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《高考物理选择性必修实验最新模拟题精练》
2025 高考复习100 考点最新模拟题百练
二十一、光学实验和热学实验
专题21.4 探究气体等温变化规律
1. （2024 广东佛山2 月质检）在探究气体压强与体积关系实验中，某兴趣小组设计如图实验装置．已知重
力加速度
g，注射器气密性和导热良好且外界环境温度保持不变，不计一切摩擦．
（1）用刻度尺测得注射器刻度上
到
的长度为
，注射器活塞的横截面积为
__________
；
（2）取下沙桶，向右拉动活塞一段距离后，用橡胶套堵住注射孔，此时的气体压强为大气压
；
（3）挂上沙桶，稳定后，测出此时的气体体积V 和沙桶的总质量m，则气体压强的表达式
__________；（请选用
、g、S、m 表示）
（4）在沙桶内适量添加沙子，重复步骤（3）；
（5）以沙桶的总质量m 为纵轴，以
为横轴，绘制
图像，其图像如图乙所示，图中横轴截距为
a，纵轴截距为b，可求得未悬挂沙桶时注射器内气体的体积
__________，实验时当地的大气压强
__________。（请选用a、b、g、S 表示）
1
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【参考答案】 （1） ①. 10 （3） ②.
（5） ③.
④.
【名师解析】
（1）[1]注射器活塞的横截面积为
（3）[2]根据受力平衡可得
解得气体压强的表达式为
（5）[3][4]根据玻意耳定律可得
整理可得
结合
图像可得
，
解得
，
2．（6 分）（2024 安徽合肥一模）某实验小组探究一定质量的空气做等温变化的规律，实验装置如图甲所
示。用圆柱状活塞将一定质量的空气封闭于无刻度的注射器筒内，封闭空气压强由压强传感器测出。
2
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（1）关于该实验，下列说法正确的是___________。
A．注射器必须水平放置
B．注射器内部的横截面积不需要测量
C．固定在注射器上的刻度尺可以不标注单位
（2）该小组分别在室内外进行了实验（室内温度高于室外温度），作出的 p——
图像如图乙所示，则
在室内的图像是___________（选填①或②）。实验时需要___________推动活塞（选填“缓慢”或“快
速”）。
【参考答案】（1）BC；（2）①；缓慢
【名师解析】（1）利用图示实验装置探究一定质量的空气做等温变化的规律，注射器不是必须水平放置，
A 错误；由于一定质量的空气做等温变化的规律是比例式，所以注射器内部的横截面积不需要测量，固定
在注射器上的刻度尺可以不标注单位，BC 正确。
（2）由于室内温度高于室外温度，将理想气体状态方程pV/T=C（常量），变化为p=CT·
，对照题给的
p——
图像，可知室内的图像是斜率较大的①。为了保持封闭的气体温度不变，实验时需要缓慢推动活
塞。
3. （2024 河北衡水名校协作体期末）使用如图装置做“探究气体压强与体积的关系”的实验，压力表通
过柱塞内的细管与空气柱相连，细管隐藏在柱塞内部未在图中标明。
3
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序
号
1
3.85
1.0
3.85
2
3.17
1.2
3.81
3
2.70
1.4
3.78
4
2.25
1.6
3.60
5
1.95
1.8
3.51
（1）使用控制变量法，实验中必须保持不变的参量是________（选填“温度”、“体积”或“压强”）。
（2）某同学在实验中，测得
实验数据如表中所示，仔细观察“
”一栏中的数值，发现越来越小，造
成这一现象的主要原因是________。
A．实验时外界大气压强降低
B．实验时环境温度升高了
C．实验时装置内
气体向外发生了泄漏
D．实验时装置内柱塞与筒壁间的摩擦力越来越大
（3）实验过程中，下列操作正确的是_____。
A．为方便推拉柱塞，应用手握住装置外壁再推拉柱塞
B．为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与装置内壁间涂上油脂
C．装置旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注具体数值
