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§14.9 实验：验证气体的实验定律
▲以验证等温变化规律（玻意耳定律）为例
1．实验器材：注射器、橡胶套、压力表（如图所示）
2．实验操作并读取实验数据
把柱塞缓慢地向下压或向上拉，读出几组空气柱的长度与压强数据。
3．实验数据的处理
气体做等温变化时，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，要通过变换画p－1/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，容易得出相关的对实验研究有用的参数。
4．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，所以p－V 图线是双曲
线的一支，但不同温度下的图线是不同的。如图
丙是一定质量的气体分别在T1、T2温度下等温变
化的p－V 图线，其中温度较高的是T2。
【例】用如图（a）装置验证等温状态下气体的实验定律，已知压力表通过细管与注
射器内的空气柱相连，细管隐藏在柱塞内部未在图中标明。
（1）甲同学实验中，测得的实验数据如表（b）所示，仔细观察“pV”一栏中的数值，发现越来越小，造成这一现
象的可能原因是
A．推动活塞时，动作过快
B．实验时外界大气压强发生了变化
C．实验时注射器内的气体向外发生了泄漏
（2）乙同学在实验中操作规范，读数正确，经描点连线得V−1/p 图像如图（c）所示，图像是一条倾斜直线但未过
原点，分析其未过坐标原点的最可能的原因： 。
【答案】（1）C；（2）柱塞内连接压力表部分的气体体积V0被忽略了
【作业】
班次 座次 姓名
1．（2024 年上海卷）验证气体体积随温度变化关系的实验装置如图所示，用支架将封有
一定质量气体的注射器和温度传感器固定在盛有热水的烧杯中。实验过程中，随着水温的缓慢
下降，记录多组气体温度和体积的数据。
（1）不考虑漏气因素，符合理论预期的图线是_______。
（2）下列有助于减小实验误差的操作是_______
A．实验前测量并记录环境温度
B．实验前测量并记录大气压强
等温变化实验
丙
甲
乙
（b
）
（a
）
（c
）
A
B
C
D
C．待温度读数完全稳定后才记录数据
D．测量过程中保持水面高于活塞下端
【答案】（1）A；（2）D
2．如图为“研究一定质量气体在压强不变的条件下，体积变化与温度变化的关系”的
实验装置示意图。在瓶A 中封住一定质量的气体，初始时左右两管中水银面等高。
（1）若气体温度升高，为使瓶内气体的压强不变，应将右管 （填“向上”
或“向下”）移动，直至 （填字母代号）。
A．左管中水银面回到原位置
B．右管中水银面回到原位置
C．左右两管中水银面等高
（2）实验中多次改变气体温度，用Δt 表示气体升高的摄氏温度，用Δh 表示左管内水银
面高度的改变量。根据测量数据作出的图线是 （填字母代号）。
【答案】（1）向下，C；（2）A
【解析】
（1）气体温度升高，压强增大，左管中水银面下降，右管中水银面上升。为保证气体压强不变，应将右管向下移动，直
到左右两管中水银面等高
（2）实验中多次改变气体温度，用Δt 表示气体升高的摄氏温度，用Δh 表示左管内水银面高度的改变量，压强不变时，
体积变化与温度变化成正比，图像为过原点的直线，A 对
3．（2023 年山东卷）利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直
固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定一托盘，托盘中放
入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强p 和体积V（等于注射器示数V0与塑料管容积ΔV 之和），逐次增加砝码质量，
采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示。
回答以下问题：
（1）在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体
。
A．p 与V 成正比
B．p 与1/V 成正比
（2）若气体被压缩到V＝10.0mL，由图乙可读出封闭气体压强为 Pa（保留3 位有效数字）。
（3）某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了ΔV，则在计算pV 乘积时，他的计算结果与同组正确记录
数据同学的计算结果之差的绝对值会随p 的增大而 （填“增大”或“减小”）。
【答案】（1）B；（2）204×103；（3）增大
4．某同学用如图所示装置研究气体的等温变化规律，U 形管两端是粗细均匀的
细玻璃管，中间是软管。右边玻璃管上端开口与大气相通，左边带刻度尺的玻璃管
上端封闭，其内部用水银封闭一段空气，抬高U 形管右端，使右侧水银面高于左侧。
已知大气压强为p0，水银的密度为ρ，重力加速度大小为g。
（1）实验步骤如下：
①用两铁架台竖直固定U 形管的左右两管，待管内水银柱稳定时，读出空气柱
的长度l 和U 形管左右水银面的高度差h，此时封闭气体的压强p＝
；
②缓慢调节U 形管的左右两边，改变两边水银面的高度差h，记录气柱长度l；
③多次实验，记录多组数据，分析得出结论。
（2）正确实验后，若以p 为横坐标，以
（选填“l”或“1/l”）为纵
坐标，在实验误差允许范围内，可描绘出一条过原点的直线。
（3）另一同学重复实验，计算了多组p 与l 的乘积，发现p 与l 的乘积随压强p 增大而变小，写出导致该现象的一
个可能原因
。
【答案】（1）p0+ρgh；（2）
；（3）气体温度变化
