器 D．實驗前應測得柱塞受到的重力【變式11】如圖甲是“用DIS研究在溫度不變時，一定質量的氣體壓強與體積的關系”的實驗裝置。主要步驟如下：①將壓強傳感器調零；②在活塞上均勻涂抹潤滑油，把活塞移至注射器滿刻度處；③逐一連接注射器、壓強傳感器、數據采集器、計算機；④推動活塞，記錄多組注射器內氣體的體積V，以及相應的壓強傳感器示數p。（1）實驗操作中，活塞上均勻涂抹潤滑油，主要目的是為了_______；（2）為了保持封閉氣體的溫度恒定，下列措施可行的是_______；A．注射器必須固定在豎直平面內B．用手握注射器推拉活塞C．緩慢推動活塞（3）測得多組空氣柱的壓強p和體積V的數據后，為直觀反映壓強與體積之間的關系，若以p為縱坐標，則應以_______為橫坐標在坐標系中描點作圖；小明所在的小組不斷壓縮氣體，由測得數據發現p與V的乘積值越來越小，則用上述方法作出的圖線應為圖乙中的________（選填“①”或“②”），造成該現象的原因可能是________（答一種即可）。【變式12】某同學利用如圖所示的裝置做“探究等溫情況下一定質量氣體壓強與體積的關系”實驗，先后測得5組數據列于下表。如果讀數和計算無誤，分析數據發現隨著實驗的進行（）序號123451.051.121.231.401.63V3.83.63.32.92.2pV3.994.034.064.063.59A．有氣體泄露 B．有空氣進入C．氣體溫度升高 D．氣體不再近似遵守氣體實驗定律【變式13】某同學用如圖所示裝置探究氣體做等溫變化的規律：(1)在實驗中，下列哪些操作不是必需的________；A．用橡膠套密封注射器的下端B．用游標卡尺測量柱塞的直徑C．讀取壓力表上顯示的氣壓值D．讀取刻度尺上顯示的空氣柱長度(2)實驗裝置用鐵架臺固定，而不是用手握住玻璃管(或注射器)，并且在實驗中要緩慢推動活塞，這些要求的目的是_______________________________________________；(3)下列圖像中，最能直觀反映氣體做等溫變化的規律的是________。【題型2數據處理與誤差分析】【例2】如圖甲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。緩慢推動注射器活塞，保持溫度不變，裝置密封良好。（1）將注射器內一部分氣體推入氣球，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___________。（2）繼續推動活塞，多次記錄注射器內剩余氣體的體積及對應的壓強，計算出對應的氣球體積，得到如圖乙所示的“壓強和氣球體積”關系圖像。根據該圖像估算，若初始時注射器內僅有體積為0.5V0、壓強為p0的氣體，當氣體全部壓入氣球后，氣球內氣體的壓強將變為___________×p0.（結果保留3位小數）【變式21】在“探究氣體等溫變化的規律”的實驗中，如圖所示，導熱性能良好的注射器下端的開口有橡膠套，它和柱塞一起把一段空氣柱封閉在玻璃管中，以這段空氣柱為研究對象，實驗過程中它的質量不會變化。空氣柱的壓強p可以從上方的壓力表中讀出，空氣柱的體積V可以從注射器的標度上讀出，用手把柱塞向下或向上拉，讀出體積與壓強的幾組數據。關于本實驗的實際操作及數據處理，以下說法正確的是______；A．為減小實驗誤差，應緩慢移動柱塞B．氣體的壓強和體積必須用國際單位C．推、拉柱塞時，為了穩定，手應握住注射器筒上的空氣柱部分D．注射器下端橡膠套脫落后，應立即重新封上，繼續實驗并記錄數據A．B．C．D．【變式22】探究氣體等溫變化規律的簡易裝置圖如圖所示，表中是某小組的數據。序號V/mLp/(×105Pa)pV/(×105Pa·mL)1201.001020.0202181.095219.7143161.231319.7014141.403019.6425121.635119.621(1)若要研究p、V之間的關系，繪制圖像時應選用________eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(選填“p-V”或“p-\f(1,V)”))作為坐標系。(2)仔細觀察發現，pV的值越來越小，可能的原因是________________________________________________________________________。