資源簡介

熱學專題實驗——《探究氣體的實驗規律》專項提升
一、典型例題 方法賞析
1．（2024高二下·貴陽月考）小董同學用如圖甲示的裝置來研究“一定質量理想氣體在溫度不變時，壓強和體積的關系”，其中，柱塞內部有一個管道把柱塞上部的壓力表和柱塞底部以下的氣體連通以讀取氣體壓強。
甲 乙
（1）關于本實驗的下列說法正確的是____。
A．推拉柱塞時動作要快以避免氣體與外界發生充足的熱量交換
B．柱塞涂潤滑油主要是為了減小摩擦
C．注射器外側刻度尺的刻度均勻但并未標單位，這對實驗結果的可靠性不會有影響
D．用手握住注射器推拉柱塞以使裝置更加穩定
（2）在實驗過程中注射器沒有完全豎直而是略微傾斜，則壓力表讀數____。
A．偏大 B．偏小 C．沒有影響
（3）小董同學把測得的實驗數據列表分析，做出的圖像如圖乙所示，圖線發生了明顯的彎曲，造成圖像彎曲的原因可能是____。
A．柱塞與筒壁間的摩擦力越來越大
B．柱塞中部連通所封閉的氣體與壓力表的細管體積不可忽略
C．外界大氣壓強發生了變化
D．注射器的氣密性不好
（4）在溫度不變的情況下，得到壓強p與體積V成反比的結論，你對這一結論的微觀解釋是　 　。
2．（2023高二下·永勝期末）某小組利用如圖所示裝置研究“一定質量氣體溫度不變時，壓強與體積的關系”，圖中裝置1為壓強傳感器，裝置2為數據采集器．帶刻度的注射器內封閉了一定質量的氣體，推動活塞可以改變氣體體積V，實驗所用測量壓強的裝置較特殊，測量的是注射器內部氣體和外部大氣(壓強為p0)的壓強差Δp，在多次改變體積后，得到如下數據：
0 0.11 0.25 0.43 0.67
V/mL 10 9 8 7 6
（1）每次氣體的狀態調整后，都要等一會兒再記錄數據，這是為了　 ?。?br/>（2）研究小組基于數據，以Δp為y軸，作出的函數圖線為直線，則x軸是　 　．
（3）若圖像斜率為k，該直線的函數表達式是　 　，圖像縱軸截距的絕對值的物理含義是　 　．
3．（2018·全國Ⅱ卷）（1）對于實際的氣體，下列說法正確的是_________
A．氣體的內能包括氣體分子的重力勢能
B．氣體的內能包括氣體分子之間相互作用的勢能
C．氣體的內能包括氣體整體運動動的動能
D．氣體的體積變化時，其內能可能不變
E．氣體的內能包括氣體分子熱運動的動能
（2）如圖，一豎直放置的汽缸上端開口．汽缸壁內有卡口a和b，a、b間
距為h．a距缸底的高度為H：活塞只能在a、b間移動，其下方密封有一定質量的
理想氣體。已知活塞質量從為m，面積為S．厚度可忽略：活塞和汽缸壁均絕熱，不計它們之間的摩擦．開始時活塞處于靜止狀態．上，下方氣體壓強均為P0，溫度均為T0，現用
電熱絲緩慢加熱汽缸中的氣體，直至活塞到達b處。求此時汽缸內氣體的溫度以及在此過程中氣體對外所做的功。重力加速度大小為g.
4．（2017高二下·呼圖壁期末）一定質量的理想氣體壓強p與熱力學溫度T的關系圖象如圖，AB、BC分別與p軸、T軸平行，氣體在狀態A時體積為V0，則在狀態C時的體積為　 　；從狀態A經狀態B變化到狀態C的過程中，氣體對外界做功為W，內能增加了△U，則此過程中該氣體吸收的熱量為　 　．
5．（2024高二下·河北月考） Phyphox、是一款利用Android手機傳感器來進行物理實驗的手機應用軟件，它能獲取手機上的多種傳感器原始數據。兩位同學利用該軟件來測量手機的體積，如圖甲所示，將一個可以測量氣體壓強的手機封閉在注射器中，記錄活塞在不同位置時注射器的示數和封閉氣體的壓強。
（1）關于該實驗的操作，下列說法中正確的是____。
A．在活塞上涂抹潤滑油只是為了減小摩擦
B．為了穩定推動活塞，需要用手握住注射器
C．緩慢推動活塞是為了保持封閉氣體溫度不變
D．改變活塞位置后可立即進行讀數
（2）下表是某一位同學測量的兩組實驗數據，由此可知手機的體積為　 ??；（結果保留一位小數）
序號 V（mL） p（kPa）
1 530 1033.0
2 500 1104.0
（3）另一位同學測出多組數據后畫出圖像（如圖乙所示），其截距為b，直線部分的斜率為k，則手機的體積為　 　，體積增大到一定值后，圖線開始偏離直線，原因可能是　 　。
6．（2024高三下·安徽模擬） 學校物理小組的同學們利用如圖甲所示的實驗裝置探究一定質量的氣體等壓變化規律。注射器豎直固定在鐵架臺上，其中密封了一定質量的氣體，柱塞上固定一重物，被密封的空氣柱浸沒在燒杯的液體中，液體中放置有溫度計（圖中未標出）。忽略柱塞與注射器之間的摩擦，通過改變燒杯內液體溫度讀取多組溫度、體積數值，并作體積-溫度圖像。
（1）下列說法正確的是____（填選項字母）。
A．溫度計位置應盡量遠離空氣柱
B．柱塞上應涂上潤滑油
C．每次改變燒杯中液體的溫度時，應立即讀出空氣柱的體積
（2）某同學作出體積-熱力學溫標圖像如圖乙所示，圖像不過原點的原因可能是　 　。
（3）保持密封空氣柱質量不變，改變重物質量，通過兩次實驗作出體積-熱力學溫標圖像得到兩條直線如圖丙所示。若兩條直線斜率分別為、，兩次重物及柱塞的總質量分別為、，柱塞橫截面積為S，重力加速度為g，則大氣壓強可表示為　 　（使用題中所給字母表示）。
二、夯實基礎 提升能力
7．（2024高二下·大名月考）請回答下列有關“用DIS研究在溫度不變時，一定質量的氣體壓強與體積關系”實驗的問題．
（1）如圖所示，用一個帶有刻度的注射器及DIS實驗系統來探究氣體的壓強與體積關系．實驗中氣體的質量保持不變，氣體的體積V直接讀出，氣體的壓強p是由圖中　 　（壓力、壓強、溫度）傳感器測量得到．
（2）完成本實驗的基本要求是____．
A．在等溫條件下操作
B．封閉氣體的容器密封良好
C．必須弄清所封閉氣體的質量
D．氣體的壓強和體積必須用國際單位
（3）甲同學在做本實驗時，緩慢推動活塞，使注射器內空氣柱體積減小，且數值越來越小，造成這一現象的原因可能是____．
A．實驗時注射器活塞與筒壁間的摩擦力不斷增大
B．實驗時環境溫度增大了
C．實驗時外界大氣壓強發生了變化
D．實驗時注射器內的空氣向外發生了泄漏
（4）乙同學實驗數據用圖像處理，但如圖所示的圖線不過原點，則造成這一現象的原因可能是　 ?。?br/>8．（2024高二下·寧陽月考） 某實驗小組利用圖甲所示裝置進行“探究氣體的等溫變化規律”實驗，通過向豎直放置的U型玻璃管開口端多次注入水銀改變氣體的狀態，每次緩慢注入水銀后，均測量U型玻璃管兩端液面的高度差h1（cm）以及封閉的氣柱的長度h2（m）。一次實驗中，該小組通過多次測量記錄多組h1和的h2數據，然后以h1為縱坐標、以為橫坐標作出圖像如圖乙所示，已知圖像的斜率為k，圖像與縱軸的截距為-b。
（1）實驗中，每次注入水銀時都需要緩慢注入，其目的是　 ??；
（2）根據上述條件可知，大氣壓強為　 　cmHg（用所給的字母表示）；
（3）某次實驗中，測得的h1=h0，則此時封閉的氣柱長度為　 　m（用所給的字母表示）；
（4）該小組先后進行了兩次實驗，兩次實驗中封閉的氣體質量相同，但在第一次實驗中的環境溫度要比第二次實驗的環境溫度高，則第一次實驗得到的圖像的斜率相比第二次實驗得到的圖像的斜率　 ?。ㄟx填“偏大”、“不變”或“偏小”）。
9．（2024高二下·中山）在“探究氣體等溫變化的規律“實驗中，所用的實驗裝置如圖所示，空氣柱的長度l可以通過刻度尺讀取，為了得到空氣柱的體積還應測量柱塞的　 　?？諝庵膲簭娍梢詮呐c注射器內空氣柱相連的　 　讀取。實驗中要　 　地把柱塞向下壓或向上拉來改變空氣柱的長度，利用實驗獲得的數據做出的圖像為一條　 　。
10．（2024高二下·唐山月考） 在某次物理實驗設計大賽活動中，要求自選器材，完成“探究氣體等溫變化的規律”實驗。
（1）甲實驗小組利用如圖所示的裝置，在注射器中密封了一定質量的氣體；
①在實驗操作過程中，以下措施有助于滿足實驗恒溫條件的是　 　。
A．用橡皮帽堵住注射器的小孔
B．移動活塞要緩慢
C．實驗時，不要用手握注射器
②實驗小組根據實驗數據，做出的圖像是一條過坐標原點的傾斜直線，可以得出結論：一定質量的氣體，　 ??；
③實驗時，緩慢推動活塞，注射器內空氣體積逐漸減小，該過程中發現，環境溫度逐漸降低，則實驗得到的圖像應是　 　。
A． B． C． D．
（2）乙實驗小組利用如圖所示的DIS裝置探究氣體等溫變化的規律，緩慢推動活塞，在使注射器內空氣體積逐漸減小的過程中，多次從注射器的刻度上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，計算機根據實驗數據繪制如圖所示的關系圖像。根據圖像可知，軟管中氣體的體積為　 　mL。
三、思維提升 創新應用
11．（2024高二下·宜豐月考） 某同學用圖甲所示實驗裝置探究一定質量的氣體等溫變化的規律。將注射器活塞移動到體積最大的位置時，接上軟管和壓強傳感器，記錄此時壓強傳感器的壓強為和注射器上的體積為，然后壓縮氣體，記錄多組壓強p和體積V的值。
（1）關于該實驗下列說法正確的是____。
