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内
容
索
引
教材原型实验
课时作业
实验十七　探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系
一、实验目的
探究在温度不变的情况下，一定质量的理想气体压强与体积的关系。
二、实验器材
铁架台，___________，橡胶套，压力表等(如图所示)。
注射器
三、实验数据的获取
空气的压强p可以从仪器上方的压力表读出，空气柱的长度l可以在玻璃管侧的刻度尺上读出，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，读取空气柱的长度与压强的几组数据。
四、实验数据的处理
在等温过程中，气体的压强和体积的关系在p－V图像中呈现为双曲线的一支，如图甲所示。处理实验数据时，要通过变换，作p－ 图像(或V－ 图像)，把双曲线变为直线，说明p和V成反比，如图乙所示。这是科学研究中常用的数据处理的方法，因为一次函数反映的物理规律比较直接，容易得出对实验研究有用的参数。
甲 乙
五、实验结论
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________，即pV=C。
六、误差分析
1.气体并不是严格意义上的理想气体，从而导致误差。
2.两个状态的温度不能保证完全一致，从而导致误差。
反比
七、注意事项
1.本实验应用控制变量法，探究在气体质量和温度不变的情况下(即等温过程)，气体的压强和体积的关系。
2.为保证等温变化，实验过程中不要用手握住注射器有气体的部位。同时，改变体积过程应缓慢，以免影响密闭气体的温度。为保证气体密闭，应在活塞与注射器内壁间涂上润滑油，注射器内外气体的压强差不宜过大。
3.实验中所用的压力表精度较高，而气柱长度是直接在刻度尺上读出的，其误差会直接影响实验结果。
某实验小组用如图甲所示的实验装置探究一定质量的气体发生等温变化遵循的规律。
(1)关于该实验，下列说法中正确的是______。
A.实验前应将注射器内的空气完全排出
B.空气柱体积变化应尽可能快些
C.空气柱的压强随体积的减小而减小
D.作出p－ 图像可以直观反映出p与V的关系
例 1
【解析】 实验是以注射器内的空气为研究对象，所以实验前注射器内的空气不能完全排出，A错误；空气柱的体积变化不能太快，要缓慢移动柱塞，从而保证气体温度不变，B错误；气体发生等温变化，空气柱的压强随体积的减小而增大，C错误；p－图像中等温线是一条倾斜的直线，作出p－图像可以直观反映出p与V的关系，D正确。
D
甲
(2)为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，他们进行了两次实验，得到的p－V图像如图乙所示，由图可知两次实验气体的温度大小关系为T1______(填“＜” “=”或“＞”)T2。
【解析】 在p－V图像中，离坐标原点越远的等温线对应的温度越高，故T1＞T2。
＞
乙
(3)另一小组根据实验数据作出的V－ 图线如图丙所示，若他们的实验操作无误，则造成图线不过原点的原因可能是______________________________________________________。
【解析】 图线不过原点的原因可能是实验测量的气体的体积小于实际的封闭气体的体积，结合实验的器材可知，这是因为实验时未考虑注射器前端与橡胶套连接处的气体体积。
实验时未考虑注射器前端与橡胶套连接处的气体体积
丙
(2025·宁波期末)如图甲所示所示，某位同学用气体压强传感器做“探究气体等温变化的规律”实验，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V和由计算机显示的气体压强p；
③重复上述步骤②，多次测量并记录数据；
④根据记录的数据，作出相应图像，分析得出结论。
例 2
甲
回答下列问题：
(1)为确保封闭气体温度恒定，应________(填“快速”或“缓慢”)移动活塞。原因是________________________________________________________。
缓慢
【解析】 为确保封闭气体温度恒定，应缓慢移动活塞，原因是缓慢移动时气体可与外界充分热交换，维持温度恒定。
乙
缓慢移动时气体可与外界充分热交换，维持温度恒定
(2)在温度不变的情况下，得到气体压强p与体积V成反比的结论，你对这一结论的微观解释是______________________________________________________________________。
温度不变，分子平均动能一定，体积减小，分子数密度增大，压强增大
【解析】 在温度不变的情况下，得到气体压强p与体积V成反比的结论，微观解释是温度不变，分子平均动能一定，体积减小，分子数密度增大，压强增大。
(3)在不同环境温度下，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，更能直观反映相关物理量之间关系的是______。
C
【解析】 由一定质量的理想气体状态方程=C，可知pV=CT，C是常数，温度T越大，pV越大，分别在p－V 图线上找到两个点，则pV乘积较大的是T1对应的图线，但并不能直观反映压强P和体积V的关系，A、B错误；由一定质量的理想气体状态方程=C，可知p=CT·，p－图像的斜率k=CT，C是常数，气体温度越高，图像斜率越大，C正确，D错误。