【變式23】賈同學用注射器和壓強傳感器探究一定質量的氣體發生等溫變化時所遵循的規律。實驗裝置如圖甲所示，用活塞和注射器外筒封閉一定量的氣體，其壓強可由左側的壓強傳感器測得。(1)有關該實驗的說法，正確的是___________。A．實驗時注射器必須水平放置B．需用控制變量法研究氣體的變化規律C．注射器內部的橫截面積的具體數據必需測出D．注射器旁的刻度尺的刻度只要均勻即可，無須標注單位(2)進行實驗操作時，不能推拉活塞過快，其原因是___________。A．防止封閉氣體的質量發生改變B．防止封閉氣體的溫度發生改變(3)賈同學首先在實驗室Ⅰ進行了實驗，下表為記錄的實驗數據，其中有一次記錄的實驗數據錯誤，記錄錯誤的是___________(填錯誤數據對應的實驗序號)。實驗序號1234512.0011.0010.009.008.001.001.091.201.331.90【題型3器材、原理創新】【例3】例題如圖甲是“用DIS研究在溫度不變時，一定質量的氣體壓強與體積的關系”的實驗裝置。主要步驟如下：①將壓強傳感器調零；②在活塞上均勻涂抹潤滑油，把活塞移至注射器滿刻度處；③逐一連接注射器、壓強傳感器、數據采集器、計算機；④推動活塞，記錄多組注射器內氣體的體積V，以及相應的壓強傳感器示數p。（1）實驗操作中，活塞上均勻涂抹潤滑油，主要目的是為了___________；（2）為了保持封閉氣體的溫度恒定，下列措施可行的是___________；A．注射器必須固定在豎直平面內B．用手握注射器推拉活塞C．緩慢推動活塞（3）測得多組空氣柱的壓強p和體積V的數據后，為直觀反映壓強與體積之間的關系，若以p為縱坐標，則應以_________為橫坐標在坐標系中描點作圖；小明所在的小組不斷壓縮氣體，由測得數據發現發現圖線的上端出現了一小段彎曲，產生這一現象的可能原因是：_______（答一種即可）。A．B．C．D．【變式31】“研究一定質量的氣體在溫度不變的情況下壓強與體積的關系”的實驗裝置如圖1所示，實驗步驟如下：①把注射器活塞移至注射器滿刻度處，將注射器與壓強傳感器、數據采集器、計算機逐一連接；②移動活塞，記錄注射器的刻度值V，同時記錄對應的由計算機顯示的氣體壓強值p；③用Veq\f(1,p)圖像處理實驗數據，得出如圖2所示圖像。(1)為了保持封閉氣體的溫度不變，實驗中采取的主要措施是______________和______________。(2)如果實驗操作規范正確，但如圖2所示的Veq\f(1,p)圖像不過原點，則V0代表_______。(3)小明同學實驗時緩慢推動活塞，并記錄下每次測量的壓強p與注射器刻度值V。在實驗中出現壓強傳感器軟管脫落，他重新接上后繼續實驗，其余操作無誤。Veq\f(1,p)關系圖像應是________。【變式32】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值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)關于本實驗的基本要求，下列說法中正確的是________(選填選項前的字母)。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D.氣體的壓強和體積必須用國際單位(2)為了能最直觀地判斷氣體壓強p與氣體體積V的函數關系，應作出__________(選填“p－V”或“p－eq\f(1,V)”)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__________________，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)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)。【變式33】某同學利用圖(a)裝置驗證玻意耳定律：粗細相同的玻璃管A和B下端用橡皮管相連，管內裝有水銀，A管上端封閉，內有封閉氣體，B管上端開口。上、下移動B管時，需保持____________不變，氣體體積V可以根據A管上的刻度讀出，利用刻度尺測出B管液面與A管液面的高度差h。測得一系列數據后，以h為縱坐標，得到如圖(b)所示的函數圖像，則圖像的橫坐標應為________；圖線與h軸交點的物理含義是____________________________________________________。