A．為保證封閉氣體的氣密性，應在活塞與注射器壁間涂上潤滑油
B．推拉活塞時，動作要快，以免氣體進入或漏出
C．為方便推拉活塞，應用手握注射器再推拉活塞
D．注射器旁的刻度尺只要刻度分布均勻即可，可以不標注單位
（2）實驗中，若軟管內氣體體積可忽略，在壓縮氣體過程中漏氣，則用上述方法作出的圖線應為圖乙中的　 ?。ㄟx填“①”或“②”）。
（3）若軟管內氣體體積不可忽略，作出圖像是一條曲線，如圖丙所示。試用玻意耳定律分析，該曲線的漸近線（圖中的虛線）的壓強是　 　。（用、、表示）
（4）在（3）中，該同學找來一些綠豆將其裝入上述裝置中的注射器內，按照正確的實驗操作，移動活塞，多次記錄注射器上的體積刻度V和壓強傳感器讀數p，作出圖線如圖丁所示，由此可測出這些綠豆的體積　 　。（已知物理量有、a、b）
12．（2024高二下·南昌月考）用圖甲所示探究氣體等溫變化的規律。
（1）關于該實驗下列說法正確的是____。
A．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
B．應快速推拉柱塞
C．為方便推拉柱塞，應用手握注射器再推拉柱塞
D．注射器旁的刻度尺只要刻度分布均勻即可，可以不標注單位
（2）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，以p為縱坐標，以為橫坐標在坐標系中描點作圖。小明所在的小組壓縮氣體時漏氣，則用上述方法作出的圖線應為圖乙中的　 ?。ㄟx填“①”或“②”）．
（3）為更準確地測出氣體的壓強，小華用壓強傳感器和注射器相連，得到某次實驗的圖如圖丙所示，究其原因，是溫度發生了怎樣的變化____
A．一直下降 B．先上升后下降
C．先下降后上升 D．一直上升
（4）某同學將注射器活塞移動到體積適中的位置時，接上軟管和壓強傳感器，通過DIS系統記錄下此時的體積與壓強，然后記錄5組數據，作圖。在軟管內氣體體積不可忽略時，圖像為雙曲線，試用玻意耳定律分析，該雙曲線的漸近線（圖中的虛線）方程是p=　 　。（用、、表示）
13．（2024高二下·聊城月考）兩個實驗小組做“探究等溫情況下一定質量氣體的壓強與體積的關系”的實驗。
（1）第一個實驗小組的同學利用如圖甲所示的裝置探究氣體等溫變化的規律，注射器中密封了一定質量的氣體。
①實驗過程中，下列操作正確的是　 　。（填正確答案標號）
A．應該以較快的速度推拉柱塞來改變空氣柱的體積
B．實驗前應先利用天平測量出注射器、柱塞及壓力表的總質量
C．推拉柱塞時，手不可以握住整個注射器
D．實驗過程中要保證橡膠套的密閉性良好，以保證空氣柱的質量一定
②實驗時，緩慢推動活塞，注射器內氣體的體積逐漸減小。若實驗過程中環境溫度逐漸降低，測得多組空氣柱的壓強p和體積V的數據，則實驗得到的圖像應為下圖中的　 　。（填正確答案標號）
（2）第二個實驗小組的同學用氣體壓強傳感器做實驗，實驗裝置如圖乙所示。在操作規范、不漏氣的前提下，測得多組壓強p和體積V的數據并作出圖像，發現圖線不過坐標原點，如圖丙所示。造成這一結果的原因是　 ??；圖丙中的物理含義是　 　。
14．（2024高二下·湖北月考）某同學設計了如圖甲所示的實驗裝置來“探究等溫情況下一定質量氣體壓強與體積的關系”。注射器導熱性能良好，環境溫度恒定，用橡皮塞和柱塞在注射器內封閉一定質量的理想氣體。柱塞下方安裝一個鉤。實驗時，在鉤的下端依次掛上質量相同的鉤碼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，并依據柱塞（包括鉤）和鉤碼的質量求出對應氣體的壓強p。已知注射器空氣柱橫截面積為S，刻度全長為L，大氣壓為 p0，柱塞（包括鉤） 的質量為m0=100g，每個鉤碼的質量為 m=50g， 重力加速度為g。
（1）若在某次實驗中所掛鉤碼個數為 3，則平衡后空氣柱中的壓強為　 ?。ㄓ妙}目中已知量的符號表示）。
（2）該同學通過實驗數據得到如圖乙，由該圖像得到的結論是　 　。
（3）未掛鉤碼前，柱塞封閉的空氣柱長度為，壓強為，依次掛上鉤碼，當空氣柱長度為L時，所掛鉤碼有　 　個。
（4）另一同學也設計了相同的實驗方案完成了實驗。根據測量的數據，繪出圖像如圖丙所示。圖線的上端出現了一小段彎曲，可能是由于裝置氣密性不好導致氣體質量　 ?。ㄌ睢霸黾印被颉皽p小”），也可能是由于封閉氣體的溫度　 　（填“升高”或“降低”）
15．（2024高三下·石家莊模擬） 某同學利用如圖所示裝置做探究一定質量的理想氣體在溫度不變時壓強與體積關系的實驗。
步驟如下：
①將一個帶兩根細管的橡膠塞塞緊燒瓶的瓶口，封閉一定質量的氣體。其中，一根帶閥門的細管連通充滿水的注射器，另一根細管與壓強傳感器相連。
②將壓強傳感器連接數據采集器，數據采集器連接計算機。
③打開閥門，用手握住燒瓶，緩慢推動注射器活塞向燒瓶內注入一定量的水，然后關閉閥門。
④根據注射器刻度記錄注入燒瓶中水的體積V，并記錄此時氣體的壓強p。
⑤多次實驗，記錄多組數據，分析得出結論。
（1）該同學錯誤的操作步驟為　 　。
（2）正確進行實驗后，該同學根據實驗數據畫出的圖像如圖所示，其中的縱坐標為　 ?。ㄟx填“V”或“”），燒瓶的容積為　 　。（用圖中字母表示）
（3）另一同學重復實驗，計算了多組p與乘積，發現隨壓強p增大而變小，導致這個現象的原因可能為　 　。（寫出一個原因即可）
四、直擊高考 達成素養
（2024·上海真題）實驗是人類認識物質世界的宏觀性質與微觀結構的重要手段之一，也是物理學研究的重要方法。
16．通過“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗可推測油酸分子的直徑約為（　?。?br/>A．10-15m B．10-12m C．10-9m D．10-6m
17．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
18．（2023·山東）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，記錄氣體壓強和體積（等于注射器示數與塑料管容積之和），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．與成正比 B．與成正比
（2）若氣體被壓縮到，由圖乙可讀出封閉氣體壓強為　 ?。ūＡ?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，則在計算乘積時，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的增大而　 ?。ㄌ睢霸龃蟆被颉皽p小”）。
19．（2022·全國甲卷）
（1）一定量的理想氣體從狀態a變化到狀態b，其過程如 圖上從a到b的線段所示。在此過程中________。（填正確答案標號。）
A．氣體一直對外做功
B．氣體的內能一直增加
C．氣體一直從外界吸熱
D．氣體吸收的熱量等于其對外做的功
E．氣體吸收的熱量等于其內能的增加量
（2）如圖，容積均為 、缸壁可導熱的A、B兩汽缸放置在壓強為 、溫度為 的環境中；兩汽缸的底部通過細管連通，A汽缸的頂部通過開口C與外界相通：汽缸內的兩活塞將缸內氣體分成I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四部分，其中第II、Ⅲ部分的體積分別為 和 、環境壓強保持不變，不計活塞的質量和體積，忽略摩擦。
（i）將環境溫度緩慢升高，求B汽缸中的活塞剛到達汽缸底部時的溫度；
（ⅱ）將環境溫度緩慢改變至 ，然后用氣泵從開口C向汽缸內緩慢注入氣體，求A汽缸中的活塞到達汽缸底部后，B汽缸內第Ⅳ部分氣體的壓強。
答案解析部分
1．【答案】（1）C
（2）C
（3）B；D
（4）溫度保持不變，分子的平均動能一定；體積減小，分子的數密度增大，壓強增大
【知識點】理想氣體的實驗規律
【解析】【解答】（1）AD、本實驗條件是溫度不變，故推拉柱塞時，動作要慢，且不能用手握住注射器，故AD錯誤；
B、柱塞涂潤滑油主要是為了封閉氣體，保證氣體質量一定，故B錯誤；
C、玻璃管外側刻度均勻即可，具體刻度值對實驗結果的可靠性不會有影響，故C正確。
故答案為：C。
（2）壓力表測量的是注射器中氣體的壓強，同一位置各個方向的壓強大小處處相等，所以實驗過程中注射器沒有完全豎直對壓力的測量沒有影響。
故答案為：C。
（3）該同學做出的 圖像的圖線發生向下彎曲，造成該現象的原因可能是向外漏氣或將氣體壓向了柱塞內部的細管。
故答案為：BD。
（4）微觀上，壓強由分子平均動能和分子的數密度決定，則溫度保持不變，分子的平均動能一定，而體積減小，分子的數密度增大，故壓強增大，反之體積變大則壓強變小。
