資源簡介

實驗二十　探究氣體等溫變化的規律
1.（2023·江蘇高考9題）在“探究氣體等溫變化的規律”的實驗中，實驗裝置如圖所示。利用注射器選取一段空氣柱為研究對象。下列改變空氣柱體積的操作正確的是（　　）
A.把柱塞快速地向下壓
B.把柱塞緩慢地向上拉
C.在橡膠套處接另一注射器，快速推動該注射器柱塞
D.在橡膠套處接另一注射器，緩慢推動該注射器柱塞
2.（2023·山東高考13題）利用圖甲所示實驗裝置可探究等溫條件下氣體壓強與體積的關系。將帶有刻度的注射器豎直固定在鐵架臺上，注射器內封閉一定質量的空氣，下端通過塑料管與壓強傳感器相連?；钊隙斯潭ㄒ煌斜P，托盤中放入砝碼，待氣體狀態穩定后，記錄氣體壓強p和體積V（等于注射器示數V0與塑料管容積ΔV之和）。逐次增加砝碼質量，采集多組數據并作出擬合曲線如圖乙所示。
回答以下問題：
（1）在實驗誤差允許范圍內，圖乙中的擬合曲線為一條過原點的直線，說明在等溫情況下，一定質量的氣體　　　　。
A.p與V成正比 B.p與成正比
（2）若氣體被壓縮到V＝10.0 mL，由圖乙可讀出封閉氣體壓強為　　　　Pa（保留3位有效數字）。
（3）某組同學進行實驗時，一同學在記錄數據時漏掉了ΔV，則在計算pV乘積時，他的計算結果與同組正確記錄數據同學的計算結果之差的絕對值會隨p的增大而　　　?。ㄟx填“增大”或“減小”）。
3.某同學設計了如圖甲所示的裝置來探究“溫度不變時氣體壓強隨體積變化規律”的實驗，注射器導熱性能良好，用橡皮帽和活塞在注射器內封閉一定質量的理想氣體。質量不計的細繩跨過定滑輪，一端系到活塞上，左側細繩拉直時保持水平，另一端可以掛鉤碼。實驗時，在細繩的下端依次掛上質量相等的鉤碼1，2，3，…，穩定后通過注射器的標度讀出對應空氣柱的體積V，并能求出對應氣體的壓強p。已知注射器的最大體積為Vm，刻度全長為L，大氣壓強為p0，每個鉤碼的質量為m，重力加速度為g。
（1）關于本實驗的操作，下列說法正確的是　　　　。
A.為減小誤差，每掛上一個鉤碼后，應平衡后再讀出體積
B.掛鉤碼時，為了防止注射器脫落，應用手緊緊握住注射器
C.實驗前，應在活塞上涂上潤滑油，并來回拉動幾次
D.實驗時必須測出封閉氣體的溫度
（2）若在某次實驗中細繩上所掛鉤碼個數為n，則平衡后對應氣體的壓強為　　　　（用題目中已知量表示）。
（3）該同學根據測得氣體的體積和對應的壓強，作出了V-圖像，如圖乙所示，圖線不過原點，則縱坐標b代表　　　??；體積增大到一定值后，圖線開始偏離直線，可能是由于氣體溫度　　　?。ㄟx填“升高”或“降低”）；也可能是由于裝置氣密性不好導致氣體質量　　　　（選填“增大”或“減小”）。
4.圖甲是某實驗小組利用氣體壓強傳感器探究“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。
（1）主要操作步驟如下，請補充缺失的內容：
①用注射器封閉一定質量的空氣，將注射器與壓強傳感器連接；
②從　　　　讀取并記錄氣體的體積V，同時從　　　　讀取并記錄對應的氣體壓強值p；
③緩慢推動（或拉動）活塞，再記錄一組V和p的值；
④重復上述步驟③，多次測量。
（2）用采集的各組數據在坐標紙上描點，繪制曲線如圖乙所示，根據繪制的p-V圖線，　　　?。ㄟx填“能”或“不能”）直觀判斷空氣柱的壓強與體積成反比。
（3）該小組測得封閉氣體的壓強p和體積V的多組數據，在坐標系中描點作圖，作出的圖線如圖丙所示。
①由圖丙可知該小組選用的橫軸為　　　??；
②圖線后半段向上彎曲的原因可能是　　　　。
A.改變氣體體積時推動活塞速度過快
B.推動活塞時，手握住注射器含有氣體的部分
C.推動活塞時有漏氣現象
D.環境溫度降低
5.如圖所示，用氣體壓強傳感器探究氣體等溫變化的規律，將注射器活塞移動到適當的位置，逐一連接注射器、壓強傳感器、數據采集器和計算機。推、拉活塞，改變注射器內氣體體積，根據注射器針筒上的刻度讀出體積值并輸入計算機，同時由壓強傳感器將對應體積的壓強值通過數據采集器傳送給計算機，實驗完成后，實驗模擬系統即可按要求顯示出各種圖線。
（1）關于該實驗，下列說法正確的是　　　　。
A.為方便推拉活塞，可以用手握住注射器
B.實驗中氣體的壓強和體積都可以通過數據采集器獲得