A. B. C. D.
(4)某同学在操作规范、不漏气的前提下，测得多组压强p和体积V的数据并作出图线如图所示，发现图线不通过坐标原点，造成这一结果的原因可能是____________________________。
未考虑胶管内存在的气体
课时作业
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第十五单元 实验十七　探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系
题号 1 2
答案 见答案 见答案
1.某同学用如图甲所示的装置探究气体等温变化的规律。在橡胶套和柱塞间封闭着一段空气柱，空气柱的长度L可以从刻度尺读取，空气柱的压强p可以从与空气柱相连的压力表读取。缓慢地向下压或向上拉柱塞，保持空气柱的温度不变，测量空气柱的长度及对应的压强，得到如图乙所示的p－L图像。
甲 乙
(1)为了更直观地处理数据，将图乙化曲为直，绘制了如图丙所示的拟合直线，则图丙的横坐标为_______。

(2)本实验探究的是气体等温变化时压强p与体积V变化的规律，但测量时却测量了空气柱的长度L，用L代替V的理由是_________。
A.空气柱的横截面积S恒定 B.空气柱的温度恒定
C.空气柱的压强恒定
丙
A
(3)根据实验数据，得出的结论为_________。
A.一定量的气体等温变化时，压强与体积成正比
B.一定量的气体等温变化时，压强与体积成反比
C.一定量的气体等容变化时，压强与温度成正比
D.一定量的气体等容变化时，压强与温度成反比
B
2.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个连接起来；
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)在本实验操作的过程中，需要保持不变的量是气体的___________和___________；
【解析】 探究气体等温变化的规律，根据玻意耳定律可知，需要保持不变的量是气体的质量和温度。
质量
温度
(2)关于实验过程，下列说法中正确的有___________(多选)；
A.推拉活塞时，动作要快，以免气体进入或漏出
B.为保证封闭气体的气密性，应在活塞与注射器壁间涂上润滑油
C.为方便推拉活塞，应用手握住注射器再推拉活塞
D.注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位
【解析】 为了确保气体温度一定，实验中，推拉活塞时，动作要慢，A错误；实验中需要保持气体的质量一定，即为保证封闭气体的气密性，应在活塞与注射器壁间涂上润滑油，B正确；为了确保气体温度一定，实验中，不能够用手握住注射器再推拉活塞，C错误；根据玻意耳定律有p1V1=p2V2，可知注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀，就能够用相邻刻度之间的体积作为体积单位，间接表示气体在不同状态时的体积，可以不标注单位，D正确。
BD
(3)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.实验过程中注射器内有部分气体漏到环境中
【解析】 根据理想气体状态方程有pV=nRT，变形得p=nRT·，图线向上弯曲，斜率增大，表明气体的温度升高或者气体质量增大。A正确。
A实验十七　探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系
一、实验目的
探究在温度不变的情况下，一定质量的理想气体压强与体积的关系。
二、实验器材
铁架台，　注射器　，橡胶套，压力表等(如图所示)。
三、实验数据的获取
空气的压强p可以从仪器上方的压力表读出，空气柱的长度l可以在玻璃管侧的刻度尺上读出，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，读取空气柱的长度与压强的几组数据。
四、实验数据的处理
在等温过程中，气体的压强和体积的关系在p－V图像中呈现为双曲线的一支，如图甲所示。处理实验数据时，要通过变换，作p－ 图像(或V－ 图像)，把双曲线变为直线，说明p和V成反比，如图乙所示。这是科学研究中常用的数据处理的方法，因为一次函数反映的物理规律比较直接，容易得出对实验研究有用的参数。