【分析】探究一定質量理想氣體在溫度不變時，壓強和體積的關系實驗需保證氣體的質量始終不變，封閉氣體的溫度不變。熟練實驗的原理及操作步驟和注意事項。壓力表測量的是注射器中氣體的壓強，同一位置各個方向的壓強大小處處相等。根據實驗原理確定圖像表達式，再結合表達式分析出現彎曲的可能原因。熟練掌握氣體壓強的微觀意義的解釋。
2．【答案】（1）充分的熱交換，保持封閉氣體的溫度不變
（2）
（3）；大氣壓強
【知識點】理想氣體的實驗規律
【解析】【解答】（1）由實驗原理可知，為了充分的熱交換，保持封閉氣體的溫度不變，每次氣體的狀態調整后，都要等一會兒再記錄數據；
（2）由玻意耳定律可知，即，整理得，以Δp為y軸，作出的函數圖線為直線，則x軸是；
（3）由可知，若圖像斜率為k，該直線的函數表達式是 ， 圖像縱軸截距的絕對值為p0即為大氣壓強。
【分析】（1）由實驗原理和操作步驟分析即可；
（2）由玻意耳定律結合題意分析得出結論；
（3）由玻意耳定律結合數學知識得出該直線的函數表達式和圖像縱軸截距的絕對值的物理含義。
3．【答案】（1）B；D；E
（2）開始時活塞位于a處，加熱后，汽缸中的氣體先經歷等容過程，直至活塞開始運動。設此時汽缸中氣體的溫度為T1，壓強為p1，根據查理定律有①根據力的平衡條件有②聯立①②式可得③
此后，汽缸中的氣體經歷等壓過程，直至活塞剛好到達b處，設此時汽缸中氣體的溫度為T2；活塞位于a處和b處時氣體的體積分別為V1和V2。根據蓋—呂薩克定律有
④式中
V1=SH⑤
V2=S（H+h）⑥
聯立③④⑤⑥式解得⑦
從開始加熱到活塞到達b處的過程中，汽缸中的氣體對外做的功為
⑧故本題答案是：
【知識點】共點力平衡條件的應用；熱力學第一定律（能量守恒定律）；功的計算；物體的內能；理想氣體的實驗規律
【解析】【解答】（1）ABCE、氣體的內能等于所有分子熱運動動能和分子之間勢能的總和，故AC錯，BE對；
D、根據熱力學第一定律 知道 ，改變內能的方式有做功和熱傳遞，所以體積發生變化時，內能可能不變，故D正確；
故選BDE
【分析】（1）根據內能的定義和熱力學第一定律分析解得。
（2）加熱后，汽缸中的氣體先經歷等容過程，根據查理定律及力的平衡條件得出T1的表達式，此后，汽缸中的氣體經歷等壓過程，直至活塞剛j好到達b處，根據根據蓋—呂薩克定律可得出此時汽缸內氣體的溫度T2，從開始緩慢加熱到活塞到達b處的過程中，由功的定義式可解得汽缸中的氣體對外做的功。
4．【答案】V0；W+△U
【知識點】熱力學第一定律（能量守恒定律）；理想氣體的實驗規律
【解析】【解答】解：氣體在狀態A時壓強為P0，體積為V0，溫度為T0；
氣體在狀態C時壓強為2P0，溫度為2T0，體積設為V，則由理想氣體狀態方程
可得： ，解得：V=V0
氣體從狀態A經狀態B變化到狀態C的過程中，應用熱力學第一定律△U=W+Q得
△U=﹣W+Q
所以Q=△U+W，即此過程氣體吸收的熱量為△U+W．
故答案為：V0，W+△U．
【分析】本題是結合圖像對氣體實驗定律和熱力學第一定律的考查。由圖像讀出P和T，代入理想氣體狀態方程即可求解體積。熱力學第一定律代入過程中要注意各物理量的正負號。
5．【答案】（1）C
（2）63.2
（3）b；氣體溫度升高
【知識點】理想氣體的實驗規律
【解析】【解答】（1）A、在活塞與注射器壁間涂適量的潤滑油作用是為了保證不漏氣，故A錯誤；
B、為保證氣體做等溫變化，不能用手握住注射器，故B錯誤；
C、緩慢推動活塞是為了保持封閉氣體溫度不變，故C正確；
D、改變活塞位置，需等穩定后再進行讀數，故D錯誤。
故答案為：C。
（2）設手機的體積為V0，氣體做等壓變化，則
解得手機的體積為
（3）由理想氣體方程得
整理得
手機的體積為
根據以上分析可知圖像的斜率為CT，則圖像的斜率增大的原因可能是氣體溫度升高。
【分析】進行該實驗時，需保證封閉氣體的質量不變，即不發生漏氣情況，在活塞與注射器壁間涂適量的潤滑油作用是為了保證不漏氣，操作時要盡量避免注射器內封閉氣體的溫度發生變化，確定封閉氣體體積與手機體積及容器體積的關系，再根據玻意耳定律進行解答，根據理想氣體狀態方程確定圖像的表達式，再根據圖像確定手機的體積，斜率變大，即可能氣體的溫度升高。
6．【答案】（1）B
（2）未考慮橡膠套內注射器細管的氣體體積
（3）
【知識點】理想氣體的實驗規律
【解析】【解答】（1）A、溫度計盡量靠近注射器空氣柱位置，以免溫度計和空氣柱存在溫差，故A錯誤；
B、柱塞上涂上潤滑油減小摩擦增強密封性，故B正確；
C、應該等充分熱交換后溫度計示數才能表示空氣柱溫度，故C錯誤。
故答案為：B。
（2）設橡膠塞內氣體體積為ΔV，則有
即
所以圖像不過原點的原因是未考慮橡膠塞內注射器細管的氣體體積。
（3）由（2）知
對柱塞及重物受力分析
解得
【分析】 探究一定質量的氣體等壓變化規律時需確定封閉氣體的質量不變，即不發生漏氣情況。待溫度穩定時，再讀出空氣柱的體積。根據理想氣體狀態方程確定故選的表達式，再結合圖像斜率的物理意義及活塞的平衡條件進行數據處理。
7．【答案】（1）壓強
（2）A；B
（3）D
（4）由于注射器與壓強傳感器連接部位的氣體體積導致的
【知識點】理想氣體的實驗規律
【解析】【解答】（1）氣體的壓強p是由圖中壓強傳感器測量得到；
（2）ABC.本實驗是“用DIS研究在溫度不變時，一定質量的氣體壓強與體積關系”，要保證氣體的溫度和質量不變，氣體質量的具體值不需要測量，AB符合題意，C不符合題意：
D.單位可以不用國際單位，D不符合題意。
故答案為：AB。
（3）A.實驗時注射器活塞與筒壁間的摩擦力不斷增大，不會影響氣壓與體積，A不符合題意；
B.若實驗時環境溫度升高，根據理想氣體狀態方程
可知pV會變大，B不符合題意；
C.封閉氣體的壓強與外界大氣壓無關，C不符合題意：
D.實驗時注射器的空氣向外發生了泄漏，根據理想氣體狀態方程
常數C與質量有關，若質量變小，則C減小，pV乘積減小，D符合題意。
故答案為：D。
（4）圖線與橫坐標的交點表示體積為0時壓強不為0，這種情況在實際中是不存在的，說明試管內的體積小于實際封閉氣體的體積，結合實驗器材可知，圖線不過原點是由于注射器與壓強傳感器連接部位的氣體體積導致的。
【分析】（1）由壓強傳感器讀出氣體的壓強；（2）根據實驗目的和實驗原理，分析本實驗的基本要求；（3）根據理想氣體狀態方程，分析造成pV乘積變小的可能原因；（4）注射器與壓強傳感器連接部位存在氣體體積。
8．【答案】（1）保持封閉氣體溫度不變
（2）b
（3）
（4）偏大
【知識點】氣體的等溫變化及玻意耳定律；理想氣體的實驗規律
【解析】【解答】（1）緩慢注入水銀，目的是保持封閉氣體溫度不變，如果緩慢注入，即使氣體瞬間會升高，但很快通過散熱，又會回到原來的溫度，因此是等溫變化。
（2）設玻璃管橫截面積為S，對封閉氣體，滿足玻意耳定律，有
即
結合圖像可知
則大氣壓強為bcmHg。
（3）某次實驗中，測得的h1=h0，由
可得
則此時封閉的氣柱長度為m。
（4）由
可知在第一次實驗中的環境溫度要比第二次實驗的環境溫度高，則第一次實驗得到的圖像的斜率相比第二次實驗得到的圖像的斜率偏大。
【分析】（1）實驗要保持等溫變化，如果快速注入，外界對氣體做功，氣體內能會增加，溫度會升高；
（2）等溫變化，根據玻意耳定律列式求解；
（3）將h1=h0代入表達式即可求解；
（4）結合理想氣體狀態方程可知溫度越高，圖像斜率越大。
9．【答案】直徑（填“橫截面積”也算對）；壓力表；緩慢；過原點的傾斜直線
【知識點】理想氣體的實驗規律
【解析】【解答】除了空氣柱長度外，為了得到空氣柱的體積還應測量柱塞的直徑或橫截面積；空氣柱的壓強可以 從與注射器內空氣柱相連的壓力表讀出；實驗為了保證溫度不發生變化，要緩慢的 把柱塞向下壓或向上拉來改變空氣柱的長度 ；根據可知利用實驗所得到的圖像為一條過原點的傾斜的直線。故答案為：直徑（橫截面積），壓力表，緩慢，過原點的傾斜直線。
【分析】根據 探究氣體等溫變化的規律 實驗的相關要求進行求解。
10．【答案】（1）BC；一定質量的理想氣體，溫度不變時，氣體的壓強與氣體的體積成反比；A
（2）1
【知識點】理想氣體的實驗規律
【解析】【解答】（1）①A、用橡皮帽堵住注射器的小孔，防止漏氣，不能保證氣體的溫度不變，A不符合題意；
B、在實驗操作過程中，緩慢移動活塞，使氣體與外界有充分的時間進行熱交換，有助于氣體的溫度不變，B符合題意；
C、實驗時，不要用手握注射器，能防止氣體與人體發生熱交換，有助于氣體的溫度不變，C符合題意。
故答案為：BC。
②可以得出結論：一定質量的理想氣體，溫度不變時，氣體的壓強與氣體的體積成反比；
③根據理想氣體狀態方程
解得
環境溫度T逐漸降低，圖像的斜率減小，圖線向下彎曲。
故答案為：A。
（2）設注射器中氣體的體積為V，軟管中氣體的體積為V0，根據玻意耳定律得
解得
根據圖像得
【分析】探究氣體等溫變化的規律實驗需要保證封閉氣體的質量不變，用橡皮帽堵住注射器的小孔是為防止漏氣，操作時注意盡量保證封閉氣體的溫度不變。根據理想氣體狀態方程確定圖像的函數表達式，繼而確定符合題意的圖像。 在使注射器內空氣體積逐漸減小的過程中，可視為抽氣模型，再結合玻意耳定律確定圖像的表達式，再根據圖象進行數據處理。