C.為保證封閉氣體的氣密性，應在柱塞與注射器壁間涂上潤滑油
D.實驗過程中要以較快的速度推拉活塞，以免操作動作慢使空氣柱的質量發生改變
（2）根據玻意耳定律，p-V圖線理論上是一條　　　?。ㄟx填“拋物線”“雙曲線”或“傾斜直線”），所以無法從輸出的p-V圖線中直觀地反映出p與V的關系，但是我們可以輸出p-或V-圖線，下面能正確反映它們之間關系的是　　　　（注射器與壓強傳感器連接處軟管的體積不能忽略）。
（3）某同學想利用該裝置測量出一個不規則形狀小石塊的體積，在連接器材時，他將小石塊放進注射器針筒內，然后按規范的操作完成實驗，輸出的V-圖線如圖所示，已知注射器與壓強傳感器連接軟管的體積為Va，則小石塊的體積為　　　　。
實驗二十　探究氣體等溫變化的規律
1.B　探究氣體等溫變化規律，要求氣體質量一定，橡膠套可確保密封良好，C、D錯誤；緩慢移動柱塞，保持氣體溫度不變，A錯誤，B正確。
2.（1）B?。?）2.04×105　（3）增大
解析：（1）題圖乙為一條過原點的傾斜直線，說明一定質量的氣體在溫度不變的條件下壓強與體積的倒數成正比，B正確。
（2）氣體體積V＝10.0 mL時，＝100×10－3 mL－1，由題圖乙直接讀出該狀態下的壓強p＝2.04×105 Pa。
（3）正確記錄數據時p、V的乘積為p（V0＋ΔV），漏掉ΔV時，該乘積為pV0，則計算結果之差的絕對值為p·ΔV，由于ΔV為定值，所以壓強p越大，計算結果之差的絕對值越大。
3.（1）AC　（2）p0－?。?）橡皮帽內氣體體積　升高　增大
解析：（1）每掛上一個鉤碼，平衡后，待封閉氣體的體積不再發生變化，再讀出體積，可以減小誤差，故A正確；掛鉤碼時，不能用手緊緊握住注射器，因為手的溫度會改變封閉氣體的溫度，使測量結果不準確，故B錯誤；實驗前，應在活塞上涂上潤滑油，并來回拉動幾次，可以增加密封性，也可以減小摩擦帶來的誤差，故C正確；注射器不隔熱，所以實驗時封閉氣體的溫度與外界溫度相同，氣體做等溫變化，不需要測量溫度，故D錯誤。
（2）對活塞，由平衡條件可得nmg＋p＝p0，
可得p＝p0－。
（3）實驗操作規范，圖線不過原點，則b代表注射器橡皮帽內氣體的體積；由＝C可知V＝CT，體積增大到一定值后，圖線開始偏離直線，向上偏離，斜率變大，說明可能是溫度升高；公式中的C與氣體質量成正比，斜率變大，也可能是由于裝置氣密性不好導致氣體質量增大。
4.（1）注射器刻度　壓強傳感器?。?）不能?。?）①?、贏B
解析：（1）根據題圖甲可知，應從注射器刻度讀取并記錄氣體的體積V，同時從壓強傳感器讀取并記錄對應的氣體壓強值p。
（2）根據繪制的p-V圖線，不能直觀判斷空氣柱的壓強與體積成反比，原因是p-V圖線是曲線，只能猜想p與V成反比，需要將曲線轉化為直線進一步檢驗。
（3）①根據玻意耳定律有pV＝C，則有p＝C·，題圖丙中圖像的前一部分為過原點的傾斜的直線，可知該小組選用的橫軸為。
②若改變氣體體積時推動活塞速度過快，外界對封閉氣體快速做功，因缺少充分的熱交換，封閉氣體溫度升高，與緩慢推動活塞到同一位置相比，所測氣體壓強會偏高，則隨著的增大，圖線向上彎曲，A正確；推動活塞時，手握住注射器含有氣體的部分，人體的溫度高于封閉氣體的溫度，導致封閉氣體溫度升高，與正確操作并推動活塞到同一位置相比，所測氣體壓強會偏高，則隨著的增大，圖線向上彎曲，B正確；若推動活塞時有漏氣現象，與正確操作并推動活塞到同一位置，且無漏氣現象相比，氣體的質量減小，則所測氣體壓強減小，即隨著的增大，壓強偏小，則圖線向下彎曲，C錯誤；若環境溫度降低，則導致氣體溫度降低，圖線上的點與原點連線的斜率減小，圖線向下彎曲，D錯誤。
5.（1）C?。?）雙曲線　BD?。?）Va＋Vb
解析：（1）為避免溫度發生變化，不能用手握住注射器，故A錯誤；實驗中氣體體積不是通過數據采集器獲得的，故B錯誤；為保證封閉氣體的氣密性，應在柱塞與注射器壁間涂上潤滑油，故C正確；為避免溫度發生變化，實驗過程中不能以較快的速度推拉活塞，故D錯誤。
（2）根據玻意耳定律pV＝C，可知p-V圖線理論上是一條雙曲線；根據p（V＋V0）＝C，可得p＝＜，由于在使注射器內空氣體積逐漸減小的過程中，壓強增加，但實際增加得偏小，所以p-圖像的圖形向下彎曲，所以畫出的p-圖像應當是D；注射器與壓強傳感器連接處軟管的體積不能忽略，根據V＝C－V0，所以V-的圖像應為B。