　　
甲 乙
五、实验结论
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　，即pV=C。
六、误差分析
1.气体并不是严格意义上的理想气体，从而导致误差。
2.两个状态的温度不能保证完全一致，从而导致误差。
七、注意事项
1.本实验应用控制变量法，探究在气体质量和温度不变的情况下(即等温过程)，气体的压强和体积的关系。
2.为保证等温变化，实验过程中不要用手握住注射器有气体的部位。同时，改变体积过程应缓慢，以免影响密闭气体的温度。为保证气体密闭，应在活塞与注射器内壁间涂上润滑油，注射器内外气体的压强差不宜过大。
3.实验中所用的压力表精度较高，而气柱长度是直接在刻度尺上读出的，其误差会直接影响实验结果。
[例1]　某实验小组用如图甲所示的实验装置探究一定质量的气体发生等温变化遵循的规律。
甲
乙
丙
(1)关于该实验，下列说法中正确的是　D　。
A.实验前应将注射器内的空气完全排出
B.空气柱体积变化应尽可能快些
C.空气柱的压强随体积的减小而减小
D.作出p－ 图像可以直观反映出p与V的关系
(2)为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，他们进行了两次实验，得到的p－V图像如图乙所示，由图可知两次实验气体的温度大小关系为T1　＞　(填“＜”“=”或“＞”)T2。
(3)另一小组根据实验数据作出的V－ 图线如图丙所示，若他们的实验操作无误，则造成图线不过原点的原因可能是　实验时未考虑注射器前端与橡胶套连接处的气体体积　。
【解析】 (1)实验是以注射器内的空气为研究对象，所以实验前注射器内的空气不能完全排出，A错误；空气柱的体积变化不能太快，要缓慢移动柱塞，从而保证气体温度不变，B错误；气体发生等温变化，空气柱的压强随体积的减小而增大，C错误；p－图像中等温线是一条倾斜的直线，作出p－图像可以直观反映出p与V的关系，D正确。
(2)在p－V图像中，离坐标原点越远的等温线对应的温度越高，故T1＞T2。
(3)图线不过原点的原因可能是实验测量的气体的体积小于实际的封闭气体的体积，结合实验的器材可知，这是因为实验时未考虑注射器前端与橡胶套连接处的气体体积。
[例2]　(2025·宁波期末)如图甲所示所示，某位同学用气体压强传感器做“探究气体等温变化的规律”实验，操作步骤如下：
甲
乙
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V和由计算机显示的气体压强p；
③重复上述步骤②，多次测量并记录数据；
④根据记录的数据，作出相应图像，分析得出结论。
回答下列问题：
(1)为确保封闭气体温度恒定，应　缓慢　(填“快速”或“缓慢”)移动活塞。原因是　缓慢移动时气体可与外界充分热交换，维持温度恒定　。
(2)在温度不变的情况下，得到气体压强p与体积V成反比的结论，你对这一结论的微观解释是　温度不变，分子平均动能一定，体积减小，分子数密度增大，压强增大　。
(3)在不同环境温度下，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，更能直观反映相关物理量之间关系的是　C　。
A. B.
C. D.
(4)某同学在操作规范、不漏气的前提下，测得多组压强p和体积V的数据并作出图线如图所示，发现图线不通过坐标原点，造成这一结果的原因可能是　未考虑胶管内存在的气体　。
【解析】 (1)为确保封闭气体温度恒定，应缓慢移动活塞，原因是缓慢移动时气体可与外界充分热交换，维持温度恒定。
(2)在温度不变的情况下，得到气体压强p与体积V成反比的结论，微观解释是温度不变，分子平均动能一定，体积减小，分子数密度增大，压强增大。
(3)由一定质量的理想气体状态方程=C，可知pV=CT，C是常数，温度T越大，pV越大，分别在p－V 图线上找到两个点，则pV乘积较大的是T1对应的图线，但并不能直观反映压强P和体积V的关系，A、B错误；由一定质量的理想气体状态方程=C，可知p=CT·，p－图像的斜率k=CT，C是常数，气体温度越高，图像斜率越大，C正确，D错误。

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