11．【答案】（1）A；D
（2）①
（3）
（4）
【知識點】理想氣體的實驗規律
【解析】【解答】（1） A.為保證封閉氣體的氣密性，應在活塞與注射器壁間涂上潤滑油，A符合題意；
BC.若快速推動活塞和用手握注射器再推拉活塞，都會使氣體溫度發生變化，與實驗要求的等溫條件不符，BC不符合題意；
D.注射器的橫截面不變，當刻度分布均勻時，可以用氣體的長度來間接表示體積，即可以不標注單位，D符合題意。
故答案為：AD。
（2）根據理想氣體狀態方程
C是與氣體質量有關的常數，可知當壓縮氣體過程中漏氣時，pV之積會變小，可知圖像為①。
（3）若軟管內氣體體積不可忽略，當注射器中的體積為時，實際氣體的總體積為，當趨向于無窮大時，即此時注射器中的氣體體積V趨向于0，此時氣體全部集中在軟管內，根據玻意耳定律有
解得
（4）根據玻意耳定律有
整理得
結合圖像的斜率和橫軸截距可得
，
解得
【分析】（1）根據實驗原理和注意事項分析；（2）根據理想氣體狀態方程，分析壓縮氣體過程中漏氣時，pV乘積的變化，得出對應圖線；（3）根據玻意耳定律分析判斷；（4）根據玻意耳定律推導的表達式，再結合圖像的斜率和縱軸截距求解綠豆的體積。
12．【答案】（1）A；D
（2）②
（3）B
（4）
【知識點】理想氣體的實驗規律
【解析】【解答】（1）為了保證一定質量的氣體進行等溫變化，實驗過程中應防止漏氣與溫度變化，為了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，A符合題意。為了避免溫度發生變化，實驗過程中應緩慢推拉柱塞，避免用手握住注射器，BC不符合題意。實驗只需要得到體積的變化關系即可，因此需要刻度尺刻度分布均勻，可以不標注單位，D符合題意。故答案為AD。
（2）壓縮時漏氣，氣體質量減小，相比與之前的氣體同等體積下氣體分數目減小，壓強減小，圖像中 ② 符合題意，故答案為 ② 。
（3）等溫變化的圖像為雙曲線的一只，且等溫線的對應溫度隨著圖像向右上方移動而增高，因此可判定圖丙中A到B過程中溫度先升高后降低且，B符合題意，故答案為B。
（4）由玻意爾定律：整理可得：，當時，，此時故答案為
【分析】探究氣體等溫變化的規律時，應注意保證實驗操作過程中氣體的質量與溫度不變；同時注意P-V圖與圖的區別與聯系；利用玻意爾定律對氣體壓強進行求解。
13．【答案】（1）CD；A
（2）膠管的容積不可忽略；連接壓強傳感器和注射器的膠管的容積
【知識點】理想氣體的實驗規律
【解析】 【解答】（1）①A、應該以較慢的速度推拉柱塞來改變空氣柱的體積，以避免操作動作過快使空氣柱的溫度發生改變，故A錯誤；
B、因壓強由壓力表測得，不是由平衡條件計算出的，所以實驗前不需要利用天平測量出注射器、柱塞及壓力表的總質量，故B錯誤；
C、實驗過程中手不能握住注射器前端，以免改變空氣柱的溫度，使氣體發生的不是等溫變化，故C正確；
D、實驗過程中要保證橡膠套的密閉性良好，以保證空氣柱的質量一定，故D正確。
故答案為：CD。
②根據理想氣體狀態方程
可得
可知隨著環境溫度逐漸降低， 圖像的斜率會逐漸減小，故A符合題意。
（2）根據玻意耳定律得
解得
造成這一結果的原因是膠管的容積不可忽略；圖丙中V0的物理含義是連接壓強傳感器和注射器的膠管的容積。
【分析】探究等溫情況下一定質量氣體的壓強與體積的關系實驗需要確定封閉氣體的質量不變，封閉氣體的溫度不變。熟練掌握操作中的注意事項及操作步驟。根據理想氣體狀態方程確定圖像的函數表達式，再結合題意確定符合題意的圖像。圖像不過原點即實際氣體體積大于計算所用體積，即膠管中還存在氣體。
14．【答案】（1）
（2）在溫度不變的情況下，一定質量封閉氣體的壓強與體積成反比（或者在溫度不變的情況下，一定質量封閉氣體的壓強與體積的倒數成正比）
（3）1
（4）減小；降低
【知識點】理想氣體的實驗規律
【解析】【解答】（1）若在某次實驗中所掛鉤碼個數為3，由平衡得
得平衡后空氣柱中的壓強為
（2）圖像為傾斜直線，說明在等溫情況下，一定質量封閉氣體的壓強與體積成反比。（或者溫度不變的情況下，一定質量封閉氣體的壓強與體積的倒數成正比）。
（3）未掛鉤碼時，根據平衡條件
由等溫變化
又
得所掛鉤碼個數為
解得
（4）根據
可得
圖像的斜率表示CT，圖像斜率變小，則即可能是由于裝置氣密性不好導致氣體質量減小，也可能是由于封閉氣體的溫度降低。
【分析】對柱塞和鉤碼構成的整體為研究對象，根據平衡條件確定平衡后空氣柱的壓強。根據理想氣體狀態方程確定圖像為直線時的結論。根據平衡條件確定掛鉤碼前后封閉氣體的壓強，再根據玻意耳定律確定所掛鉤碼的數量。根據理想氣體狀態方程確定圖像斜率的物理意義，再根據圖像斜率的變化情況確定產生該情況的可能原因。
15．【答案】（1）③
（2）；
（3）燒瓶密封不嚴有漏氣
【知識點】理想氣體的實驗規律
【解析】【解答】（1）探究理想氣體溫度不變時壓強與體積關系，實驗過程，用手握住燒瓶（步驟③）會導致容器的溫度發生變化，會影響實驗，所以是錯誤的操作。
（2）設燒瓶容積為V0，由波意耳定律有
得
所以圖線的縱坐標是V，圖線的縱截距為容器的體積，有
（3）p(V0-V) 這個乘積與物質的量有關，與氣體溫度有關，實驗中發現p(V0-V)乘積變小，有可能是實驗過程中溫度降低或者燒瓶密封不嚴有漏氣導致的。
【分析】探究理想氣體溫度不變時壓強與體積關系時應控制燒瓶內封閉氣體的溫度不變。根據玻意耳定律確定圖像的函數表達式，繼而確定圖像的橫軸坐標，并根據圖像進行數據處理。根據實驗要求及實驗原理分析出現實驗誤差的原因。
【答案】16．C
17．A；D
【知識點】用油膜法估測油酸分子的大?。焕硐霘怏w的實驗規律
【解析】【分析】（1）根據油膜法測定分子直徑的實驗原理和分子間平衡位置的距離分析作答；
（2）①注射器內的氣體作等壓變化，根據蓋-呂薩克定律，結合圖像分析作答；
②根據實驗原理逐項分析作答。
16．分子間平衡距離指分子間引力與斥力分子間平衡位置的距離r0＝10 10m，在“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗中，把油酸分子看作緊密排列的球形模型，油膜的厚度等于分子的直徑，分子之間表現為引力，分子間距離略大于平衡位置的距離，因此油酸分子直徑的數量級為10-9m，故ABD錯誤，C正確。
故選：C。
17．①注射器內的氣體作等壓變化，根據蓋-呂薩克定律
即V=CT
因此V-T圖像是過原點的傾斜直線，故A正確，BCD 錯誤。
故選：A。
②AD.根據實驗原理，本實驗探究的是氣體的體積隨溫度變化的關系，為了減小誤差，測量過程中保持水面高于活塞下端，使整個氣體均勻受熱；實驗過程溫度的記錄，無需從實驗前開始，只需要記錄實驗中的多組數據即可，故A錯誤，D正確；
B.氣體始終作等壓變化，無需記錄大氣壓，故B錯誤；
C.實驗過程中，氣體的溫度是不斷變化的，不能待溫度讀數完全穩定后才記錄數據，故C錯誤。
故選：D。
18．【答案】（1）B
（2）2.04 × 105
（3）增大
【知識點】理想氣體的實驗規律
【解析】【解答】（1）由圖乙可知，在溫度不變的條件下， 一定質量的氣體的壓強p和體積的倒數成正比，和體積V成反比，A不符合題意，B符合題意；
故答案為：B；
（2）氣體被壓縮到10.0mL時，體積的倒數，由圖乙可知，壓強；
（3）設測量出的注射器示數為V，則準確的表達式應為，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為，是塑料管容積，為定值，所以隨著壓強的增大，增大。
【分析】（1）由圖象進行分析，明確壓強p和體積V之間的關系；（2）求出的值，再根據圖乙讀出壓強的值；（3）明確該同學的計算結果與同組正確記錄數據同學的計算結果之差的表達式，再結合壓強變化得出該差值的變化。
19．【答案】（1）B；C；E
（2）（i） 由于環境溫度緩慢升高時，所以Ⅳ中氣體壓強不變，
氣體初狀態的溫度為，體積為，氣體末狀態的溫度為，體積為，
根據解得 ；
（ⅱ）對Ⅳ中氣體根據理想氣體方程可得，
對ⅡⅢ中氣體根據理想氣體方程可得，
聯立兩式解得
【知識點】熱力學第一定律（能量守恒定律）；理想氣體的實驗規律
【解析】【解答】(1)根據題圖可知，氣體從狀態a變化到狀態b 的過程中，體積大小不變，所以氣體不做功，p增大，T也增大，故氣體內能增大，所以該過程中氣體一直從外界吸熱，且氣體吸收熱量等于氣體內能的增加量，故AD錯誤，BCE正確，故選BCE ；
【分析】(1)首先根據題圖分析，從a到b過程中氣體的參量變化情況，根據狀態變化分析內能變化情況，最后判斷氣體吸放熱情況；
(2)（i）根據題意可判斷Ⅳ中氣體壓強不變，根據等壓變化，列出方程即可求出氣體的溫度；
（ⅱ）首先對Ⅳ中氣體分析，然后對Ⅱ和Ⅲ中氣體分析，聯立兩式即可求出此時壓強的大小。