（3）根據玻意耳定律有p（V＋Va－V石）＝C
變形可得V＝C＋V石－Va
根據V-圖像可知石頭的體積為V石＝Va＋Vb。
4 / 4實驗二十　探究氣體等溫變化的規律
一、實驗器材
帶鐵夾的鐵架臺、　　　　、柱塞（與壓力表密封連接）、壓力表、　　　　、刻度尺。
二、實驗步驟與操作
1.如圖甲所示，組裝實驗器材。
2.注射器兩端有柱塞和橡膠套，管內密封一段　　　　柱，這段空氣柱就是我們的研究對象。在實驗過程中，我們可以近似認為空氣柱的質量和　　　　不變。
3.用手把柱塞向下壓，選取幾個位置，同時讀出刻度尺讀數與　　　　讀數，記錄數據。
4.用手把柱塞向上拉，選取幾個位置，同時讀出　　　　讀數與壓力表讀數，記錄數據，計算出氣體體積，也可以直接用刻度尺讀數作為空氣柱體積。
5.以壓強p為縱坐標，以體積的倒數為橫坐標，把以上各組數據在坐標系中描點，觀察圖像，進一步確定p與的關系。
三、數據記錄與處理
1.設計表格記錄數據
空氣柱高度d/cm
空氣柱體積V/mL
壓強p/（105 Pa）
/mL－1
2.根據數據
繪制p-圖像（如圖乙所示）。
3.實驗結論
在　　　　不變的條件下，一定質量的理想氣體，氣體壓強與體積成　　　　。
四、誤差分析
1.漏氣造成空氣柱質量變化。
改進措施：給注射器柱塞涂潤滑油，使橡膠套盡量密封，壓強不要　　　　。
2.空氣柱溫度不恒定造成誤差。
改進措施：盡量在恒溫環境操作，移動柱塞盡量　　　　。
3.空氣柱體積和氣壓測量不準確。
改進措施：采用較細的注射器和準確度高的壓力表。
五、注意事項
1.適用條件是溫度保持不變，所以操作要緩慢，才能保證　　　　不變。
2.要等到示數穩定之后，再去讀數。
3.研究對象為一定質量的氣體，要防止　　　　　　。
考點一　教材原型實驗
（1）“探究氣體等溫變化的規律”的實驗裝置如圖甲所示，下列說法正確的是　　　　。
A.實驗過程中應保持被封閉氣體的質量和溫度不發生變化
B.實驗中為找到體積與壓強的關系，一定要測量空氣柱的橫截面積
C.在柱塞上涂潤滑油，可以減小摩擦，從而減小氣體壓強測量的誤差
D.處理數據時采用p-圖像，是因為p-圖像比p-V圖像更直觀
　
（2）如圖乙所示是甲、乙兩同學在實驗中得到的p-圖像，若兩人實驗時均操作無誤且選取的坐標標度相同，所用氣體種類、質量及裝置均相同，則兩圖線斜率不同的原因可能是　　　　　　　　　　。
嘗試解答
某實驗小組用如圖甲所示的實驗裝置來探究一定質量的氣體發生等溫變化時遵循的規律。
（1）關于該實驗，下列說法正確的是　　　　。
A.實驗前應將注射器內的空氣完全排出
B.空氣柱體積變化應盡可能快些
C.空氣柱的壓強隨體積的減小而減小
D.作出p-圖像可以直觀反映出p與V的關系
（2）為了探究氣體在不同溫度時發生等溫變化是否遵循相同的規律，他們進行了兩次實驗，得到的p-V圖像如圖乙所示，由圖可知兩次實驗氣體的溫度大小關系為T1　　　　 （選填“＜”“＝”或“＞”）T2。
嘗試解答
考點二　創新拓展實驗
（2024·上海高考2題） 驗證氣體體積隨溫度變化關系的實驗裝置如圖所示，用支架將封有一定質量氣體的注射器和溫度傳感器固定在盛有熱水的燒杯中。實驗過程中，隨著水溫的緩慢下降，記錄多組氣體溫度和體積的數據。
（1）不考慮漏氣因素，符合理論預期的圖線是　　　　。
（2）下列有助于減小實驗誤差的操作是　　　　。
A.實驗前測量并記錄環境溫度
B.實驗前測量并記錄大氣壓強
C.待溫度讀數完全穩定后才記錄數據
D.測量過程中保持水面高于活塞下端
嘗試解答
創新分析
1.實驗目的創新：驗證氣體在等壓條件下體積隨溫度變化關系。
2.實驗器材創新：利用溫度傳感器測量氣體的溫度。
3.數據處理創新：對V-T圖像和V-t圖像進行對比分析判斷。
某同學通過圖甲所示的實驗裝置，利用玻意耳定律來測定一顆形狀不規則的石子的體積。
實驗步驟：
①將石子裝進注射器，插入活塞，再將注射器通過軟管與傳感器A連接；
②移動活塞，通過活塞所在的刻度讀取了多組氣體體積V，同時記錄對應的傳感器數據；
③建立直角坐標系。
（1）在實驗操作中，下列說法正確的是　　　　　　??；