參考答案【題型1原理與操作】【例1】探究氣體等溫變化規律的實驗裝置，如圖所示。空氣柱的長度由刻度尺讀取、氣體的壓強通過柱塞與注射器內空氣柱相連的壓力表讀取。為得到氣體的壓強與體積關系，下列做法正確的是（）A．柱塞上涂油是為了減小摩擦力 B．改變氣體體積應緩慢推拉柱塞C．推拉柱塞時可用手握住注射器 D．實驗前應測得柱塞受到的重力【答案】B【解析】柱塞上涂油是為了防止漏氣，并不是為了減小摩擦力，A錯誤；實驗中為了使氣體能夠做等溫變化，改變氣體體積應緩慢推拉柱塞，B正確；用手握住注射器，會使氣體溫度變高，C錯誤；實驗前應測量柱塞的橫截面積，并不是測量重力，這樣才能得到空氣柱的體積，D錯誤。故選B。【變式11】如圖甲是“用DIS研究在溫度不變時，一定質量的氣體壓強與體積的關系”的實驗裝置。主要步驟如下：①將壓強傳感器調零；②在活塞上均勻涂抹潤滑油，把活塞移至注射器滿刻度處；③逐一連接注射器、壓強傳感器、數據采集器、計算機；④推動活塞，記錄多組注射器內氣體的體積V，以及相應的壓強傳感器示數p。（1）實驗操作中，活塞上均勻涂抹潤滑油，主要目的是為了_______；（2）為了保持封閉氣體的溫度恒定，下列措施可行的是_______；A．注射器必須固定在豎直平面內B．用手握注射器推拉活塞C．緩慢推動活塞（3）測得多組空氣柱的壓強p和體積V的數據后，為直觀反映壓強與體積之間的關系，若以p為縱坐標，則應以_______為橫坐標在坐標系中描點作圖；小明所在的小組不斷壓縮氣體，由測得數據發現p與V的乘積值越來越小，則用上述方法作出的圖線應為圖乙中的________（選填“①”或“②”），造成該現象的原因可能是________（答一種即可）。【答案】

防止漏氣

C

②

漏氣【解析】(1)實驗操作中，活塞上均勻涂抹潤滑油，主要目的是為了防止漏氣。(2)為了保持封閉氣體的溫度恒定，可行的措施為緩慢推動活塞，這樣能使注射器中氣體溫度始終與環境溫度一直，C正確。故選C。[4][5]壓縮氣體的過程V減小，增大，由于p與V的乘積減小，故壓強增大的越來越慢，圖線應為圖乙中的②，造成該現象的原因可能是漏氣。【變式12】某同學利用如圖所示的裝置做“探究等溫情況下一定質量氣體壓強與體積的關系”實驗，先后測得5組數據列于下表。如果讀數和計算無誤，分析數據發現隨著實驗的進行（）序號123451.051.121.231.401.63V3.83.63.32.92.2pV3.994.034.064.063.59A．有氣體泄露 B．有空氣進入C．氣體溫度升高 D．氣體不再近似遵守氣體實驗定律【答案】A其中M為相對原子質量，由表格數據可知PV的乘積變小，則可能的原因是氣體質量減小或是溫度降低。故選A。【變式13】某同學用如圖所示裝置探究氣體做等溫變化的規律：(1)在實驗中，下列哪些操作不是必需的________；A．用橡膠套密封注射器的下端B．用游標卡尺測量柱塞的直徑C．讀取壓力表上顯示的氣壓值D．讀取刻度尺上顯示的空氣柱長度(2)實驗裝置用鐵架臺固定，而不是用手握住玻璃管(或注射器)，并且在實驗中要緩慢推動活塞，這些要求的目的是_______________________________________________；(3)下列圖像中，最能直觀反映氣體做等溫變化的規律的是________。解析：(1)用橡膠套密封注射器的下端，是為了封住一定量的氣體，故A是必要的；沒有必要測量柱塞的直徑，由于整個過程中，截面不變，知道長度就可以，列方程時，兩邊把截面可以消掉，故B沒必要；讀取壓力表上顯示的氣壓值，知道初末狀態的氣壓值，故C是必要的；讀取刻度尺上顯示的空氣柱長度來表示空氣的體積，故D是必要的。(2)盡可能保證封閉氣體在狀態變化過程中的溫度不變。(3)圖像中直線比曲線直觀，在等溫變化中，p與eq\f(1,V)成正比，因此畫peq\f(1,V)圖像，應是一條過坐標原點的直線，故C正確，A、B、D錯誤。答案：(1)B(2)見解析(3)C【題型2數據處理與誤差分析】【例2】如圖甲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。緩慢推動注射器活塞，保持溫度不變，裝置密封良好。