1 / 1熱學專題實驗——《探究氣體的實驗規律》專項提升
一、典型例題 方法賞析
1．（2024高二下·貴陽月考）小董同學用如圖甲示的裝置來研究“一定質量理想氣體在溫度不變時，壓強和體積的關系”，其中，柱塞內部有一個管道把柱塞上部的壓力表和柱塞底部以下的氣體連通以讀取氣體壓強。
甲 乙
（1）關于本實驗的下列說法正確的是____。
A．推拉柱塞時動作要快以避免氣體與外界發生充足的熱量交換
B．柱塞涂潤滑油主要是為了減小摩擦
C．注射器外側刻度尺的刻度均勻但并未標單位，這對實驗結果的可靠性不會有影響
D．用手握住注射器推拉柱塞以使裝置更加穩定
（2）在實驗過程中注射器沒有完全豎直而是略微傾斜，則壓力表讀數____。
A．偏大 B．偏小 C．沒有影響
（3）小董同學把測得的實驗數據列表分析，做出的圖像如圖乙所示，圖線發生了明顯的彎曲，造成圖像彎曲的原因可能是____。
A．柱塞與筒壁間的摩擦力越來越大
B．柱塞中部連通所封閉的氣體與壓力表的細管體積不可忽略
C．外界大氣壓強發生了變化
D．注射器的氣密性不好
（4）在溫度不變的情況下，得到壓強p與體積V成反比的結論，你對這一結論的微觀解釋是　 　。
【答案】（1）C
（2）C
（3）B；D
（4）溫度保持不變，分子的平均動能一定；體積減小，分子的數密度增大，壓強增大
【知識點】理想氣體的實驗規律
【解析】【解答】（1）AD、本實驗條件是溫度不變，故推拉柱塞時，動作要慢，且不能用手握住注射器，故AD錯誤；
B、柱塞涂潤滑油主要是為了封閉氣體，保證氣體質量一定，故B錯誤；
C、玻璃管外側刻度均勻即可，具體刻度值對實驗結果的可靠性不會有影響，故C正確。
故答案為：C。
（2）壓力表測量的是注射器中氣體的壓強，同一位置各個方向的壓強大小處處相等，所以實驗過程中注射器沒有完全豎直對壓力的測量沒有影響。
故答案為：C。
（3）該同學做出的 圖像的圖線發生向下彎曲，造成該現象的原因可能是向外漏氣或將氣體壓向了柱塞內部的細管。
故答案為：BD。
（4）微觀上，壓強由分子平均動能和分子的數密度決定，則溫度保持不變，分子的平均動能一定，而體積減小，分子的數密度增大，故壓強增大，反之體積變大則壓強變小。
【分析】探究一定質量理想氣體在溫度不變時，壓強和體積的關系實驗需保證氣體的質量始終不變，封閉氣體的溫度不變。熟練實驗的原理及操作步驟和注意事項。壓力表測量的是注射器中氣體的壓強，同一位置各個方向的壓強大小處處相等。根據實驗原理確定圖像表達式，再結合表達式分析出現彎曲的可能原因。熟練掌握氣體壓強的微觀意義的解釋。
2．（2023高二下·永勝期末）某小組利用如圖所示裝置研究“一定質量氣體溫度不變時，壓強與體積的關系”，圖中裝置1為壓強傳感器，裝置2為數據采集器．帶刻度的注射器內封閉了一定質量的氣體，推動活塞可以改變氣體體積V，實驗所用測量壓強的裝置較特殊，測量的是注射器內部氣體和外部大氣(壓強為p0)的壓強差Δp，在多次改變體積后，得到如下數據：
0 0.11 0.25 0.43 0.67
V/mL 10 9 8 7 6
（1）每次氣體的狀態調整后，都要等一會兒再記錄數據，這是為了　 ?。?br/>（2）研究小組基于數據，以Δp為y軸，作出的函數圖線為直線，則x軸是　 ?。?br/>（3）若圖像斜率為k，該直線的函數表達式是　 　，圖像縱軸截距的絕對值的物理含義是　 ?。?br/>【答案】（1）充分的熱交換，保持封閉氣體的溫度不變
（2）
（3）；大氣壓強
【知識點】理想氣體的實驗規律
【解析】【解答】（1）由實驗原理可知，為了充分的熱交換，保持封閉氣體的溫度不變，每次氣體的狀態調整后，都要等一會兒再記錄數據；
（2）由玻意耳定律可知，即，整理得，以Δp為y軸，作出的函數圖線為直線，則x軸是；
（3）由可知，若圖像斜率為k，該直線的函數表達式是 ， 圖像縱軸截距的絕對值為p0即為大氣壓強。
【分析】（1）由實驗原理和操作步驟分析即可；
（2）由玻意耳定律結合題意分析得出結論；
（3）由玻意耳定律結合數學知識得出該直線的函數表達式和圖像縱軸截距的絕對值的物理含義。
3．（2018·全國Ⅱ卷）（1）對于實際的氣體，下列說法正確的是_________
A．氣體的內能包括氣體分子的重力勢能
B．氣體的內能包括氣體分子之間相互作用的勢能
C．氣體的內能包括氣體整體運動動的動能
D．氣體的體積變化時，其內能可能不變
E．氣體的內能包括氣體分子熱運動的動能
（2）如圖，一豎直放置的汽缸上端開口．汽缸壁內有卡口a和b，a、b間
距為h．a距缸底的高度為H：活塞只能在a、b間移動，其下方密封有一定質量的
理想氣體。已知活塞質量從為m，面積為S．厚度可忽略：活塞和汽缸壁均絕熱，不計它們之間的摩擦．開始時活塞處于靜止狀態．上，下方氣體壓強均為P0，溫度均為T0，現用
電熱絲緩慢加熱汽缸中的氣體，直至活塞到達b處。求此時汽缸內氣體的溫度以及在此過程中氣體對外所做的功。重力加速度大小為g.
【答案】（1）B；D；E
（2）開始時活塞位于a處，加熱后，汽缸中的氣體先經歷等容過程，直至活塞開始運動。設此時汽缸中氣體的溫度為T1，壓強為p1，根據查理定律有①根據力的平衡條件有②聯立①②式可得③
此后，汽缸中的氣體經歷等壓過程，直至活塞剛好到達b處，設此時汽缸中氣體的溫度為T2；活塞位于a處和b處時氣體的體積分別為V1和V2。根據蓋—呂薩克定律有
④式中
V1=SH⑤
V2=S（H+h）⑥
聯立③④⑤⑥式解得⑦
從開始加熱到活塞到達b處的過程中，汽缸中的氣體對外做的功為
⑧故本題答案是：
【知識點】共點力平衡條件的應用；熱力學第一定律（能量守恒定律）；功的計算；物體的內能；理想氣體的實驗規律
【解析】【解答】（1）ABCE、氣體的內能等于所有分子熱運動動能和分子之間勢能的總和，故AC錯，BE對；
D、根據熱力學第一定律 知道 ，改變內能的方式有做功和熱傳遞，所以體積發生變化時，內能可能不變，故D正確；
故選BDE
【分析】（1）根據內能的定義和熱力學第一定律分析解得。
（2）加熱后，汽缸中的氣體先經歷等容過程，根據查理定律及力的平衡條件得出T1的表達式，此后，汽缸中的氣體經歷等壓過程，直至活塞剛j好到達b處，根據根據蓋—呂薩克定律可得出此時汽缸內氣體的溫度T2，從開始緩慢加熱到活塞到達b處的過程中，由功的定義式可解得汽缸中的氣體對外做的功。
4．（2017高二下·呼圖壁期末）一定質量的理想氣體壓強p與熱力學溫度T的關系圖象如圖，AB、BC分別與p軸、T軸平行，氣體在狀態A時體積為V0，則在狀態C時的體積為　 ??；從狀態A經狀態B變化到狀態C的過程中，氣體對外界做功為W，內能增加了△U，則此過程中該氣體吸收的熱量為　 　．
【答案】V0；W+△U
【知識點】熱力學第一定律（能量守恒定律）；理想氣體的實驗規律
【解析】【解答】解：氣體在狀態A時壓強為P0，體積為V0，溫度為T0；
氣體在狀態C時壓強為2P0，溫度為2T0，體積設為V，則由理想氣體狀態方程
可得： ，解得：V=V0
氣體從狀態A經狀態B變化到狀態C的過程中，應用熱力學第一定律△U=W+Q得
△U=﹣W+Q
所以Q=△U+W，即此過程氣體吸收的熱量為△U+W．
故答案為：V0，W+△U．
【分析】本題是結合圖像對氣體實驗定律和熱力學第一定律的考查。由圖像讀出P和T，代入理想氣體狀態方程即可求解體積。熱力學第一定律代入過程中要注意各物理量的正負號。
5．（2024高二下·河北月考） Phyphox、是一款利用Android手機傳感器來進行物理實驗的手機應用軟件，它能獲取手機上的多種傳感器原始數據。兩位同學利用該軟件來測量手機的體積，如圖甲所示，將一個可以測量氣體壓強的手機封閉在注射器中，記錄活塞在不同位置時注射器的示數和封閉氣體的壓強。
（1）關于該實驗的操作，下列說法中正確的是____。
A．在活塞上涂抹潤滑油只是為了減小摩擦
B．為了穩定推動活塞，需要用手握住注射器
C．緩慢推動活塞是為了保持封閉氣體溫度不變
D．改變活塞位置后可立即進行讀數
（2）下表是某一位同學測量的兩組實驗數據，由此可知手機的體積為　 ??；（結果保留一位小數）
序號 V（mL） p（kPa）
1 530 1033.0
2 500 1104.0
（3）另一位同學測出多組數據后畫出圖像（如圖乙所示），其截距為b，直線部分的斜率為k，則手機的體積為　 　，體積增大到一定值后，圖線開始偏離直線，原因可能是　 　。
【答案】（1）C
（2）63.2
（3）b；氣體溫度升高
【知識點】理想氣體的實驗規律
【解析】【解答】（1）A、在活塞與注射器壁間涂適量的潤滑油作用是為了保證不漏氣，故A錯誤；
B、為保證氣體做等溫變化，不能用手握住注射器，故B錯誤；
C、緩慢推動活塞是為了保持封閉氣體溫度不變，故C正確；
D、改變活塞位置，需等穩定后再進行讀數，故D錯誤。
故答案為：C。
（2）設手機的體積為V0，氣體做等壓變化，則
解得手機的體積為
（3）由理想氣體方程得
整理得
手機的體積為
根據以上分析可知圖像的斜率為CT，則圖像的斜率增大的原因可能是氣體溫度升高。
