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2024 年高考一轮复习100 考点100 讲
第16 章 热学
第16.5 讲 探究气体等温变化规律
【知识点精讲】
【目标要求】 1.学会探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系.
2.会用图像法处理实验数据．
1.实验原理：在保证密闭注射器中气体的质量和温度不变的条件下（控制变量法），通过改变密闭气体的
体积，由压力表读出对应气体体积的压强值，研究在恒温条件下气体的体积和压强的关系。
2．实验器材：注射器、橡胶套、压力表等
3 .实验装置：如图所示，注射器下端的开口有橡胶套，它和柱塞一起把一段空气柱封闭在玻璃管中，这段
空气柱就是我们研究的对象。
4. 实验数据的获取
空气柱的压强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，读出空气柱的长度与压强的几组数据．
将相关数据记录在表中：
序号
1
2
3
4
5
压强
体积
5.实验数据的处理
（1）猜想：由实验观察及记录的数据可知，空气柱的体积越小，其压强就越大，即空气柱的压强与体积
成反比。
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．
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（2）检验：以压强p为纵坐标，以体积的倒数1
V
为横坐标，把以上各组数据在坐标系中描点，如图所示。
观察各点的位置关系，若各点位于过原点的同一直线上，就说明压强跟体积的倒数成正比，即p∝1
V
，也
就是压强p与体积V 成反比。若各点不在同一直线上，再尝试其他关系。
5.注意事项
（1）改变气体体积时，要缓慢进行，等稳定后再读出气体压强，防止气体体积变化太快，气体的温度发
生变化。
（2）实验过程中，不要用手接触注射器的圆筒，以防止圆筒从手吸收热量，引起内部气体温度变化。
（3）实验中应保持气体的质量不变，故实验前应在柱塞上涂好润滑油，以免漏气。
（4）本实验中，由于气体体积与长度成正比，因此研究气体体积与压强的关系时，不用测量空气柱的横
截面积。
（5）本实验测量体积时误差主要出现在长度的测量上，由于柱塞不能与刻度尺非常靠近，故读数时视线
一定要与柱塞底面相平。
（6）在作p- 1
V
图像时，应使收集的实验数据在p- 1
V
坐标系中均匀分布。
2．实验数据的获取
空气柱的压强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，读出空气柱的长度与压强的几组数据．
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
2
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不同温度下的图线是不同的．如图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.
5．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。
【最新高考题精练】
1. （2023 高考江苏学业水平选择性考试）在“探究气体等温变化的规律”的实验中，实验装置如图所示。
利用注射器选取一段空气柱为研究对象。下列改变空气柱体积的操作正确的是（ ）
A. 把柱塞快速地向下压
B. 把柱塞缓慢地向上拉
C. 在橡胶套处接另一注射器，快速推动该注射器柱塞
D. 在橡胶套处接另一注射器，缓慢推动该注射器柱塞
2. （2023 高考山东高中学业水平等级考试）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
和体积
（等
于注射器示数
与塑料管容积
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。
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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．
与
成正比 B．
与
成正比
（2）若气体被压缩到
，由图乙可读出封闭气体压强为___________
（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
，则在计算
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
的增大而___________（填“增大”或“减小”）。
【最新模拟题精练】
1. （2023 石家庄三模）某同学利用如图甲所示的装置探究气体等温变化的规律，注射器中密封了一定质
量的气体。
（1）该同学测得封闭气体的压强p 和体积V 的多组数据，在坐标系中描点作图，作出的图线如图乙所示，
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由图可知该同学选用的横轴为______，图线后半段向上弯曲可能的原因是______
A.改变气体体积时推拉活塞速度过快
B.推拉活塞时，手握住注射器含有气体
部分
C.实验中有漏气现象
D.环境温度降低
（2）该小组改进了实验操作，避免了上述问题，同时为能更准确地测出气体的压强，直接用软管连通注
射器和压强传感器，测得多组封闭气体的压强p 和体积V 的数据后，做出
图像如图丙所示，图线不
过原点的原因可能是______。（写出一条即可）
2. （2023 山东日照三模）物理小组的同学们利用图甲所示的装置探究气体等温变化的规律。实验步骤如
下：
①将注射器下端开口处套上橡胶套，和柱塞一起封闭一段空气柱；
②测出空气柱的横截面积，通过刻度尺读取空气柱的长度，可得空气的体积
；
③从与注射器内空气柱相连的压力表读取空气柱的压强
；
④把柱塞迅速地向下压或向上拉，读取空气柱的长度与压强，获取空气桂的体积
和压强
的几组数据；
⑤将各组数据在坐标纸上描点，绘制曲线，得出温度不变时气体压强与体积的关系。
完成下列填空：
（1）实验中出现错误的步骤是_______（选填步骤前的数字序号），应该纠正为______。
（2）纠正了实验中的错误后，重新规范完成实验。用采集的各组数据在坐标纸上描点，绘制曲线如图乙
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所示，根据绘制的
图线，_______（选填“能”或“不能”）直观判断空气柱的压强与体积成反比，
理由是________。
3. （2023 河北师大附中质检）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
和由计算机显示的气体压强
值
；
③重复上述步骤②，多次测量并记录；
