高中物理 加強練習第十五章　144.與氣體實驗定律相關的熱學實驗

144.與氣體實驗定律相關的熱學實驗(分值：21分)1.(7分)(2025·安徽蚌埠市三模)圖甲為“探究氣體等溫變化的規律”的實驗裝置，用細軟管將注射器的小孔與壓強傳感器連接，管內密封一定質量的氣體，用數據采集器連接計算機測量氣體壓強。(1)(4分)實驗時，采集多組數據并繪出圖乙所示的p-1V圖像。實驗過程中，若氣體溫度保持不變，對應的圖像是曲線；若氣體溫度逐漸升高，則對應的圖像是曲線。(均選填“①”“②”或“③”(2)(3分)某同學用不同質量的同種氣體在相同溫度條件下完成上述實驗，繪制出的V-1p圖像如圖丙，若圖線a、b的斜率之比為2∶1，則圖線a、b對應的氣體質量之比ma∶mb=。答案(1)③②(2)2∶1解析(1)根據玻意耳定律pV=C可得p=C·1V，故實驗過程中，若氣體溫度保持不變，對應的p-1V圖像是曲線③；根據理想氣體狀態方程pV=CT可得p=CT·1V，則若氣體溫度逐漸升高，p-1(2)根據pV=nRT=mMRT可得V=mRTM·1p，則由題意可知kakb=mamb=21，故圖線a、b2.(8分)(2025·山東泰安市檢測)某實驗小組使用如圖甲所示裝置探究等壓情況下一定質量氣體的體積與溫度的關系。注射器中密封了一定質量的氣體，柱塞下使用細繩懸掛一重物，整個裝置置于控溫箱內，控溫箱內氣體始終與外界相通，通過改變控溫箱溫度讀取多組溫度、體積數值，并作體積—熱力學溫度圖像。(1)(2分)實驗過程中，下列說法正確的是；

A.改變控溫箱溫度后，應等待足夠長時間，溫度計示數穩定后再讀取空氣柱體積B.柱塞處涂抹潤滑油的目的是減小摩擦而非密封氣體C.實驗過程要保證空氣柱密閉性良好(2)(2分)若實驗操作規范無錯誤，作出V-T圖像，如圖乙所示，圖像不過原點的原因是；

(3)(2分)改變重物質量，再次實驗，得到兩條直線，如圖丙所示，兩條直線斜率分別為k1、k2，對應的重物及柱塞質量之和分別為m1、m2，若測得柱塞橫截面積為S，重力加速度為g，大氣壓強可表示為：(忽略柱塞與注射器之間的摩擦，使用題中所給字母表示)。

(4)(2分)某組員認為：若將控溫箱密閉，與外界大氣不相通，當控溫箱內溫度緩慢升高時，柱塞和重物的高度會不降反升，請問其觀點是否正確？(選填“正確”或“不正確”)。

答案(1)AC(2)未考慮橡膠塞內氣體體積(3)p0=g(m2解析(1)改變控溫箱溫度后，應該等待足夠長時間，溫度計示數穩定后再讀取空氣柱體積，故A正確；柱塞處涂抹潤滑油的目的是密封氣體保證空氣柱密閉性良好，故B錯誤，C正確。(2)設橡膠塞內氣體體積為ΔV，根據理想氣體狀態方程有p(V整理有V=CpT-ΔV(3)由(2)可知，V-T圖像的斜率為Cp，所以有k1=Cp1，k對柱塞及重物受力分析，有p1S+m1g=p0S又有p2S+m2g=p0S解得p0=g(4)若將控溫箱密閉，當控溫箱內溫度升高時，假設柱塞不動，由蓋—呂薩克定律有ΔpΔ注射器內氣體與溫控箱內氣體溫度始終相同，結合之前的分析可知p空氣柱<p控溫箱所以有Δp空氣柱<Δp控溫箱即柱塞會上升，所以該觀點正確。3.(6分)(2025·安徽省江南十校聯合檢測)某同學用如圖甲所示實驗裝置探究一定質量的氣體等溫變化的規律。將注射器水平固定，由于沒有壓強傳感器，于是他把活塞和壓力傳感器相連，可測出移動活塞時傳感器對活塞的壓力F，然后把注射器活塞移動到體積最大的位置，并用橡皮帽封閉注射器右側的細管。在溫度不變的條件下緩慢移動活塞壓縮氣體并記錄多組壓力F和體積V的值，假設活塞受到的摩擦可忽略不計。(1)(2分)甲同學想通過作出p-1V的圖像探究等溫變化的規律，則還需要測量的物理量有。A.氣體的溫度 B.注射器的內徑C.大氣壓強 D.被封閉氣體的質量(2)(4分)乙同學根據實驗數據作出F-1V圖像如圖乙所示，已知圖像的斜率為k，圖像與縱軸交點的縱坐標的絕對值為b，假設注射器內的氣體的狀態變化遵循玻意耳定律，若細管內氣體體積可忽略，則氣體剛被封閉時的體積為(用k和b表示)；若細管內氣體體積不可忽略，則隨著1V的增大，F-1V圖像的斜率(選填“變大”“變小”“不變”答案(1)BC(2)kb解析(1)設大氣壓強為p0，被封閉氣體的橫截面積為S，對活塞有pS=p0S+F封閉氣體壓強為p=p0+F若要作p-1V的圖像，還需要測量氣柱的橫截面積和大氣壓強，橫截面積可以通過測量注射器的內徑計算得出。故選B、C(2)設氣體剛封閉時，氣體體積為V0，此時的壓強為p0，細管內的氣體體積忽略不計，由玻意耳定律得p0V