【分析】進行該實驗時，需保證封閉氣體的質量不變，即不發生漏氣情況，在活塞與注射器壁間涂適量的潤滑油作用是為了保證不漏氣，操作時要盡量避免注射器內封閉氣體的溫度發生變化，確定封閉氣體體積與手機體積及容器體積的關系，再根據玻意耳定律進行解答，根據理想氣體狀態方程確定圖像的表達式，再根據圖像確定手機的體積，斜率變大，即可能氣體的溫度升高。
6．（2024高三下·安徽模擬） 學校物理小組的同學們利用如圖甲所示的實驗裝置探究一定質量的氣體等壓變化規律。注射器豎直固定在鐵架臺上，其中密封了一定質量的氣體，柱塞上固定一重物，被密封的空氣柱浸沒在燒杯的液體中，液體中放置有溫度計（圖中未標出）。忽略柱塞與注射器之間的摩擦，通過改變燒杯內液體溫度讀取多組溫度、體積數值，并作體積-溫度圖像。
（1）下列說法正確的是____（填選項字母）。
A．溫度計位置應盡量遠離空氣柱
B．柱塞上應涂上潤滑油
C．每次改變燒杯中液體的溫度時，應立即讀出空氣柱的體積
（2）某同學作出體積-熱力學溫標圖像如圖乙所示，圖像不過原點的原因可能是　 　。
（3）保持密封空氣柱質量不變，改變重物質量，通過兩次實驗作出體積-熱力學溫標圖像得到兩條直線如圖丙所示。若兩條直線斜率分別為、，兩次重物及柱塞的總質量分別為、，柱塞橫截面積為S，重力加速度為g，則大氣壓強可表示為　 ?。ㄊ褂妙}中所給字母表示）。
【答案】（1）B
（2）未考慮橡膠套內注射器細管的氣體體積
（3）
【知識點】理想氣體的實驗規律
【解析】【解答】（1）A、溫度計盡量靠近注射器空氣柱位置，以免溫度計和空氣柱存在溫差，故A錯誤；
B、柱塞上涂上潤滑油減小摩擦增強密封性，故B正確；
C、應該等充分熱交換后溫度計示數才能表示空氣柱溫度，故C錯誤。
故答案為：B。
（2）設橡膠塞內氣體體積為ΔV，則有
即
所以圖像不過原點的原因是未考慮橡膠塞內注射器細管的氣體體積。
（3）由（2）知
對柱塞及重物受力分析
解得
【分析】 探究一定質量的氣體等壓變化規律時需確定封閉氣體的質量不變，即不發生漏氣情況。待溫度穩定時，再讀出空氣柱的體積。根據理想氣體狀態方程確定故選的表達式，再結合圖像斜率的物理意義及活塞的平衡條件進行數據處理。
二、夯實基礎 提升能力
7．（2024高二下·大名月考）請回答下列有關“用DIS研究在溫度不變時，一定質量的氣體壓強與體積關系”實驗的問題．
（1）如圖所示，用一個帶有刻度的注射器及DIS實驗系統來探究氣體的壓強與體積關系．實驗中氣體的質量保持不變，氣體的體積V直接讀出，氣體的壓強p是由圖中　 ?。▔毫Α簭?、溫度）傳感器測量得到．
（2）完成本實驗的基本要求是____．
A．在等溫條件下操作
B．封閉氣體的容器密封良好
C．必須弄清所封閉氣體的質量
D．氣體的壓強和體積必須用國際單位
（3）甲同學在做本實驗時，緩慢推動活塞，使注射器內空氣柱體積減小，且數值越來越小，造成這一現象的原因可能是____．
A．實驗時注射器活塞與筒壁間的摩擦力不斷增大
B．實驗時環境溫度增大了
C．實驗時外界大氣壓強發生了變化
D．實驗時注射器內的空氣向外發生了泄漏
（4）乙同學實驗數據用圖像處理，但如圖所示的圖線不過原點，則造成這一現象的原因可能是　 ?。?br/>【答案】（1）壓強
（2）A；B
（3）D
（4）由于注射器與壓強傳感器連接部位的氣體體積導致的
【知識點】理想氣體的實驗規律
【解析】【解答】（1）氣體的壓強p是由圖中壓強傳感器測量得到；
（2）ABC.本實驗是“用DIS研究在溫度不變時，一定質量的氣體壓強與體積關系”，要保證氣體的溫度和質量不變，氣體質量的具體值不需要測量，AB符合題意，C不符合題意：
D.單位可以不用國際單位，D不符合題意。
故答案為：AB。
（3）A.實驗時注射器活塞與筒壁間的摩擦力不斷增大，不會影響氣壓與體積，A不符合題意；
B.若實驗時環境溫度升高，根據理想氣體狀態方程
可知pV會變大，B不符合題意；
C.封閉氣體的壓強與外界大氣壓無關，C不符合題意：
D.實驗時注射器的空氣向外發生了泄漏，根據理想氣體狀態方程
常數C與質量有關，若質量變小，則C減小，pV乘積減小，D符合題意。
故答案為：D。
（4）圖線與橫坐標的交點表示體積為0時壓強不為0，這種情況在實際中是不存在的，說明試管內的體積小于實際封閉氣體的體積，結合實驗器材可知，圖線不過原點是由于注射器與壓強傳感器連接部位的氣體體積導致的。
【分析】（1）由壓強傳感器讀出氣體的壓強；（2）根據實驗目的和實驗原理，分析本實驗的基本要求；（3）根據理想氣體狀態方程，分析造成pV乘積變小的可能原因；（4）注射器與壓強傳感器連接部位存在氣體體積。
8．（2024高二下·寧陽月考） 某實驗小組利用圖甲所示裝置進行“探究氣體的等溫變化規律”實驗，通過向豎直放置的U型玻璃管開口端多次注入水銀改變氣體的狀態，每次緩慢注入水銀后，均測量U型玻璃管兩端液面的高度差h1（cm）以及封閉的氣柱的長度h2（m）。一次實驗中，該小組通過多次測量記錄多組h1和的h2數據，然后以h1為縱坐標、以為橫坐標作出圖像如圖乙所示，已知圖像的斜率為k，圖像與縱軸的截距為-b。
（1）實驗中，每次注入水銀時都需要緩慢注入，其目的是　 　；
（2）根據上述條件可知，大氣壓強為　 　cmHg（用所給的字母表示）；
（3）某次實驗中，測得的h1=h0，則此時封閉的氣柱長度為　 　m（用所給的字母表示）；
（4）該小組先后進行了兩次實驗，兩次實驗中封閉的氣體質量相同，但在第一次實驗中的環境溫度要比第二次實驗的環境溫度高，則第一次實驗得到的圖像的斜率相比第二次實驗得到的圖像的斜率　 　（選填“偏大”、“不變”或“偏小”）。
【答案】（1）保持封閉氣體溫度不變
（2）b
（3）
（4）偏大
【知識點】氣體的等溫變化及玻意耳定律；理想氣體的實驗規律
【解析】【解答】（1）緩慢注入水銀，目的是保持封閉氣體溫度不變，如果緩慢注入，即使氣體瞬間會升高，但很快通過散熱，又會回到原來的溫度，因此是等溫變化。
（2）設玻璃管橫截面積為S，對封閉氣體，滿足玻意耳定律，有
即
結合圖像可知
則大氣壓強為bcmHg。
（3）某次實驗中，測得的h1=h0，由
可得
則此時封閉的氣柱長度為m。
（4）由
可知在第一次實驗中的環境溫度要比第二次實驗的環境溫度高，則第一次實驗得到的圖像的斜率相比第二次實驗得到的圖像的斜率偏大。
【分析】（1）實驗要保持等溫變化，如果快速注入，外界對氣體做功，氣體內能會增加，溫度會升高；
（2）等溫變化，根據玻意耳定律列式求解；
（3）將h1=h0代入表達式即可求解；
（4）結合理想氣體狀態方程可知溫度越高，圖像斜率越大。
9．（2024高二下·中山）在“探究氣體等溫變化的規律“實驗中，所用的實驗裝置如圖所示，空氣柱的長度l可以通過刻度尺讀取，為了得到空氣柱的體積還應測量柱塞的　 　?？諝庵膲簭娍梢詮呐c注射器內空氣柱相連的　 　讀取。實驗中要　 　地把柱塞向下壓或向上拉來改變空氣柱的長度，利用實驗獲得的數據做出的圖像為一條　 　。
【答案】直徑（填“橫截面積”也算對）；壓力表；緩慢；過原點的傾斜直線
【知識點】理想氣體的實驗規律
【解析】【解答】除了空氣柱長度外，為了得到空氣柱的體積還應測量柱塞的直徑或橫截面積；空氣柱的壓強可以 從與注射器內空氣柱相連的壓力表讀出；實驗為了保證溫度不發生變化，要緩慢的 把柱塞向下壓或向上拉來改變空氣柱的長度 ；根據可知利用實驗所得到的圖像為一條過原點的傾斜的直線。故答案為：直徑（橫截面積），壓力表，緩慢，過原點的傾斜直線。
【分析】根據 探究氣體等溫變化的規律 實驗的相關要求進行求解。
10．（2024高二下·唐山月考） 在某次物理實驗設計大賽活動中，要求自選器材，完成“探究氣體等溫變化的規律”實驗。
（1）甲實驗小組利用如圖所示的裝置，在注射器中密封了一定質量的氣體；
①在實驗操作過程中，以下措施有助于滿足實驗恒溫條件的是　 　。
A．用橡皮帽堵住注射器的小孔
B．移動活塞要緩慢
C．實驗時，不要用手握注射器
②實驗小組根據實驗數據，做出的圖像是一條過坐標原點的傾斜直線，可以得出結論：一定質量的氣體，　 　；
③實驗時，緩慢推動活塞，注射器內空氣體積逐漸減小，該過程中發現，環境溫度逐漸降低，則實驗得到的圖像應是　 　。
A． B． C． D．
（2）乙實驗小組利用如圖所示的DIS裝置探究氣體等溫變化的規律，緩慢推動活塞，在使注射器內空氣體積逐漸減小的過程中，多次從注射器的刻度上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，計算機根據實驗數據繪制如圖所示的關系圖像。根據圖像可知，軟管中氣體的體積為　 　mL。
【答案】（1）BC；一定質量的理想氣體，溫度不變時，氣體的壓強與氣體的體積成反比；A
（2）1
【知識點】理想氣體的實驗規律
【解析】【解答】（1）①A、用橡皮帽堵住注射器的小孔，防止漏氣，不能保證氣體的溫度不變，A不符合題意；