D．连接压力表和装置内空气柱的细管中的气体体积对实验没有影响
4
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（4）为更准确地测出气体的压强，某同学用压强传感器替代压力表，得到某次实验的
图如图所示，
究其原因，是温度发生了怎样的变化_________。
A．一直降低 B．一直升高 C．先降低后升高 D．先升高后降低
【参考答案】 ①. 温度 ②. C ③. BC##CB ④. D
【名师解析】
（1）[1]该实验为“探究气体压强与体积的关系”的实验，使用控制变量法，实验中必须保持不变的参量
是温度。
（2）[2]A．封闭气体的压强与外界大气压无关，故A 错误；
B．实验时若环境温度升高了，则根据一定质量的理想气体的状态方程
可知，
乘积应该变大，故B 错误；
C．实验时装置内的气体向外发生了泄漏，根据一定质量的理想气体的状态方程
式中常数C 是一个与质量有关的常数，当实验时装置内的气体向外发生了泄漏，
的乘积将减小，故C
正确；
D．实验时装置内柱塞与筒壁间的摩擦力越来越大并不会影响气体的压强和体积，故D 错误。
故选C。
（3）[3]A．若用手握住装置外壁再推拉柱塞，则会应人体的温度与装置内气体发生热传递而改变气体的温
度，因此不能用手握住装置外壁再推拉柱塞，故A 错误；
B．为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与装置内壁间涂上油脂，故B 正确；
5
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C．由于注射器横截面积一定，初、末状态的体积比就等于空气柱的长度之比，因此装置旁的刻度尺只要
刻度分布均匀即可，可以不标注具体数值，对实验的可靠度不会产生影响，故C 正确；
D．设细管中气体的体积为
，则随着压强的变化，细管中压强与体积的乘积
将发生改变，而在温
度一定的情况下，根据
可得
由此可知，当压强越大，细管中进入的气体的质量就越大，从而造成在实验中气体的质量发生改变，因此
会对实验结果产生影响，故D 错误。
故选BC。
（4）[4]根据一定质量的理想气体的状态方程可得
则有
可知压强与体积的乘积越大则气体的温度越高。设
图线的方程为
将坐标（1，2）和（4，0.5）代入可得
图线的方程为
当
时代入方程可得
，显然坐标（1，2）和（4，0.5）的乘积相等，而坐标（2，
1.5）的乘积相对坐标（1，2）和（4，0.5）的乘积更大，因此可确定气体的温度先升高后降低。故选D。
4. （2024 江西1 月联考）某小组探究气体在等温变化时压强随体积变化的规律．实验方案如下：在带刻度
的注射器内密封一段掺入酒精蒸气的空气，然后将注射器与气体压强传感器连接管相连接。气体压强p 由
传感器测量，气体体积V 等于注射器读数与连接管的容积
之和。
6
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（1）实验时手不要握注射器筒，且应缓慢推动注射器活塞，其目的是______________。
（2）下表是小组采集的一组数据，数据真实可靠，请在图中补充描出第6 至9 个数据点，并画出
图
线____。
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
99.0
110.0
120.9
135.4
154.7
181.2
223.3
291.1
330.0
21.0
19.0
17.0
15.0
13.0
11.0
9.0
7.0
5.0
0.048
0.053
0.059
0.067
0.077
0 091
0.111
0.143
0.200
（3）由
图可知，前8 个数据点的分布情况说明：在等温变化时，气体的压强与体积关系为
__________________________；第9 个数据点显著偏离上述规律，小组猜想是因为气体的质量减小了，下
列哪个选项支持该猜想______________。
A．部分酒精蒸气进入气体压强传感器连接管
B．在测量第9 个数据点时发现注射器筒壁出现模糊，部分酒精蒸气液化
【参考答案】 （1） ①. 减小热传递和做功对气体温度的影响
7
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（2） ②.