A.圖甲中，傳感器A為壓強傳感器
B.在步驟①中，將注射器與傳感器A連接前，應把注射器活塞移至注射器最右端位置
C.操作中，不可用手握住注射器封閉氣體部分，是為了保持封閉氣體的溫度不變
D.若實驗過程中不慎將活塞拔出注射器，應立即將活塞插入注射器繼續實驗
（2）為了在坐標系中獲得直線圖像，若取y軸為V，則x軸為　　　?。ㄟx填“”或“p”）；
（3）選擇合適的坐標后，該同學通過描點作圖，得到的圖像如圖乙所示，若不考慮傳感器和注射器連接處的軟管容積帶來的誤差，則石子的體積為　　　　；若考慮該誤差影響，測得軟管容積為V0，則石子的體積為　　　　。
嘗試解答
創新分析
1.實驗目的創新：測定一顆形狀不規則的石子的體積。
2.測量方法創新：間接測量法。
3.數據處理創新：利用V-圖線的斜率和截距的物理意義間接求解石子的體積。
實驗二十　探究氣體等溫變化的規律
【立足“四層”·夯基礎】
一、注射器　橡膠套
二、2.空氣　溫度　3.壓力表　4.刻度尺
三、3.溫度　反比
四、1.太大　2.緩慢
五、1.溫度　3.漏氣
【著眼“四翼”·探考點】
考點一
【典例1】 （1）AD?。?）設定的溫度不同
解析：（1）本實驗采用的方法是控制變量法，所以要保持被封閉氣體的質量和溫度不變，A正確；由于注射器的橫截面積不變，所以只需測出空氣柱的長度即可，B錯誤；涂潤滑油的主要目的是防止漏氣，使被封閉氣體的質量不發生變化，而不是為了減小摩擦，C錯誤；一定質量的氣體等溫變化時，壓強p與體積V成反比，p-圖像是一條過原點的直線，而p-V圖像是雙曲線的一支，所以p-圖像比p-V圖像更直觀，D正確。
（2）在題圖乙中作平行于縱軸的輔助線，可知甲、乙兩同學所用氣體的體積相同時，甲所用氣體的壓強較大；根據生活經驗可知，當某種氣體的質量和體積一定時，溫度越高，壓強越大，所以兩圖線斜率不同的原因可能是實驗設定的溫度不同，甲同學所用氣體的溫度較高。
【典例2】 （1）D?。?）＞
解析：（1）實驗是以注射器內的空氣為研究對象，所以實驗前注射器內的空氣不能完全排出，故A錯誤；空氣柱的體積變化不能太快，要緩慢移動柱塞保證氣體溫度不變，故B錯誤；氣體發生等溫變化，空氣柱的壓強隨體積的減小而增大，故C錯誤；p-圖像中等溫線是一條傾斜的直線，作出p-圖像可以直觀反映出p與V的關系，故D正確。
（2）在p-V圖像中，離坐標原點越遠的等溫線溫度越高，故T1＞T2。
考點二
【典例3】 （1）A?。?）C
解析：（1）實驗過程中壓強不變，根據＝＝C
可得V＝T＝
可知，在壓強不變的情況下，氣體體積與熱力學溫度成正比，與攝氏溫度成一次函數關系，故A正確，B、C、D錯誤。
（2）環境溫度不影響實驗數據，實驗前測量并記錄環境溫度并不能減小實驗誤差，故A錯誤；本實驗壓強不變，實驗前測量并記錄大氣壓強不能減小實驗誤差，故B錯誤；待溫度讀數完全穩定后才記錄數據，穩定后的數據更加接近真實數據，故能減小誤差，故C正確；測量過程中保持水面高于活塞下端不能減小誤差，故D錯誤。
【典例4】 （1）AC?。?）　（3）b　b＋V0
解析：（1）該氣體發生等溫變化，從注射器的刻度上讀出體積，因此傳感器A為壓強傳感器，A正確；在步驟①中，將注射器與傳感器A連接前，應使注射器封住一定質量的氣體，因此不必將活塞移至注射器最右端，B錯誤；操作中，不可用手握住注射器封閉氣體部分，是為了保持封閉氣體的溫度不變，C正確；若實驗過程中不慎將活塞拔出注射器，氣體的質量發生變化，因此以上數據全部作廢，應重新做實驗，D錯誤。
（2）作出圖像為一條直線，根據玻意耳定律pV＝C可知，x軸應為。
（3）設石子體積為V1，對一定質量的氣體，根據玻意耳定律可得p（V－V1）＝C，整理得V＝＋V1，因此可得V1＝b；若軟管的容積不能忽略，設軟管容積為V0，則根據玻意耳定律可得p（V＋V0－V1）＝C，整理得V＝＋V1－V0，可知V1－V0＝b，故V1＝b＋V0。
4 / 4(共50張PPT)
實驗二十　探究氣體等溫變化的規律
高中總復習·物理
目 錄
01
立足”四層”·夯基礎
02
著眼“四翼”·探考點
03
培養“思維”·重落實
概念 公式 定理
立足“四層”·夯基礎
一、實驗器材
帶鐵夾的鐵架臺、 、柱塞（與壓力表密封連接）、壓力
