实验19：探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系[5年58卷1考]（原卷版）_04-物理-高考总复习_专项复习_2024年_2024年高考物理必考实验讲练19份实验攻略资料_资料

关注公众号：陆陆高分冲刺  ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
实验19：探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系【5 年58 卷1 考】
类型
角度
考查要素
考查内容
教材实验：探究等温情况
下一定质量气体压强与体
积的关系
改变砝码质量从而改
变气体体积(2023 山
东13 题)
基本实验要求
改变砝码个数记录压力传感器
变化；实验操作步骤
数据处理
计算分析不同结果误差
总结：
（1）类型角度：探究封闭注射器及压力传感器压强和体积的关系。
（2）考查要素与内容：考查实验数据分析总结等温情况下一定质量气体压强与体积的关系；重
点考查实验过程的误差分析。
考点1  基本实验要求
1. 实验原理：玻意耳定律
2. 实验器材
铁架台、压力表、注射器(带橡胶套、柱塞)、刻度尺。
3. 实验步骤
（1）按如图所示，组装实验器材，在注射器下端的开口套紧橡胶套，密封一定质量的空气。
（2）测量空气柱的体积V 和压强p。空气柱的长度l 可以通过刻度尺读取，空气柱长度l 与横截面积S 的
乘积就是它的体积V；空气柱的压强p 可以从与注射器内空气柱相连的压力表读取。
（3）把柱塞缓慢地向下压或向上拉，再读取一组空气柱的长度与压强的数据。
1
关注公众号：陆陆高分冲刺  ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
（4）重复步骤3，获取多组数据。
4. 注意事项
（1）为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是注射器活塞上涂润滑油。
（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移动活塞要缓慢，且不能用手握住注射器
封闭气体部分。
考点2  数据处理及误差分析
1. 数据处理
（1）以压强p 为纵坐标，以体积V 为横坐标，在坐标纸上描点作图，分析p 与V 之间的关系。某次实验的
pV 图如图甲。
（2）pV 图不是线性关系，很难判断p 与V 的关系。由图甲猜想p 可能与V 成反比，p 还可能与V2成反比
……可以进一步通过图像来检验这些猜想。
先以压强p 为纵坐标，以体积的倒数为横坐标，把采集的各组数据在坐标纸上描点。如果p图像中的
各点位于过原点的同一条直线上，就说明压强跟体积的倒数成正比，即压强与体积成反比。如果不在同一
条直线上，再尝试其他关系。
（3）根据多次实验的数据均可作出乙图，由此可得到结论：一定质量的气体，在温度不变的条件下，其
压强与体积的倒数成正比，即压强与体积成反比。
2. 误差分析
（1）漏气造成空气柱质量变化。改进措施：给注射器柱塞涂润滑油，使橡胶套尽量密封，压强不要太大。
（2）空气柱温度不恒定造成误差。改进措施：尽量在恒温环境操作，移动柱塞尽量缓慢。
（3）空气柱体积和气压测量不准确。改进措施：采用较细的注射器和准确度高的压力表。
2
关注公众号：陆陆高分冲刺  ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
A. 高考真题感知
 
1．（2023·山东·统考高考真题）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。
  
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”）。
B. 限时针对训练
1．（2024·浙江·校联考模拟预测）（2）小张同学用如图所示装置做“探究气体等温变化的规律”实
验。
3
关注公众号：陆陆高分冲刺  ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
①他把测得的实验数据列表分析，发现气体压强p 和体积V 的乘积数值越来越小。出现这一结果的原因可
能是实验过程中 
A．柱塞与筒壁间的摩擦力越来越大
B．环境温度升高了
C．外界大气压强发生了变化
D．注射器内的气体向外泄漏了
②关于本实验的下列说法中，正确的是 
A．推拉柱塞时动作要快
B．柱塞涂润滑油主要是为了减小摩擦
C．注射器外侧刻度尺的刻度均匀但并未标单位，这对实验结果的可靠性不会有影响
2．（2023·贵州·校联考模拟预测）在“探究气体等温变化的规律”的实验中，实验装置如图甲所示。
利用注射器封闭一段空气柱为研究对象。
（1）关于该实验，下列操作正确的是      。
4
关注公众号：陆陆高分冲刺  ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
A．把柱塞快速地向下压
B．把柱塞缓慢地向上拉
C． 在实验过程中，可以用手握住注射器
（2）该实验小组利用实验所测得的数据，画出如图乙所示的图像，则他们画的可能是      图。
A．
    B．
    C． 
3．（2023·云南大理·统考模拟预测）如图甲为“探究一定质量的气体在温度保持不变的条件下压强与
体积的关系”的装置，导热性能良好的注射器中用橡胶塞和柱塞封闭一段空气柱，空气柱的体积
可以通
过刻度读取，空气柱的压强
可以从与注射器内空气柱相连的气压计读取。把柱塞向下压或向上拉，读取
几组空气柱的体积与对应的压强数据。
  