（3） ③. 成反比 ④. B
【名师解析】
（1）[1]实验时手不要握注射器筒，且应缓慢推动注射器活塞，其目的是减小热传递和做功对气体温度的
影响。
（2）描点如图所示
（3）[3]由
图可知，前8 个数据点的分布情况说明：在等温变化时，气体的压强与体积成反比；
8
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[4]由图可知，第9 个数据点显著偏离上述规律，可能是在测量第9 个数据点时部分酒精蒸气遇冷液化使注
射器筒壁出现模糊。
5. （2024 河北衡水名校协作体期末联考）使用如图装置做“探究气体压强与体积的关系”的实验，压力
表通过柱塞内的细管与空气柱相连，细管隐藏在柱塞内部未在图中标明。
序
号
1
3.85
1.0
3.85
2
3.17
1.2
3.81
3
2.70
1.4
3.78
4
2.25
1.6
3.60
5
1.95
1.8
3.51
（1）使用控制变量法，实验中必须保持不变的参量是________（选填“温度”、“体积”或“压强”）。
（2）某同学在实验中，测得
实验数据如表中所示，仔细观察“
”一栏中的数值，发现越来越小，造
成这一现象的主要原因是________。
A．实验时外界大气压强降低
B．实验时环境温度升高了
C．实验时装置内
气体向外发生了泄漏
D．实验时装置内柱塞与筒壁间的摩擦力越来越大
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（3）实验过程中，下列操作正确的是_____。
A．为方便推拉柱塞，应用手握住装置外壁再推拉柱塞
B．为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与装置内壁间涂上油脂
C．装置旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注具体数值
D．连接压力表和装置内空气柱的细管中的气体体积对实验没有影响
（4）为更准确地测出气体的压强，某同学用压强传感器替代压力表，得到某次实验的
图如图所示，
究其原因，是温度发生了怎样的变化_________。
A．一直降低 B．一直升高 C．先降低后升高 D．先升高后降低
【参考答案】 ①. 温度 ②. C ③. BC##CB ④. D
【名师解析】
（1）[1]该实验为“探究气体压强与体积的关系”的实验，使用控制变量法，实验中必须保持不变的参量
是温度。
（2）[2]A．封闭气体的压强与外界大气压无关，故A 错误；
B．实验时若环境温度升高了，则根据一定质量的理想气体的状态方程
可知，
乘积应该变大，故B 错误；
C．实验时装置内的气体向外发生了泄漏，根据一定质量的理想气体的状态方程
式中常数C 是一个与质量有关的常数，当实验时装置内的气体向外发生了泄漏，
的乘积将减小，故C
正确；
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D．实验时装置内柱塞与筒壁间的摩擦力越来越大并不会影响气体的压强和体积，故D 错误。
故选C。
（3）[3]A．若用手握住装置外壁再推拉柱塞，则会应人体的温度与装置内气体发生热传递而改变气体的温
度，因此不能用手握住装置外壁再推拉柱塞，故A 错误；
B．为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与装置内壁间涂上油脂，故B 正确；
C．由于注射器横截面积一定，初、末状态的体积比就等于空气柱的长度之比，因此装置旁的刻度尺只要
刻度分布均匀即可，可以不标注具体数值，对实验的可靠度不会产生影响，故C 正确；
D．设细管中气体的体积为
，则随着压强的变化，细管中压强与体积的乘积
将发生改变，而在温
度一定的情况下，根据
可得
由此可知，当压强越大，细管中进入的气体的质量就越大，从而造成在实验中气体的质量发生改变，因此
会对实验结果产生影响，故D 错误。
故选BC。
（4）[4]根据一定质量的理想气体的状态方程可得
则有
可知压强与体积的乘积越大则气体的温度越高。设
图线的方程为
将坐标（1，2）和（4，0.5）代入可得
图线的方程为
当
时代入方程可得
，显然坐标（1，2）和（4，0.5）的乘积相等，而坐标（2，
1.5）的乘积相对坐标（1，2）和（4，0.5）的乘积更大，因此可确定气体的温度先升高后降低。故选D。
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6. （2024 广东汕头期末）实验小组同学探究气体压强与体积的关系，设计了如图装置，实验步骤如下：
①将圆柱体密闭容器装水以封闭气体，上方连接压强传感器可测封闭气体压强，左端有出水控制开关；
②不计容器的厚度，以容器下表面为零刻线，通过刻度尺读取容器的高度H 和水面所在位置h；
③出水控制开关打开一小段时间后关闭，获取封闭气体压强p 和液面所在位置h 数据，重复实验步骤获得
几组数据；
④将各组数据在坐标纸上描点，绘制图像，得出气体压强与体积的关系。
完成下列填空：
（1）实验中所研究的对象是封闭气体，应保持不变的物理量是_________。
（2）实验时，为判断气体压强与体积的关系，________（选填“需要”或“不需要”）测出容器的横截
面积。
（3）为直观反映压强与体积之间的关系，若以空气柱压强p 为纵坐标，则应以____________为横坐标在坐
标系中描点作图.（用H、h 表达）
【参考答案】 ①. 质量和温度 ②. 不需要 ③.