表、 、刻度尺。
注射器　
橡膠套　
二、實驗步驟與操作
1. 如圖甲所示，組裝實驗器材。
2. 注射器兩端有柱塞和橡膠套，管內密封一段 柱，這段空氣柱就
是我們的研究對象。在實驗過程中，我們可以近似認為空氣柱的質量
和 不變。
3. 用手把柱塞向下壓，選取幾個位置，同時讀出刻度尺讀數與
讀數，記錄數據。
4. 用手把柱塞向上拉，選取幾個位置，同時讀出 讀數與壓力表
讀數，記錄數據，計算出氣體體積，也可以直接用刻度尺讀數作為空氣柱
體積。
5. 以壓強p為縱坐標，以體積的倒數為橫坐標，把以上各組數據在坐標系
中描點，觀察圖像，進一步確定p與的關系。
空氣　
溫度　
壓力表　
刻度尺　
三、數據記錄與處理
1. 設計表格記錄數據
空氣柱高度d/cm
空氣柱體積V/mL
壓強p/（105 Pa）
/mL－1
2. 根據數據
繪制p-圖像（如圖乙所示）。
3. 實驗結論
在 不變的條件下，一定質量的理想氣體，氣體壓強與體積成
。
溫度　
反
比　
四、誤差分析
1. 漏氣造成空氣柱質量變化。
改進措施：給注射器柱塞涂潤滑油，使橡膠套盡量密封，壓強不要
。
2. 空氣柱溫度不恒定造成誤差。
改進措施：盡量在恒溫環境操作，移動柱塞盡量 。
3. 空氣柱體積和氣壓測量不準確。
改進措施：采用較細的注射器和準確度高的壓力表。
太
大　
緩慢　
五、注意事項
1. 適用條件是溫度保持不變，所以操作要緩慢，才能保證 不變。
2. 要等到示數穩定之后，再去讀數。
3. 研究對象為一定質量的氣體，要防止 。
溫度　
漏氣　
題型 規律 方法
著眼“四翼”·探考點
考點一　教材原型實驗
（1）“探究氣體等溫變化的規律”的實驗裝置如圖甲所示，下列
說法正確的是 。
A. 實驗過程中應保持被封閉氣體的質量
和溫度不發生變化
B. 實驗中為找到體積與壓強的關系，一
定要測量空氣柱的橫截面積
C. 在柱塞上涂潤滑油，可以減小摩擦，
從而減小氣體壓強測量的誤差
D. 處理數據時采用p-圖像，是因為p-圖像比p-V圖像更直觀
AD　
解析： 本實驗采用的方法是控制變量法，所以要保持被封閉氣體的
質量和溫度不變，A正確；由于注射器的橫截面積不變，所以只需測出空
氣柱的長度即可，B錯誤；涂潤滑油的主要目的是防止漏氣，使被封閉氣
體的質量不發生變化，而不是為了減小摩擦，C錯誤；一定質量的氣體等
溫變化時，壓強p與體積V成反比，p-圖像是一條過原點的直線，而p-V圖
像是雙曲線的一支，所以p-圖像比p-V圖像更直觀，D正確。
（2）如圖乙所示是甲、乙兩同學在實驗中得到的p-圖像，
若兩人實驗時均操作無誤且選取的坐標標度相同，所用氣
體種類、質量及裝置均相同，則兩圖線斜率不同的原因可
能是 。
解析： 在題圖乙中作平行于縱軸的輔助線，可知甲、乙兩同學所用
氣體的體積相同時，甲所用氣體的壓強較大；根據生活經驗可知，當某種
氣體的質量和體積一定時，溫度越高，壓強越大，所以兩圖線斜率不同的
原因可能是實驗設定的溫度不同，甲同學所用氣體的溫度較高。
設定的溫度不同　
某實驗小組用如圖甲所示的實驗裝置來探究一定質量的氣體發生等
溫變化時遵循的規律。
（1）關于該實驗，下列說法正確的是 。
A. 實驗前應將注射器內的空氣完全排出
B. 空氣柱體積變化應盡可能快些
C. 空氣柱的壓強隨體積的減小而減小
D. 作出p-圖像可以直觀反映出p與V的關系
D　
解析： 實驗是以注射器內的空氣為研究對象，所以實驗前注射器內
的空氣不能完全排出，故A錯誤；空氣柱的體積變化不能太快，要緩慢移
動柱塞保證氣體溫度不變，故B錯誤；氣體發生等溫變化，空氣柱的壓強
隨體積的減小而增大，故C錯誤；p-圖像中等溫線是一條傾斜的直線，作
出p-圖像可以直觀反映出p與V的關系，故D正確。
（2）為了探究氣體在不同溫度時發生等溫變化是否遵循相同的規律，他
們進行了兩次實驗，得到的p-V圖像如圖乙所示，由圖可知兩次實驗氣體的
溫度大小關系為T1 （選填“＜”“＝”或“＞”）T2。
解析： 在p-V圖像中，離坐標原點越遠的等溫線溫度越高，故T1＞
T2。
＞　
考點二　創新拓展實驗
（2024·上海高考2題） 驗證氣體體積隨溫度變化關系的實驗裝置如
圖所示，用支架將封有一定質量氣體的注射器和溫度傳感器固定在盛有熱