B、在實驗操作過程中，緩慢移動活塞，使氣體與外界有充分的時間進行熱交換，有助于氣體的溫度不變，B符合題意；
C、實驗時，不要用手握注射器，能防止氣體與人體發生熱交換，有助于氣體的溫度不變，C符合題意。
故答案為：BC。
②可以得出結論：一定質量的理想氣體，溫度不變時，氣體的壓強與氣體的體積成反比；
③根據理想氣體狀態方程
解得
環境溫度T逐漸降低，圖像的斜率減小，圖線向下彎曲。
故答案為：A。
（2）設注射器中氣體的體積為V，軟管中氣體的體積為V0，根據玻意耳定律得
解得
根據圖像得
【分析】探究氣體等溫變化的規律實驗需要保證封閉氣體的質量不變，用橡皮帽堵住注射器的小孔是為防止漏氣，操作時注意盡量保證封閉氣體的溫度不變。根據理想氣體狀態方程確定圖像的函數表達式，繼而確定符合題意的圖像。 在使注射器內空氣體積逐漸減小的過程中，可視為抽氣模型，再結合玻意耳定律確定圖像的表達式，再根據圖象進行數據處理。
三、思維提升 創新應用
11．（2024高二下·宜豐月考） 某同學用圖甲所示實驗裝置探究一定質量的氣體等溫變化的規律。將注射器活塞移動到體積最大的位置時，接上軟管和壓強傳感器，記錄此時壓強傳感器的壓強為和注射器上的體積為，然后壓縮氣體，記錄多組壓強p和體積V的值。
（1）關于該實驗下列說法正確的是____。
A．為保證封閉氣體的氣密性，應在活塞與注射器壁間涂上潤滑油
B．推拉活塞時，動作要快，以免氣體進入或漏出
C．為方便推拉活塞，應用手握注射器再推拉活塞
D．注射器旁的刻度尺只要刻度分布均勻即可，可以不標注單位
（2）實驗中，若軟管內氣體體積可忽略，在壓縮氣體過程中漏氣，則用上述方法作出的圖線應為圖乙中的　 　（選填“①”或“②”）。
（3）若軟管內氣體體積不可忽略，作出圖像是一條曲線，如圖丙所示。試用玻意耳定律分析，該曲線的漸近線（圖中的虛線）的壓強是　 　。（用、、表示）
（4）在（3）中，該同學找來一些綠豆將其裝入上述裝置中的注射器內，按照正確的實驗操作，移動活塞，多次記錄注射器上的體積刻度V和壓強傳感器讀數p，作出圖線如圖丁所示，由此可測出這些綠豆的體積　 　。（已知物理量有、a、b）
【答案】（1）A；D
（2）①
（3）
（4）
【知識點】理想氣體的實驗規律
【解析】【解答】（1） A.為保證封閉氣體的氣密性，應在活塞與注射器壁間涂上潤滑油，A符合題意；
BC.若快速推動活塞和用手握注射器再推拉活塞，都會使氣體溫度發生變化，與實驗要求的等溫條件不符，BC不符合題意；
D.注射器的橫截面不變，當刻度分布均勻時，可以用氣體的長度來間接表示體積，即可以不標注單位，D符合題意。
故答案為：AD。
（2）根據理想氣體狀態方程
C是與氣體質量有關的常數，可知當壓縮氣體過程中漏氣時，pV之積會變小，可知圖像為①。
（3）若軟管內氣體體積不可忽略，當注射器中的體積為時，實際氣體的總體積為，當趨向于無窮大時，即此時注射器中的氣體體積V趨向于0，此時氣體全部集中在軟管內，根據玻意耳定律有
解得
（4）根據玻意耳定律有
整理得
結合圖像的斜率和橫軸截距可得
，
解得
【分析】（1）根據實驗原理和注意事項分析；（2）根據理想氣體狀態方程，分析壓縮氣體過程中漏氣時，pV乘積的變化，得出對應圖線；（3）根據玻意耳定律分析判斷；（4）根據玻意耳定律推導的表達式，再結合圖像的斜率和縱軸截距求解綠豆的體積。
12．（2024高二下·南昌月考）用圖甲所示探究氣體等溫變化的規律。
（1）關于該實驗下列說法正確的是____。
A．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
B．應快速推拉柱塞
C．為方便推拉柱塞，應用手握注射器再推拉柱塞
D．注射器旁的刻度尺只要刻度分布均勻即可，可以不標注單位
（2）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，以p為縱坐標，以為橫坐標在坐標系中描點作圖。小明所在的小組壓縮氣體時漏氣，則用上述方法作出的圖線應為圖乙中的　 ?。ㄟx填“①”或“②”）．
（3）為更準確地測出氣體的壓強，小華用壓強傳感器和注射器相連，得到某次實驗的圖如圖丙所示，究其原因，是溫度發生了怎樣的變化____
A．一直下降 B．先上升后下降
C．先下降后上升 D．一直上升
（4）某同學將注射器活塞移動到體積適中的位置時，接上軟管和壓強傳感器，通過DIS系統記錄下此時的體積與壓強，然后記錄5組數據，作圖。在軟管內氣體體積不可忽略時，圖像為雙曲線，試用玻意耳定律分析，該雙曲線的漸近線（圖中的虛線）方程是p=　 　。（用、、表示）
【答案】（1）A；D
（2）②
（3）B
（4）
【知識點】理想氣體的實驗規律
【解析】【解答】（1）為了保證一定質量的氣體進行等溫變化，實驗過程中應防止漏氣與溫度變化，為了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，A符合題意。為了避免溫度發生變化，實驗過程中應緩慢推拉柱塞，避免用手握住注射器，BC不符合題意。實驗只需要得到體積的變化關系即可，因此需要刻度尺刻度分布均勻，可以不標注單位，D符合題意。故答案為AD。
（2）壓縮時漏氣，氣體質量減小，相比與之前的氣體同等體積下氣體分數目減小，壓強減小，圖像中 ② 符合題意，故答案為 ② 。
（3）等溫變化的圖像為雙曲線的一只，且等溫線的對應溫度隨著圖像向右上方移動而增高，因此可判定圖丙中A到B過程中溫度先升高后降低且，B符合題意，故答案為B。
（4）由玻意爾定律：整理可得：，當時，，此時故答案為
【分析】探究氣體等溫變化的規律時，應注意保證實驗操作過程中氣體的質量與溫度不變；同時注意P-V圖與圖的區別與聯系；利用玻意爾定律對氣體壓強進行求解。
13．（2024高二下·聊城月考）兩個實驗小組做“探究等溫情況下一定質量氣體的壓強與體積的關系”的實驗。
（1）第一個實驗小組的同學利用如圖甲所示的裝置探究氣體等溫變化的規律，注射器中密封了一定質量的氣體。
①實驗過程中，下列操作正確的是　 　。（填正確答案標號）
A．應該以較快的速度推拉柱塞來改變空氣柱的體積
B．實驗前應先利用天平測量出注射器、柱塞及壓力表的總質量
C．推拉柱塞時，手不可以握住整個注射器
D．實驗過程中要保證橡膠套的密閉性良好，以保證空氣柱的質量一定
②實驗時，緩慢推動活塞，注射器內氣體的體積逐漸減小。若實驗過程中環境溫度逐漸降低，測得多組空氣柱的壓強p和體積V的數據，則實驗得到的圖像應為下圖中的　 　。（填正確答案標號）
（2）第二個實驗小組的同學用氣體壓強傳感器做實驗，實驗裝置如圖乙所示。在操作規范、不漏氣的前提下，測得多組壓強p和體積V的數據并作出圖像，發現圖線不過坐標原點，如圖丙所示。造成這一結果的原因是　 　；圖丙中的物理含義是　 　。
【答案】（1）CD；A
（2）膠管的容積不可忽略；連接壓強傳感器和注射器的膠管的容積
【知識點】理想氣體的實驗規律
【解析】 【解答】（1）①A、應該以較慢的速度推拉柱塞來改變空氣柱的體積，以避免操作動作過快使空氣柱的溫度發生改變，故A錯誤；
B、因壓強由壓力表測得，不是由平衡條件計算出的，所以實驗前不需要利用天平測量出注射器、柱塞及壓力表的總質量，故B錯誤；
C、實驗過程中手不能握住注射器前端，以免改變空氣柱的溫度，使氣體發生的不是等溫變化，故C正確；
D、實驗過程中要保證橡膠套的密閉性良好，以保證空氣柱的質量一定，故D正確。
故答案為：CD。
②根據理想氣體狀態方程
可得
可知隨著環境溫度逐漸降低， 圖像的斜率會逐漸減小，故A符合題意。
（2）根據玻意耳定律得
解得
造成這一結果的原因是膠管的容積不可忽略；圖丙中V0的物理含義是連接壓強傳感器和注射器的膠管的容積。
【分析】探究等溫情況下一定質量氣體的壓強與體積的關系實驗需要確定封閉氣體的質量不變，封閉氣體的溫度不變。熟練掌握操作中的注意事項及操作步驟。根據理想氣體狀態方程確定圖像的函數表達式，再結合題意確定符合題意的圖像。圖像不過原點即實際氣體體積大于計算所用體積，即膠管中還存在氣體。
14．（2024高二下·湖北月考）某同學設計了如圖甲所示的實驗裝置來“探究等溫情況下一定質量氣體壓強與體積的關系”。注射器導熱性能良好，環境溫度恒定，用橡皮塞和柱塞在注射器內封閉一定質量的理想氣體。柱塞下方安裝一個鉤。實驗時，在鉤的下端依次掛上質量相同的鉤碼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，并依據柱塞（包括鉤）和鉤碼的質量求出對應氣體的壓強p。已知注射器空氣柱橫截面積為S，刻度全長為L，大氣壓為 p0，柱塞（包括鉤） 的質量為m0=100g，每個鉤碼的質量為 m=50g， 重力加速度為g。
（1）若在某次實驗中所掛鉤碼個數為 3，則平衡后空氣柱中的壓強為　 ?。ㄓ妙}目中已知量的符號表示）。
（2）該同學通過實驗數據得到如圖乙，由該圖像得到的結論是　 　。
（3）未掛鉤碼前，柱塞封閉的空氣柱長度為，壓強為，依次掛上鉤碼，當空氣柱長度為L時，所掛鉤碼有　 　個。