（1）关于该实验操作，下列说法正确的是       。
A．推拉柱塞时应尽量缓慢
B．推拉柱塞时不可手握注射器筒上空气柱部分
C．若实验中橡胶塞脱落，可立即装上并继续本次实验
（2）测得多组空气柱的压强
和体积
的数据后，为了直观看出一定质量的气体在温度不变的条件下压
强与体积的关系，若以
为纵坐标，则应以       （用字母表示）为横坐标建立坐标系并描点作图；在
不断压缩气体过程中，将测得的数据在刚才建立的坐标系中描点后用平滑曲线连接，得到的图像如图乙中
实线所示，则出现这种情况的可能原因是              （写出一种即可）。
4．（2023·云南·模拟预测）某同学用注射器和压强传感器探究一定质量的气体发生等温变化时遵循的
规律，实验装置如图（a）所示。用活塞和注射器外筒封闭一定的气体，其压强可由左侧的压强传感器测
得。
5
关注公众号：陆陆高分冲刺  ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
   
（1）在注射器柱塞上涂上润滑油，其主要目的是 
（2）该同学在一次实验中，计算机屏幕显示如图（b）所示，其纵坐标表示封闭气体的压强，则横坐标表
示的物理量是封闭气体的           ；
  
A．热力学温度T                     B．摄氏温度t
C．压强p                  D．压强的倒数
（3）若该实验的误差仅由注射器与传感器之间细管中的气体体积
导致的，由图（b）可得
大小为  
 
mL（结果保留1 位有效数字）。
5．（2023·安徽合肥·合肥市第六中学校考模拟预测）小默用如图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。
6
关注公众号：陆陆高分冲刺  ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
  
（1）在实验过程中注射器没有完全竖直而是略微倾斜，则压力表读数           。
A．偏大         B．偏小             C．没有影响
（2）下列实验操作，正确的有           。
A．柱塞上应该涂油以更好地密封气体
B．应快速推拉柱塞以避免气体与外界热交换
C．用手握住注射器推拉柱塞以使装置更加稳定
（3）注射器内空气柱的体积为V、压强为p，若考虑到连接压力表和注射器内空气柱的细管中有少量气体
未计入，从理论上分析
图像最接近下列哪个图           。
  
6．（2023·山东日照·统考三模）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：
7
关注公众号：陆陆高分冲刺  ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
（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
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        。
  
7．（2023·北京通州·潞河中学校考三模）物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验
方法、实验操作、数据分析等。
（1）用游标卡尺测量图乙线圈的内径，可利用图甲中游标卡尺的           （选填“A”、“B”、“C”）
部件，测出的内径大小如图丙所示，其读数为           cm；
  
（2）下面四幅图是用来“探究影响感应电流方向的因素”的实验示意图。灵敏电流计和线圈组成闭合回
路，通过“插入”“拔出”磁铁，使线圈中产生感应电流，记录实验过程中的相关信息，分析得出楞次定
律。下列说法正确的是(      )
  
8
关注公众号：陆陆高分冲刺  ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
A．该实验必需保持磁铁运动的速率不变
B．该实验必需记录感应电流产生的磁场方向
C．该实验无需记录磁铁在线圈中的磁场方向
D．该实验无需确认电流计指针偏转方向与通过电流计的电流方向的关系
（3）如图所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律。根据记录的实验数据，做出了如图所示的
图，图线在
、
之间的所围面积的物理意义表示           。
  