水的燒杯中。實驗過程中，隨著水溫的緩慢下降，記錄多組氣體溫度和體
積的數據。
（1）不考慮漏氣因素，符合理論預期的圖線是 。
A　
解析： 實驗過程中壓強不變，根據＝＝C，可得V＝T＝
可知，在壓強不變的情況下，氣體體積與熱力學溫度成正
比，與攝氏溫度成一次函數關系，故A正確，B、C、D錯誤。
（2）下列有助于減小實驗誤差的操作是 。
A. 實驗前測量并記錄環境溫度
B. 實驗前測量并記錄大氣壓強
C. 待溫度讀數完全穩定后才記錄數據
D. 測量過程中保持水面高于活塞下端
C　
解析： 環境溫度不影響實驗數據，實驗前測量并記錄環境溫度并不
能減小實驗誤差，故A錯誤；本實驗壓強不變，實驗前測量并記錄大氣壓
強不能減小實驗誤差，故B錯誤；待溫度讀數完全穩定后才記錄數據，穩
定后的數據更加接近真實數據，故能減小誤差，故C正確；測量過程中保
持水面高于活塞下端不能減小誤差，故D錯誤。
創新分析
1. 實驗目的創新：驗證氣體在等壓條件下體積隨溫度變化關系。
2. 實驗器材創新：利用溫度傳感器測量氣體的溫度。
3. 數據處理創新：對V-T圖像和V-t圖像進行對比分析判斷。
某同學通過圖甲所示的實驗裝置，利用玻意耳定律來測定一顆形狀
不規則的石子的體積。
實驗步驟：
①將石子裝進注射器，插入活塞，再將注射器通過軟管與傳感器A連接；
②移動活塞，通過活塞所在的刻度讀取了多組氣體體積V，同時記錄對應
的傳感器數據；
③建立直角坐標系。
（1）在實驗操作中，下列說法正確的是 ；
A. 圖甲中，傳感器A為壓強傳感器
B. 在步驟①中，將注射器與傳感器A連接前，應把注射器活塞移至注射器
最右端位置
C. 操作中，不可用手握住注射器封閉氣體部分，是為了保持封閉氣體的溫
度不變
D. 若實驗過程中不慎將活塞拔出注射器，應立即將活塞插入注射器繼續
實驗
AC　
解析： 該氣體發生等溫變化，從注射器的刻度上讀出體積，因此傳
感器A為壓強傳感器，A正確；在步驟①中，將注射器與傳感器A連接前，
應使注射器封住一定質量的氣體，因此不必將活塞移至注射器最右端，B
錯誤；操作中，不可用手握住注射器封閉氣體部分，是為了保持封閉氣體
的溫度不變，C正確；若實驗過程中不慎將活塞拔出注射器，氣體的質量
發生變化，因此以上數據全部作廢，應重新做實驗，D錯誤。
（2）為了在坐標系中獲得直線圖像，若取y軸為V，則x軸為 （選填
“”或“p”）；
解析： 作出圖像為一條直線，根據玻意耳定律pV＝C可知，x軸應為。
　
（3）選擇合適的坐標后，該同學通過描點作圖，得到的圖像如圖乙所
示，若不考慮傳感器和注射器連接處的軟管容積帶來的誤差，則石子的體
積為 ；若考慮該誤差影響，測得軟管容積為V0，則石子的體積為
。
解析： 設石子體積為V1，對一定質量的氣體，根據玻意耳定律可得p
（V－V1）＝C，整理得V＝＋V1，因此可得V1＝b；若軟管的容積不能忽
略，設軟管容積為V0，則根據玻意耳定律可得p（V＋V0－V1）＝C，整理
得V＝＋V1－V0，可知V1－V0＝b，故V1＝b＋V0。
b　
b
＋V0　
創新分析
1. 實驗目的創新：測定一顆形狀不規則的石子的體積。
2. 測量方法創新：間接測量法。
3. 數據處理創新：利用V-圖線的斜率和截距的物理意義間接求解石子的
體積。
培養“思維”·重落實
夯基 提能 升華
1. （2023·江蘇高考9題）在“探究氣體等溫變化的規律”的實驗中，實驗
裝置如圖所示。利用注射器選取一段空氣柱為研究對象。下列改變空氣柱
體積的操作正確的是（　　）
A. 把柱塞快速地向下壓
B. 把柱塞緩慢地向上拉
C. 在橡膠套處接另一注射器，快速推動該注射器柱塞
D. 在橡膠套處接另一注射器，緩慢推動該注射器柱塞
√
解析： 　探究氣體等溫變化規律，要求氣體質量一定，橡膠套可確保
密封良好，C、D錯誤；緩慢移動柱塞，保持氣體溫度不變，A錯誤，
B正確。
1
2
3
4
5
2. （2023·山東高考13題）利用圖甲所示實驗裝置可探究等溫條件下氣體
壓強與體積的關系。將帶有刻度的注射器豎直固定在鐵架臺上，注射器內
封閉一定質量的空氣，下端通過塑料管與壓強傳感器相連?；钊隙斯潭?br/>一托盤，托盤中放入砝碼，待氣體狀態穩定后，記錄氣體壓強p和體積V