【名师解析】
（1）[1]实验中所研究的对象是封闭气体，应保持不变的物理量是气体的质量和温度。
（2）[2]根据
则实验时，为判断气体压强与体积的关系，不需要测出容器的横截面积。
（3）[3]要验证的关系为
即
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则
则为直观反映压强与体积之间的关系，若以空气柱压强p 为纵坐标，则应以
为横坐标在坐标系中描
点作图。
12.(2023 重庆巴蜀期末) 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一连接起来；
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
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，作出相应图像，分析得出结论。
（1）实验过程中，下列说法错误的有哪些________。
A．必须测出注射器内封闭气体的质量
B．压强和体积的测量必须采用国际制单位
C．推拉活塞时，手可以握住注射器气体部分
D．活塞和针筒之间的摩擦并不影响压强的测量
（2）如图是甲、乙两同学在实验中得到的
图像，若两人实验时均操作无误且选取的坐标标度相同，
那么两图像斜率不同的可能是原因是________或者________________。
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（3）由于在实验中未考虑软管中气体的体积，实验结果有一定的误差，此误差属于________（选填“系
统误差”或“偶然误差”）；丙同学实验时缓慢推动活塞压缩气体，记录4 组注射器上的刻度数值V，以
及相应的压强传感器示数p。在采集第5 组数据时，压强传感器的软管脱落，重新接上后继续实验，又采
集了4 组数据，其余操作无误。绘出的
关系图像应是________。
A ．
B ．
C ．
D ．
【答案】 ①. ABC ②. 温度不同 ③. 气体质量不同 ④. 系统误差 ⑤. B
【解析】
【详解】（1）[1]A．理想气体状态方程一般情况针对的是所研究的气体质量不变，所以实验中不需要测
出注射器内封闭气体的质量，故A 错误，符合题意；
B．在测量或者计算过程中不是必须采用国际制单位，只要同一个物理量每次读取数据时保证是相同的单
位制即可，通过理想状态方程找出它们之间的比例关系即可，故B 错误，符合题意；
C．推拉活塞时，手不可以握住注射器气体部分，以免手部的热量通过热传递导致气体的温度发生变化，
故C 错误，符合题意；
D．实验使用的是气压传感器,没有涉及力的测量，活塞和针筒之间的摩擦并不影响压强的测量，故D 正确，
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不符合题意。
故选ABC。
（2）[2][3]根据
图像,结合公式
可知，如果温度相同，则说明两次气体质量不同，如果气体质量相同则两次温度不同。
（3）[4]由于在实验中未考虑软管中气体的体积，体积的读数值总是比实际值小，有一定的误差，此误差
属于系统误差。
[5]根据
可知
当气体质量不变时V 与
成正比，当气体质量发生改变后（质量变小），V 与
还是成正比，但此时的斜
率发生变化，即斜率比原来小。设软管中气体的体积为
，由图可知体积的读数值比实际值小
，根据
（C 为定值）
则有
可得软管中气体的体积为图线的纵轴截距，两条线与纵轴的交点不变，故B 正确，ACD 错误。
故选B。
11. （2023 年7 月福州一中期末）如图甲所示，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把注射器活塞推至注射器中间某一位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接；
②移动活塞，记录注射器的刻度值
，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值
；
③重复上述步骤②，多次测量；
④根据记录的数据，作出
图线，如图乙所示。