（1）將注射器內一部分氣體推入氣球，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___________。（2）繼續推動活塞，多次記錄注射器內剩余氣體的體積及對應的壓強，計算出對應的氣球體積，得到如圖乙所示的“壓強和氣球體積”關系圖像。根據該圖像估算，若初始時注射器內僅有體積為0.5V0、壓強為p0的氣體，當氣體全部壓入氣球后，氣球內氣體的壓強將變為___________×p0.（結果保留3位小數）（2）若初始時注射器內僅有體積為0.5V0、壓強為p0的氣體，氣體全部壓入氣球，因為氣球內氣體的壓強略大于p0，由玻意耳定律可知氣球內氣體的體積略小于0.5V0，由題圖乙可知，V球略小于0.5V0時，對應的壓強值為1.027p0【變式21】在“探究氣體等溫變化的規律”的實驗中，如圖所示，導熱性能良好的注射器下端的開口有橡膠套，它和柱塞一起把一段空氣柱封閉在玻璃管中，以這段空氣柱為研究對象，實驗過程中它的質量不會變化。空氣柱的壓強p可以從上方的壓力表中讀出，空氣柱的體積V可以從注射器的標度上讀出，用手把柱塞向下或向上拉，讀出體積與壓強的幾組數據。關于本實驗的實際操作及數據處理，以下說法正確的是______；A．為減小實驗誤差，應緩慢移動柱塞B．氣體的壓強和體積必須用國際單位C．推、拉柱塞時，為了穩定，手應握住注射器筒上的空氣柱部分D．注射器下端橡膠套脫落后，應立即重新封上，繼續實驗并記錄數據A．B．C．D．答案

A

A解析（1）為減小實驗誤差，應緩慢移動柱塞，以防止柱塞移動太快時氣體的溫度產生變化，A正確；氣體的壓強和體積沒必要必須用國際單位，只要單位相同即可，B錯誤；推、拉柱塞時，為了穩定，手不應握住注射器筒上的空氣柱部分，以防止氣體溫度產生變化，C錯誤；注射器下端橡膠套脫落后，氣體的質量產生變化，需重新做實驗，D錯誤。故選A。【變式22】探究氣體等溫變化規律的簡易裝置圖如圖所示，表中是某小組的數據。序號V/mLp/(×105Pa)pV/(×105Pa·mL)1201.001020.0202181.095219.7143161.231319.7014141.403019.6425121.635119.621(1)若要研究p、V之間的關系，繪制圖像時應選用________eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(選填“p-V”或“p-\f(1,V)”))作為坐標系。(2)仔細觀察發現，pV的值越來越小，可能的原因是________________________________________________________________________。解析：(1)由理想氣體的狀態方程eq\f(pV,T)＝C可知，若是選pV作為坐標系，得到的是等溫曲線；若是選peq\f(1,V)作為坐標系，將會得到一條延長線過坐標原點的直線。后者更方便且直觀，便于分析問題，所以選peq\f(1,V)作為坐標系。(2)因研究的過程是等溫變化，由方程pV＝nRT(n表示物質的量，T表示絕對溫度，R是常數)可知，pV值越來越小，說明n減小，即物質的量在減小，說明有氣體漏出。答案：(1)peq\f(1,V)(2)有氣體漏出【變式23】賈同學用注射器和壓強傳感器探究一定質量的氣體發生等溫變化時所遵循的規律。實驗裝置如圖甲所示，用活塞和注射器外筒封閉一定量的氣體，其壓強可由左側的壓強傳感器測得。(1)有關該實驗的說法，正確的是___________。A．實驗時注射器必須水平放置B．需用控制變量法研究氣體的變化規律C．注射器內部的橫截面積的具體數據必需測出D．注射器旁的刻度尺的刻度只要均勻即可，無須標注單位(2)進行實驗操作時，不能推拉活塞過快，其原因是___________。A．防止封閉氣體的質量發生改變B．防止封閉氣體的溫度發生改變(3)賈同學首先在實驗室Ⅰ進行了實驗，下表為記錄的實驗數據，其中有一次記錄的實驗數據錯誤，記錄錯誤的是___________(填錯誤數據對應的實驗序號)。實驗序號1234512.0011.0010.009.008.001.001.091.201.331.90【解析】(1)實驗時注射器不必保持水平放置，氣體壓強由傳感器直接讀出，A錯誤；氣體狀態參量有p、V、T，故需用控制變量法研究氣體的變化規律，B正確；注射器內部的橫截面積固定不變，體積與氣柱長度成正比，故具體數據不必測出，C錯誤；注射器旁的刻度尺的刻度只要均勻即可確定體積變化，故無須標注單位，D正確。