④根据记录的数据，作出相应图象，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_________；
（2）为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是__________________；
（3）实验过程中，下列说法正确的_________；
A．推拉活塞时，动作要快，以免气体进入或漏出
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B．推拉活塞时，手不可以握住注射器气体部分
C．活塞移至某位置时，应迅速记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值
（4）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，画出图象
如图所示，则产生的可能原因是_________。
A．实验过程中有漏气现象
B．实验过程中气体温度降低
C．实验过程中气体温度升高
D．实验过程中外面气体进入注射器，使注射器里面气体质量增加了
（5）在不同温度环境下，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
、
，且
。在如图所示的四幅图中，可能正确反映相关物理量之间关系的是_________
A．
B．
C．
D．
。
4．（2023 江苏名校质检）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：
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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V 1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）保持温度不变，封闭气体的压强p 用压强传感器测量，体积V 由注射器刻度读出。
实验前是否需要对传感器进行调零？ （选填：“是”或“否”）
（2）实验过程中，下列说法正确的
A．推拉活塞时，动作要快，以免气体进入或漏出
B．活塞移至某位置时，应迅速记录此时注射器内气柱的长度和气体的压强值
C．推拉活塞时，手不可以握住注射器气体部分
（3）某同学在做“气体的压强与体积的关系”实验中，测得的实验数据在计算机屏幕上显示如
下表所示，仔细观察“p⋅V ”一栏中的数值，发现越来越小，造成这一现象的可能原因是
。
序号
V/mL
p／(×105 Pa)
p⋅V / (×105 Pa·mL)
1
20.0
1.0010
20.020
2
18.0
1.0952
19.714
3
16.0
1.2313
19.701
4
14.0
l.403 0
19.642
5
12.0
1.635 1
19.621
A．实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力越来越大
B．实验时环境温度升高了
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C．实验时外界大气压强发生了变化
D．实验时注射器内的气体向外发生了泄漏
（4）若考虑到连接注射器与传感器的软管内气体体积V 0不可忽略，从理论上讲
p−1
V 图像可能
接近下列哪个图？
（5）某同学实验时缓慢推动活塞，并记录下每次测量的压强p 与注射器刻度值V 。在实验中出
现压强传感器软管脱落，他重新接上后继续实验，其余操作无误。若该同学用软管脱落前
测得的实验数据在图中画出了
V −1
p 图线，在图中大
致画出可能的、符合软管脱落后测得的实验数据的
那部分
V −1
p 图线.
5. （2023 年7 月浙江湖州期末）在“探究气体等温变化的规律”实验中，实验装置如图所示。用注射器封
闭一定质量的空气，连接到气体压强传感器上，用传感器测量封闭气体的压强，用注射器刻度读出气体体
积。
（1）多次改变封闭气体的体积，测量出不同体积时气体的压强，用电脑记录下来，并生成p-V 图像如图所
示，由图可猜测p 与V 可能______（选填“成正比”、“成反比”、“不成比例”）
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（2）实验完成后，某同学做出的图像如图所示（其中实线为实验所得，虚线为参考双曲线的一支），造
成这一现象的原因可能是______。
A．操作实验时用手握住注射器
B．实验时环境温度降低了
C．注射器内气体向外泄漏
D．有气体进入注射器内
6. （2023 年7 月湖北十堰期末） 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
图像.
（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
_________(填“
”、“
”、“
”或“
”)。
（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
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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
（3）根据实验数据，得出
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
7. （2023 福建二校联考）用图甲所示实验装置探究气体等温变化的规律。
（1）关于该实验下列说法正确的是（ ）
A. 为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油
B. 改变气体体积时应快速推拉柱塞
C. 为方便推拉柱塞，应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匀即可，可以不标注单位
（2）实验中测得多组空气柱的压强p 和体积V 的数据后，为了能最直观地判断气体压强p 与气体体积V 的
函数关系，应作出______（选填“
”或“
”）图像。对图线进行分析，如果在误差允许范围
内该图线是一条______，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。
（3）另一小组对实验装置进行了改进，如图乙所示，将注射器与导气管、压强传感器连接在一起，该小
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组绘出的
图像如图丙所示，该图像不过原点的原因是（ ）
A. 实验过程中有漏气现象
B. 实验过程中气体温度降低
C. 实验过程中气体温度升高
D. 漏加了注射器与压强传感器连接处的气体体积
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