8．（2023·辽宁沈阳·沈阳二中校考模拟预测）在“研究一定质量理想气体在温度不变时，压强和体积
的关系”实验中。某同学按如下步骤进行实验：
①将注射器活塞移动到体积适中的
位置，接上软管和压强传感器，通过DIS 系统记录下此时的体积
与
压强
。
②用手握住注射器前端，开始缓慢推拉活塞改变气体体积。
③读出注射器刻度表示的体积V，通过DIS 系统记录下此时的V 与压强p。
④重复②③两步，记录5 组数据。作
图。
（1）在上述步骤中，该同学对器材操作的错误一步是      （填步骤序号）。因为该操作通常会影响气
体的      （填写状态参量）。
（2）若软管内容积不可忽略，按该同学的操作，最后拟合出的
图线应是      。（填写“线性”
“非线性”）
9．（2023·福建福州·统考模拟预测）如图甲是某实验小组利用气体压强传感器探究“温度不变时，一
定质量的气体压强与体积关系”的实验装置。
9
关注公众号：陆陆高分冲刺  ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
（1）主要操作步骤如下：
①把注射器活塞推至注射器某一位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接；
②缓慢移动活塞，记录注射器的刻度值
，同时记录对应的气体压强值
；
③重复上述步骤②，多次测量；
④根据记录的数据，作出
图线。如果该图线为直线且反向延长线过坐标原点，就说明气体压强与体
积成      （选填“正比”或“反比”）。
（2）关于该实验的操作，下列说法正确的是      （填写选项前的字母）
A．实验中一定要测量空气柱的横截面积
B．实验中一定要测量环境的温度
C．为了减小实验误差，在活塞上均匀涂抺润滑油，主要是为了避免漏气
D．为方便推拉活塞，应用手握紧注射器再推拉活塞
（3）某次实验中，一实验小组做出的
图像如图乙所示，图线发生弯曲，造成该现象的原因可能是   
。
10．（2023·海南·统考二模）（1）某同学通过图所示的实验装置，利用玻意耳定律来测定一颗形状不
规则的冰糖的体积。
10
关注公众号：陆陆高分冲刺  ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
①将冰糖装进注射器，通过推、拉活塞改变封闭气体的体积和压强。若实验过程中不慎将活塞拔出针筒，
则      （填“需要”或“不需要”）重做实验。
②实验中通过活塞所在刻度读取了多组体积V 及对应压强
，为了在
坐标系中获得直线图像，应选择 
。
A．
图像      B．
图像      C．
图像      D．
图像
③选择合适的坐标后，该同学通过描点作图，得到直线的函数图像如图所示，忽略传感器和注射器连接处
的软管容积，则这颗冰糖的体积为      。
（2）某同学制作了一个“加速度测量仪”，用来测量垂直电梯竖直上、下运行时的加速度，其构造如图1
所示：将一根轻弹簧的上端固定在竖直放置且带刻度的“「”形光滑小木板上端，当弹簧下端悬挂
重
物并静止时，指针指向
位置；当弹簧下端悬挂
重物并静止时，指针指向
位置。实际测
量时，该同学在该弹簧下端固定
重物，重力加速度
取
，所有计算结果保留两位有效数字。
①该弹簧的劲度系数
      
②实际测量时，当指针指到
位置时，垂直电梯运行的加速度大小为      
③如图2 所示，将该加速度测量仪水平使用，若指针仍指到
位置，则水平加速度大小      
11．（2023·上海徐汇·统考二模）在“用DIS 研究温度不变时一定质量的气体压强与体积的关系”实
验中，某组同学先后两次使用如图（a）所示实验装置获得多组注射器内封闭气体的体积V 和压强p 的测量
11
关注公众号：陆陆高分冲刺  ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
值，并通过计算机拟合得到如图（b）所示两组p-V 图线。
（1）实验中使用的是        传感器；
（2）实验过程中应避免手握注射器含空气柱的部分，这是为了        ；
（3）为检验气体的压强p 与体积V 是否成反比例关系，可将图线转化为        图线；
（4）两组图线经检验均符合反比例关系，由图可知①、②两组注射器内气体的pV 乘积        （选填
“相等”或“不相等”）；导致两组数据差异的原因可能是        （多选）。
A．两组实验环境温度不同        B．两组封闭气体的质量不同
C．某组器材的气密性不佳        D．某组实验中活塞移动太快
12．（2023·天津南开·统考一模）某实验小组用如图甲所示实验装置来“探究等温情况下一定质量气
体压强与体积的关系”。
（1）关于该实验，下列说法正确的是       。
A．实验前应将注射器的空气完全排出
B．实验时应快速推拉活塞以避免气体与外界发生热交换
C．无需测出封闭气体的质量
D．推拉活塞时，应用手握住整个注射器以使装置更稳定。
（2）为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，他们进行了两次实验，得到的
图像如图乙所示，由图可知两次实验气体的温度大小关系为
      