（4）另一同學也設計了相同的實驗方案完成了實驗。根據測量的數據，繪出圖像如圖丙所示。圖線的上端出現了一小段彎曲，可能是由于裝置氣密性不好導致氣體質量　 ?。ㄌ睢霸黾印被颉皽p小”），也可能是由于封閉氣體的溫度　 ?。ㄌ睢吧摺被颉敖档汀保?br/>【答案】（1）
（2）在溫度不變的情況下，一定質量封閉氣體的壓強與體積成反比（或者在溫度不變的情況下，一定質量封閉氣體的壓強與體積的倒數成正比）
（3）1
（4）減??；降低
【知識點】理想氣體的實驗規律
【解析】【解答】（1）若在某次實驗中所掛鉤碼個數為3，由平衡得
得平衡后空氣柱中的壓強為
（2）圖像為傾斜直線，說明在等溫情況下，一定質量封閉氣體的壓強與體積成反比。（或者溫度不變的情況下，一定質量封閉氣體的壓強與體積的倒數成正比）。
（3）未掛鉤碼時，根據平衡條件
由等溫變化
又
得所掛鉤碼個數為
解得
（4）根據
可得
圖像的斜率表示CT，圖像斜率變小，則即可能是由于裝置氣密性不好導致氣體質量減小，也可能是由于封閉氣體的溫度降低。
【分析】對柱塞和鉤碼構成的整體為研究對象，根據平衡條件確定平衡后空氣柱的壓強。根據理想氣體狀態方程確定圖像為直線時的結論。根據平衡條件確定掛鉤碼前后封閉氣體的壓強，再根據玻意耳定律確定所掛鉤碼的數量。根據理想氣體狀態方程確定圖像斜率的物理意義，再根據圖像斜率的變化情況確定產生該情況的可能原因。
15．（2024高三下·石家莊模擬） 某同學利用如圖所示裝置做探究一定質量的理想氣體在溫度不變時壓強與體積關系的實驗。
步驟如下：
①將一個帶兩根細管的橡膠塞塞緊燒瓶的瓶口，封閉一定質量的氣體。其中，一根帶閥門的細管連通充滿水的注射器，另一根細管與壓強傳感器相連。
②將壓強傳感器連接數據采集器，數據采集器連接計算機。
③打開閥門，用手握住燒瓶，緩慢推動注射器活塞向燒瓶內注入一定量的水，然后關閉閥門。
④根據注射器刻度記錄注入燒瓶中水的體積V，并記錄此時氣體的壓強p。
⑤多次實驗，記錄多組數據，分析得出結論。
（1）該同學錯誤的操作步驟為　 　。
（2）正確進行實驗后，該同學根據實驗數據畫出的圖像如圖所示，其中的縱坐標為　 ?。ㄟx填“V”或“”），燒瓶的容積為　 　。（用圖中字母表示）
（3）另一同學重復實驗，計算了多組p與乘積，發現隨壓強p增大而變小，導致這個現象的原因可能為　 　。（寫出一個原因即可）
【答案】（1）③
（2）；
（3）燒瓶密封不嚴有漏氣
【知識點】理想氣體的實驗規律
【解析】【解答】（1）探究理想氣體溫度不變時壓強與體積關系，實驗過程，用手握住燒瓶（步驟③）會導致容器的溫度發生變化，會影響實驗，所以是錯誤的操作。
（2）設燒瓶容積為V0，由波意耳定律有
得
所以圖線的縱坐標是V，圖線的縱截距為容器的體積，有
（3）p(V0-V) 這個乘積與物質的量有關，與氣體溫度有關，實驗中發現p(V0-V)乘積變小，有可能是實驗過程中溫度降低或者燒瓶密封不嚴有漏氣導致的。
【分析】探究理想氣體溫度不變時壓強與體積關系時應控制燒瓶內封閉氣體的溫度不變。根據玻意耳定律確定圖像的函數表達式，繼而確定圖像的橫軸坐標，并根據圖像進行數據處理。根據實驗要求及實驗原理分析出現實驗誤差的原因。
四、直擊高考 達成素養
（2024·上海真題）實驗是人類認識物質世界的宏觀性質與微觀結構的重要手段之一，也是物理學研究的重要方法。
16．通過“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗可推測油酸分子的直徑約為（　?。?br/>A．10-15m B．10-12m C．10-9m D．10-6m
17．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
【答案】16．C
17．A；D
【知識點】用油膜法估測油酸分子的大小；理想氣體的實驗規律
【解析】【分析】（1）根據油膜法測定分子直徑的實驗原理和分子間平衡位置的距離分析作答；
（2）①注射器內的氣體作等壓變化，根據蓋-呂薩克定律，結合圖像分析作答；
②根據實驗原理逐項分析作答。
16．分子間平衡距離指分子間引力與斥力分子間平衡位置的距離r0＝10 10m，在“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗中，把油酸分子看作緊密排列的球形模型，油膜的厚度等于分子的直徑，分子之間表現為引力，分子間距離略大于平衡位置的距離，因此油酸分子直徑的數量級為10-9m，故ABD錯誤，C正確。
故選：C。
17．①注射器內的氣體作等壓變化，根據蓋-呂薩克定律
即V=CT
因此V-T圖像是過原點的傾斜直線，故A正確，BCD 錯誤。
故選：A。
②AD.根據實驗原理，本實驗探究的是氣體的體積隨溫度變化的關系，為了減小誤差，測量過程中保持水面高于活塞下端，使整個氣體均勻受熱；實驗過程溫度的記錄，無需從實驗前開始，只需要記錄實驗中的多組數據即可，故A錯誤，D正確；
B.氣體始終作等壓變化，無需記錄大氣壓，故B錯誤；
C.實驗過程中，氣體的溫度是不斷變化的，不能待溫度讀數完全穩定后才記錄數據，故C錯誤。
故選：D。
18．（2023·山東）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，記錄氣體壓強和體積（等于注射器示數與塑料管容積之和），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．與成正比 B．與成正比
（2）若氣體被壓縮到，由圖乙可讀出封閉氣體壓強為　 　（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，則在計算乘積時，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的增大而　 　（填“增大”或“減小”）。
【答案】（1）B
（2）2.04 × 105
（3）增大
【知識點】理想氣體的實驗規律
【解析】【解答】（1）由圖乙可知，在溫度不變的條件下， 一定質量的氣體的壓強p和體積的倒數成正比，和體積V成反比，A不符合題意，B符合題意；
故答案為：B；
（2）氣體被壓縮到10.0mL時，體積的倒數，由圖乙可知，壓強；
（3）設測量出的注射器示數為V，則準確的表達式應為，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為，是塑料管容積，為定值，所以隨著壓強的增大，增大。
【分析】（1）由圖象進行分析，明確壓強p和體積V之間的關系；（2）求出的值，再根據圖乙讀出壓強的值；（3）明確該同學的計算結果與同組正確記錄數據同學的計算結果之差的表達式，再結合壓強變化得出該差值的變化。
19．（2022·全國甲卷）
（1）一定量的理想氣體從狀態a變化到狀態b，其過程如 圖上從a到b的線段所示。在此過程中________。（填正確答案標號。）
A．氣體一直對外做功
B．氣體的內能一直增加
C．氣體一直從外界吸熱
D．氣體吸收的熱量等于其對外做的功
E．氣體吸收的熱量等于其內能的增加量
（2）如圖，容積均為 、缸壁可導熱的A、B兩汽缸放置在壓強為 、溫度為 的環境中；兩汽缸的底部通過細管連通，A汽缸的頂部通過開口C與外界相通：汽缸內的兩活塞將缸內氣體分成I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四部分，其中第II、Ⅲ部分的體積分別為 和 、環境壓強保持不變，不計活塞的質量和體積，忽略摩擦。
（i）將環境溫度緩慢升高，求B汽缸中的活塞剛到達汽缸底部時的溫度；
（ⅱ）將環境溫度緩慢改變至 ，然后用氣泵從開口C向汽缸內緩慢注入氣體，求A汽缸中的活塞到達汽缸底部后，B汽缸內第Ⅳ部分氣體的壓強。
【答案】（1）B；C；E
（2）（i） 由于環境溫度緩慢升高時，所以Ⅳ中氣體壓強不變，
氣體初狀態的溫度為，體積為，氣體末狀態的溫度為，體積為，
根據解得 ；
（ⅱ）對Ⅳ中氣體根據理想氣體方程可得，
對ⅡⅢ中氣體根據理想氣體方程可得，
聯立兩式解得
【知識點】熱力學第一定律（能量守恒定律）；理想氣體的實驗規律
【解析】【解答】(1)根據題圖可知，氣體從狀態a變化到狀態b 的過程中，體積大小不變，所以氣體不做功，p增大，T也增大，故氣體內能增大，所以該過程中氣體一直從外界吸熱，且氣體吸收熱量等于氣體內能的增加量，故AD錯誤，BCE正確，故選BCE ；
【分析】(1)首先根據題圖分析，從a到b過程中氣體的參量變化情況，根據狀態變化分析內能變化情況，最后判斷氣體吸放熱情況；
(2)（i）根據題意可判斷Ⅳ中氣體壓強不變，根據等壓變化，列出方程即可求出氣體的溫度；
（ⅱ）首先對Ⅳ中氣體分析，然后對Ⅱ和Ⅲ中氣體分析，聯立兩式即可求出此時壓強的大小。
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