（等于注射器示數V0與塑料管容積ΔV之和）。逐次增加砝碼質量，采集多
組數據并作出擬合曲線如圖乙所示。
1
2
3
4
5
（1）在實驗誤差允許范圍內，圖乙中的擬合曲線為一條過原點的直線，
說明在等溫情況下，一定質量的氣體 。
A. p與V成正比 B. p與成正比
解析： 題圖乙為一條過原點的傾斜直線，說明一定質量的氣體在溫度不變的條件下壓強與體積的倒數成正比，B正確。
B　
回答以下問題：
1
2
3
4
5
（2）若氣體被壓縮到V＝10.0 mL，由圖乙可讀出封閉氣體壓強為 Pa（保留3位有效數字）。
解析： 氣體體積V＝10.0 mL時，＝100×10－3 mL－1，由題圖乙直接讀出該狀態下的壓強p＝2.04×105 Pa。
2.04×105　
1
2
3
4
5
（3）某組同學進行實驗時，一同學在記錄數據時漏掉了ΔV，則在計算pV
乘積時，他的計算結果與同組正確記錄數據同學的計算結果之差的絕對值
會隨p的增大而 （選填“增大”或“減小”）。
解析： 正確記錄數據時p、V的乘積為p（V0＋ΔV），漏掉ΔV時，該
乘積為pV0，則計算結果之差的絕對值為p·ΔV，由于ΔV為定值，所以壓強p
越大，計算結果之差的絕對值越大。
增大　
1
2
3
4
5
3. 某同學設計了如圖甲所示的裝置來探究“溫度不
變時氣體壓強隨體積變化規律”的實驗，注射器導
熱性能良好，用橡皮帽和活塞在注射器內封閉一定
質量的理想氣體。質量不計的細繩跨過定滑輪，一
端系到活塞上，左側細繩拉直時保持水平，另一端
可以掛鉤碼。實驗時，在細繩的下端依次掛上質量相等的鉤碼1，2，3，…，穩定后通過注射器的標度讀出對應空氣柱的體積V，并能求出對應氣體的壓強p。已知注射器的最大體積為Vm，刻度全長為L，大氣壓強為p0，每個鉤碼的質量為m，重力加速度為g。
（1）關于本實驗的操作，下列說法正確的是 。
A. 為減小誤差，每掛上一個鉤碼后，應平衡后再讀出體積
B. 掛鉤碼時，為了防止注射器脫落，應用手緊緊握住注射器
C. 實驗前，應在活塞上涂上潤滑油，并來回拉動幾次
D. 實驗時必須測出封閉氣體的溫度
AC　
1
2
3
4
5
解析： 每掛上一個鉤碼，平衡后，待封閉氣體的體積不再發生變
化，再讀出體積，可以減小誤差，故A正確；掛鉤碼時，不能用手緊緊握
住注射器，因為手的溫度會改變封閉氣體的溫度，使測量結果不準確，故
B錯誤；實驗前，應在活塞上涂上潤滑油，并來回拉動幾次，可以增加密
封性，也可以減小摩擦帶來的誤差，故C正確；注射器不隔熱，所以實驗
時封閉氣體的溫度與外界溫度相同，氣體做等溫變化，不需要測量溫度，
故D錯誤。
1
2
3
4
5
（2）若在某次實驗中細繩上所掛鉤碼個數為n，則平衡后對應氣體的壓強
為 （用題目中已知量表示）。
解析： 對活塞，由平衡條件可得nmg＋p＝p0，
可得p＝p0－。
p0－　
1
2
3
4
5
（3）該同學根據測得氣體的體積和對應的壓強，作出了V-圖像，如圖乙
所示，圖線不過原點，則縱坐標b代表 ；體積增大
到一定值后，圖線開始偏離直線，可能是由于氣體溫度 （選填
“升高”或“降低”）；也可能是由于裝置氣密性不好導致氣體質量
（選填“增大”或“減小”）。
橡皮帽內氣體體積　
升高　
增
大　
1
2
3
4
5
解析： 實驗操作規范，圖線不過原點，則b代表注射器橡皮帽內氣體
的體積；由＝C可知V＝CT，體積增大到一定值后，圖線開始偏離直
線，向上偏離，斜率變大，說明可能是溫度升高；公式中的C與氣體質量
成正比，斜率變大，也可能是由于裝置氣密性不好導致氣體質量增大。
1
2
3
4
5
4. 圖甲是某實驗小組利用氣體壓強傳感器探究“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。
（1）主要操作步驟如下，請補充缺失的內容：
①用注射器封閉一定質量的空氣，將注射器與壓強傳感器連接；
②從 讀取并記錄氣體的體積V，同時從 讀
取并記錄對應的氣體壓強值p；
③緩慢推動（或拉動）活塞，再記錄一組V和p的值；
④重復上述步驟③，多次測量。
注射器刻度　
壓強傳感器　
1
2
3
4
5
解析： 根據題圖甲可知，應從注射器刻度讀取并記錄氣體的體積V，