（选填“<”“＝”或“>”）。
12
关注公众号：陆陆高分冲刺  ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
（3）为了能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。
13．（2023·浙江嘉兴·统考一模）小强同学用如图所示装置探究气体等温变化的规律。
①他在实验过程中注射器没有完全竖直而是略微倾斜，则压力表读数      （单选）。
A．偏大    B．偏小    C．没有影响
②下列实验操作，正确的有      （单选）。
A．柱塞上应该涂油以更好地密封气体
B．应快速推拉柱塞以避免气体与外界热交换
C．用手握住注射器推拉柱塞以使装置更加稳定
14．（2022 下·山东日照·高二统考期末）某同学设计了如图甲所示的装置来探究“气体温度不变时压
强随体积变化规律”的实验，注射器导热性能良好，用橡皮帽和活塞在注射器内封闭一定质量的理想气体。
质量不计的细绳跨过滑轮，一端系到活塞上，调节滑轮的高度，使左侧细绳拉直时能保持水平，另一端可
以挂钩码。实验时，在细绳的下端依次挂上质量相同的钩码1，2，3，……，稳定后通过注射器的标度读
出对应空气柱的体积V，并能求出对应气体的压强p。已知注射器的最大体积为
，刻度全长为L，大气
压为
，每个钩码的质量为m，重力加速度为g。
13
关注公众号：陆陆高分冲刺  ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
（1）关于本实验的操作，下列说法正确的是(        )
A．为减小误差，每挂上一个钩码后，应平衡后再读出体积。
B．挂钩码时，为了防止注射器脱落，应用手紧紧握住注射器。
C．实验前，应将活塞上涂有润滑油，并来回拉动几次。
D．实验时必须测出封闭气体的温度。
（2）若在某次实验中细绳上所挂钩码个数为n，则平衡后对应气体的压强为          （用题目中已知量
表示）
（3）该同学根据测得气体的体积和对应的压强，做出了
图像，如图乙所示，图线不过原点，则纵坐
标b 代表          ；体积增大到一定值后，图线开始偏离直线，可能是由于气体温度          （填
“升高”或“降低”）；也可能是由于装置气密性导致气体质量          （填“增大”或“减小”）。
15．（2022·海南·校联考模拟预测）（1）某同学应用如图1 所示的装置做“探究气体等温变化的规
律”的实验。
14
关注公众号：陆陆高分冲刺  ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
设计了如下的实验步骤，其中有错误的步骤是      （填步骤前的数字序号）．
①利用注射器选取一段空气柱为研究对象，保持气体的质量和温度不变．
②把柱塞快速地向下压或向上拉，读取空气柱的长度l（可得到空气柱体积V）与压强p 的几组数据．
③作出
图像。
④改变空气柱或环境温度，重复实验。
若图像中的各点位于过原点的同一条直线上，说明一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体
积成       （填“正比”或“反比”）。图2 是该同学在不同环境温度下，对同一段空气柱实验，得出的
两条等温线a 和b，对应的温度分别为
、
，则
       
（填“>”“=”或“<”）。
16．（2022·浙江金华·浙江省东阳中学校考模拟预测）在“探究气体等温变化的规律”的实验中，利
用注射器选取一段空气柱为研究对象，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。
15
关注公众号：陆陆高分冲刺  ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
（1）在实验过程中，空气柱的体积变化不要太快的原因是           ；在移动柱塞的过程中，正确的操
作是           。
（2）在温度不变的情况下，得到压强p 与体积V 成反比的结论，你对这一结论的微观解释是：  
 