（1）完成本实验的基本要求是___________（填正确答案标号）。
A.在等温条件下操作 B.封闭气体的注射器密封良好
C.必须弄清所封闭气体的质量 D.气体的压强和体积必须用国际单位
（2）理论上由
图线分析可知，如果该图线___________，就说明气体的体积跟压强的倒数成正比，
即体积与压强成反比。
【答案】 ①. AB##BA ②. 为过坐标原点的倾斜直线
【解析】
【详解】（1）[1]A．本实验用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，则必须在等温条件下进行，故A
正确；
B．本实验是研究一定量的气体在等温条件下压强和体积之间的关系，则必须保证在实验过程中封闭气体
的注射器不漏气，若漏气就失去了研究的意义，故B 正确；
C．实验采用的是控制变量法，只要定质量，即保证气体的质量一定就可以，不必必须弄清所封闭气体的
质量，故C 错误；
D．研究在一定质量的气体在温度不变的情况下气体的压强和体积之间的关系，研究的是比列关系，单位
无须统一为国际单位，故D 错误。
故选AB。
（2）[2]根据理想气体的状态方程
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可知，若通过实验数据做出的
图线是过坐标原点的直线，就说明气体的体积跟压强的倒数成正比，
即体积与压强成反比。
13.(6 分) （2023 年7 月河南洛阳创新发展联盟期末）小彭同学利用
如图所示的装置探究气体做等温变化的规律。
(1)实验过程中，下列实验操作正确的是 。
A.用游标卡尺测量柱塞的直径
B.在活塞上涂上润滑油
C.推拉活塞时，动作要快，以免气体进入或漏出
D.推拉活塞时，手不可以握住整个注射器
(2)下列图像中，能够直观反映气体做等温变化的规律的图像是 。
(3)该同学把实验中测得的多组实验数据输入计算机的 DIS 软件，发现实验中测得的
“p·V”乘积越来越大，造成这一现象的可能原因是 。
A.实验时环境温度升高了
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
13.(1)BD (2 分)(全部选对得 2 分，选对一项得1 分，有选错的不得分)
(2)B (2 分)
(3)A (2 分)
【解析】(1)实验过程只需要读取压力表上显示的气压值和读取刻度尺上显示的空气柱长度
即可，不需要用游标卡尺测量柱塞的直径从而求柱塞的横截面积，选项 A 错误；在活塞上涂
上润滑油， 保持良好的密封性的同时还可以减小摩擦，选项 B 正确；推拉活塞时，动作要
缓慢，以免气体温度发生变化，选项 C 错误；推拉活塞时，手不可以握住注射器气体部分，
以免气体的温度发生变化，选项D 正确。
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(2)气体温度不变，根据玻意耳定律有 pV=C，则 p=C ⋅1
V ,即气体的压强跟气体的体积成反
比，p-V 图像应是双曲线的一支，图线是否为双曲线无法直观地进行判断， p- 1
V 是过原点
的直线，图像直观，选项 B 正确。
(3)根据一定质量的理想气体状态方程有 pV=CT，当温度一定时，pV 乘积恒定，若实验时环
境温度升高了，则 pV 乘积增大，选项 A 正确；封闭气体压强与外界大气压强无关，选项
B 错误；若实验时注射器内的气体向外发生了泄漏，则 pV 乘积减小，选项 C 错误。
17. （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”）
（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
【答案】 ①. 成反比 ②. BC##CB
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【解析】
【详解】（1）[1]根据图线进行猜测，p 与V 可能成反比；
（2）[2]实线与虚线进行比较，当体积V 一定时，实验中气体压强偏小，结合理想气体状态方程可知，气
体温度降低，即实验时环境温度降低；当压强一定时，实验中气体体积偏小，说明可能注射器内气体向外
泄露。
故选BC。
19