同時從壓強傳感器讀取并記錄對應的氣體壓強值p。
1
2
3
4
5
（2）用采集的各組數據在坐標紙上描點，繪制曲線如圖乙所示，根據繪
制的p-V圖線， （選填“能”或“不能”）直觀判斷空氣柱的壓強
與體積成反比。
不能　
解析：根據繪制的p-V圖線，不能直觀判斷空氣柱的壓強與體積成反比，原因是p-V圖線是曲線，只能猜想p與V成反比，需要將曲線轉化為直線進一步檢驗。
1
2
3
4
5
（3）該小組測得封閉氣體的壓強p和體積V的多組數據，在坐標系中描點
作圖，作出的圖線如圖丙所示。
①由圖丙可知該小組選用的橫軸為 ；
②圖線后半段向上彎曲的原因可能是 。
　
AB　
A. 改變氣體體積時推動活塞速度過快
B. 推動活塞時，手握住注射器含有氣體的部分
C. 推動活塞時有漏氣現象
D. 環境溫度降低
1
2
3
4
5
②若改變氣體體積時推動活塞速度過快，外界對封閉氣體快速做功，因缺
少充分的熱交換，封閉氣體溫度升高，與緩慢推動活塞到同一位置相比，
所測氣體壓強會偏高，則隨著的增大，圖線向上彎曲，A正確；推動活塞
時，手握住注射器含有氣體的部分，人體的溫度高于封閉氣體的溫度，導
致封閉氣體溫度升高，與正確操作并推動活塞到同一位置相比，所測氣體
壓強會偏高，則隨著的增大，圖線向上彎曲，B正確；
解析： ①根據玻意耳定律有pV＝C，則有p＝C·，題圖丙中圖像的前一部分
為過原點的傾斜的直線，可知該小組選用的橫軸為。
1
2
3
4
5
若推動活塞時有漏氣現象，與正確操作并推動活塞到同一位置，且無漏氣
現象相比，氣體的質量減小，則所測氣體壓強減小，即隨著的增大，壓
強偏小，則圖線向下彎曲，C錯誤；若環境溫度降低，則導致氣體溫度降
低，圖線上的點與原點連線的斜率減小，圖線向下彎曲，D錯誤。
1
2
3
4
5
5. 如圖所示，用氣體壓強傳感器探究氣體等溫變化的規律，將注射器
活塞移動到適當的位置，逐一連接注射器、壓強傳感器、數據采集器
和計算機。推、拉活塞，改變注射器內氣體體積，根據注射器針筒上
的刻度讀出體積值并輸入計算機，同時由壓強傳感器將對應體積的壓
強值通過數據采集器傳送給計算機，實驗完成后，實驗模擬系統即可
按要求顯示出各種圖線。
1
2
3
4
5
（1）關于該實驗，下列說法正確的是 。
A. 為方便推拉活塞，可以用手握住注射器
B. 實驗中氣體的壓強和體積都可以通過數據采集器獲得
C. 為保證封閉氣體的氣密性，應在柱塞與注射器壁間涂上潤滑油
D. 實驗過程中要以較快的速度推拉活塞，以免操作動作慢使空氣柱的質
量發生改變
解析： 為避免溫度發生變化，不能用手握住注射器，故A錯誤；實驗
中氣體體積不是通過數據采集器獲得的，故B錯誤；為保證封閉氣體的氣
密性，應在柱塞與注射器壁間涂上潤滑油，故C正確；為避免溫度發生變
化，實驗過程中不能以較快的速度推拉活塞，故D錯誤。
C　
1
2
3
4
5
（2）根據玻意耳定律，p-V圖線理論上是一條 （選填“拋物
線”“雙曲線”或“傾斜直線”），所以無法從輸出的p-V圖線中直觀地反
映出p與V的關系，但是我們可以輸出p-或V-圖線，下面能正確反映它們
之間關系的是 （注射器與壓強傳感器連接處軟管的體積不能忽
略）。
雙曲線　
BD　
1
2
3
4
5
解析： 根據玻意耳定律pV＝C，可知p-V圖線理論上是一條雙曲線；
根據p（V＋V0）＝C，可得p＝＜，由于在使注射器內空氣體積逐漸
減小的過程中，壓強增加，但實際增加得偏小，所以p-圖像的圖形向下彎
曲，所以畫出的p-圖像應當是D；注射器與壓強傳感器連接處軟管的體積
不能忽略，根據V＝C－V0，所以V-的圖像應為B。
1
2
3
4
5
（3）某同學想利用該裝置測量出一個不規則形狀小石塊的體積，在連接
器材時，他將小石塊放進注射器針筒內，然后按規范的操作完成實驗，輸
出的V-圖線如圖所示，已知注射器與壓強傳感器連接軟管的體積為Va，則
小石塊的體積為 。
Va＋Vb　
解析： 根據玻意耳定律有p（V＋Va－V石）＝C
變形可得V＝C＋V石－Va
根據V-圖像可知石頭的體積為V石＝Va＋Vb。
1
2
3
4
5
THANKS
演示完畢 感謝觀看

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