。
17．（2022·上海·一模）“用DIS 研究在温度不变时，一定质量气体压强与体积关系”的实验装置如
图所示。
（1）保持温度不变，封闭气体的压强
用      传感器测量，体积
由      读出。实验前是否需要对
传感器进行调零？      （选填：“是”或“否”）
（2）某次实验中，数据表格内第2 次～第8 次压强没有点击记录，但其它操作规范。根据表格中第1 次和
第9 次数据，推测出第7 次的压强
，其最接近的值是 
次　数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
压强
100.1
p7
179.9
体积
18
17
16
15
14
13
12
11
10
A．
    B．
    C．
    D．
 
16
关注公众号：陆陆高分冲刺  ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
（3）若考虑到连接注射器与传感器的软管内气体体积
不可忽略，则封闭气体的真实体积为      。从
理论上讲
图像可能接近下列哪个图？ 
18．（2022·上海嘉定·统考二模）用如图甲所示的装置研究“温度不变时，一定质量的气体压强与体
积的关系”实验，操作步骤如下： 
①将压强传感器调零；
②在活塞上均匀涂抹润滑油，把活塞移至注射器适当刻度处；
③逐一连接注射器、压强传感器、数据采集器、计算机；
④推动活塞，记录多组注射器内气体的体积V，以及相应的压强传感器示数p。
（1）请改正以上步骤中的不妥之处：          ；
（2）实验操作中，活塞上均匀涂抹润滑油，主要目的是为了          ；推动活塞时要缓慢，原因是   
；
（3）图乙给出的是一次标准、正确实验操作得到的p-V 图像，小明在操作过程中，误将手一直握住注射器
的筒壁，猜想小明实验可能得到的p-V 图像，并在图中用虚线画出       ；
（4）小明注意操作细节后重新实验，作出p-V 图像，如图乙所示，能否根据绘制的图线直接得到气体压强
和体积的关系？如果能，请说明是什么关系；如果不能，请简单说明处理方法。         。
19．（2022·上海青浦·统考二模）有同学在做“用DIS 研究温度不变时气体的压强跟体积的关系”实
验时，缓慢推动活塞，在使注射器内空气体积逐渐减小。实验完成后，计算机屏幕上显示出如图所示的p
17
关注公众号：陆陆高分冲刺  ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
－V 图线（其中实线是实验所得图线，虚线为一支参考双曲线）。
（1）开始实验后，压强传感器        （选填“需要”或“不需要”）调零；
（2）仔细观察不难发现，该图线与玻意耳定律不够吻合，造成这一现象的可能原因是：         ；
（3）由于此图无法说明p 与V 的确切关系，所以改画p－
图像。根据上述误差的图像画出的p－
图像
应当与下列哪个图像最接近        ；
A．
B．
C．
D．
（4）根据你在（2）中的判断，说明为了减小误差，应采取的措施是：              。
21．（2022·上海虹口·上海市复兴高级中学统考二模）图（a）是“用DIS 研究在温度不变时，一定质
量的气体压强与体积关系”的实验装置。
（1）实验中，连接注射器与压强传感器之间软管内的气体不可忽略。移动活塞，多次记录注射器上的体
积刻度V 和压强传感器读数p，绘出的
 图像可能为(         )
A．
 B．
 C． 
 D．
18
关注公众号：陆陆高分冲刺  ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
（2）用第（1）问中获得的数据绘制
 图像，如图（b）所示，则连接注射器与压强传感器之间软管
内气体的体积为                。
（3）若用天平测出若干粒大米的质量为m，然后将这些米粒装入上述装置中的注射器内，移动活塞，多
次记录注射器上的体积刻度V 和压强传感器读数p，绘出图（c）所示的图像。则可求出大米的密度为  
 
（用m、V1、V2表示）。
（4）第（3）问中，若读出注射器上的体积刻度为V3 之后，用手握住注射器左侧的大部分位置，向外拉
动活塞，其余操作无误，继续采集若干数据，请在图（c）中大致画出大于V3 部分的图线。(    )
19