故選BD。進行實驗操作時，不能推拉活塞過快，其原因是防止封閉氣體的溫度發生改變，B正確。故選B。【答案】①BD②B③5④①【題型3器材、原理創新】【例3】例題如圖甲是“用DIS研究在溫度不變時，一定質量的氣體壓強與體積的關系”的實驗裝置。主要步驟如下：①將壓強傳感器調零；②在活塞上均勻涂抹潤滑油，把活塞移至注射器滿刻度處；③逐一連接注射器、壓強傳感器、數據采集器、計算機；④推動活塞，記錄多組注射器內氣體的體積V，以及相應的壓強傳感器示數p。（1）實驗操作中，活塞上均勻涂抹潤滑油，主要目的是為了___________；（2）為了保持封閉氣體的溫度恒定，下列措施可行的是___________；A．注射器必須固定在豎直平面內B．用手握注射器推拉活塞C．緩慢推動活塞（3）測得多組空氣柱的壓強p和體積V的數據后，為直觀反映壓強與體積之間的關系，若以p為縱坐標，則應以_________為橫坐標在坐標系中描點作圖；小明所在的小組不斷壓縮氣體，由測得數據發現發現圖線的上端出現了一小段彎曲，產生這一現象的可能原因是：_______（答一種即可）。A．B．C．D．答案防止漏氣C注射器內氣體向外漏氣D解析(1)DIS研究溫度不變時氣體的壓強與體積的關系，本實驗保持溫度不變，研究壓強與體積關系，根據題意可知，還需保證封閉氣體質量不變，為了防止漏氣，故需要在活塞上均勻涂抹潤滑油。[2]由于不是拉活塞，則注射器不一定要安裝在豎直平面內，實驗過程中手不能與注射器接觸，推動活塞應緩慢進行，保持與外界相同溫度，故C正確，AB錯誤。故選C。(4)測量時，注射器與壓強傳感器連接部分氣體的體積V0未計入，縱軸存在截距V0；軟管脫落后，氣體向外漏出，p的測量值偏小，相應的橫坐標偏大，但左側的延長線與縱軸的交點仍為V0，故前后兩條線相交在此處，故D正確，ABC錯誤。故選D。【變式31】“研究一定質量的氣體在溫度不變的情況下壓強與體積的關系”的實驗裝置如圖1所示，實驗步驟如下：①把注射器活塞移至注射器滿刻度處，將注射器與壓強傳感器、數據采集器、計算機逐一連接；②移動活塞，記錄注射器的刻度值V，同時記錄對應的由計算機顯示的氣體壓強值p；③用Veq\f(1,p)圖像處理實驗數據，得出如圖2所示圖像。(1)為了保持封閉氣體的溫度不變，實驗中采取的主要措施是______________和______________。(2)如果實驗操作規范正確，但如圖2所示的Veq\f(1,p)圖像不過原點，則V0代表_______。(3)小明同學實驗時緩慢推動活塞，并記錄下每次測量的壓強p與注射器刻度值V。在實驗中出現壓強傳感器軟管脫落，他重新接上后繼續實驗，其余操作無誤。Veq\f(1,p)關系圖像應是________。解析：(1)為了保持封閉氣體的溫度不變，實驗中采取的主要措施是：移動活塞要緩慢；不能用手握住注射器封閉氣體部分。(2)體積讀數值比實際值小V0。根據p(V＋V0)＝C，C為定值，則V＝eq\f(C,p)－V0。如果實驗操作規范正確，但如題圖2所示的Veq\f(1,p)圖像不過原點，則V0代表注射器與壓強傳感器連接部分的氣體體積。(3)根據pV＝C可知V＝eq\f(C,p)，當質量不變時V與eq\f(1,p)成正比，軟管脫落造成漏氣，壓強突然減小，則eq\f(1,p)變大，重新接好軟管時V與脫落前相等，繼續實驗時氣體質量仍能保持不變，V與eq\f(1,p)還是成正比，但斜率比原來小，故C正確。答案：(1)見解析(2)注射器與壓強傳感器連接部分氣體的體積(3)C【變式32】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值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)關于本實驗的基本要求，下列說法中正確的是________(選填選項前的字母)。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D.氣體的壓強和體積必須用國際單位(2)為了能最直觀地判斷氣體壓強p與氣體體積V的函數關系，應作出__________(選填“p－V”或“