专题118探究气体等温变化的规律（解析版）-2023高考一轮复习知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练

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2023 高考一轮知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练

第十九章热学

专题 118 探究气体等温变化的规律

第一部分知识点精讲

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。

3.实验数据的收集：空气柱的压强

可以从压力表上读出，空气柱的长度

可以在玻璃管两

侧的刻度尺上读出，空气柱的长度

与横截面积

的乘积就是它的体积

。把柱塞缓慢地向

下压或向上拉，读出空气柱长度与压强的几组数据。将相关数据记录在表中：

序号 12345

压强

体积

4.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。

（2）检验：以压强

为纵坐标，以体积的倒数

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∝

，也就是压强

与体积

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

图像时，应使收集的实验数据在

p − 1

坐标系中均匀分布。

第二部分最新高考题精选

1.（8分）（2016 上海高考题）某同学制作了一个结构如图（a）所示的温度计。一端封闭

的轻质细管可绕封闭端 O自由转动，管长 0.5m。将一量程足够大的力传感器调零，细管的

开口端通过细线挂于力传感器挂钩上，使细管保持水平、细线沿竖直方向。在气体温度为

270K 时，用一段水银将长度为 0.3m 的气柱封闭在管内。实验时改变气体温度，测得封闭

气柱长度 l和力传感器读数 F之间的关系如图（b）所示（实验中大气压强不变）。

（1）管内水银柱长度为 m，为保证水银不溢出，该温度计能测得的最高温度为

K。

（2）若气柱初始长度大于 0.3m，该温度计能测量的最高温度将（选填：“增大”，

“不变”或“减小”）。

（3）若实验中大气压强略有升高，则用该温度计测出的温度将（选填：“偏高”，

“不变”或“偏低”）。

【参考答案】（1）0.1；360 （2）减小（3）偏低

【名师解析】（1）在气体温度为 270K 时，用一段水银将长度为 0.3m 的气柱封闭在管内，

对应的温度为 270K，力传感器读数 F=0.35N，设水银柱长度为 x，质量为 m，由力矩平衡

可得：mg×（0.30+x/2）=0.35×0.5；

由图（b）可得：mg×（0.35+x/2）=0.40×0.5；联立解得：x=0.1m，F=0.45N。水银恰好不

溢出时，气体长度为 L= （0.50-x ）m=0.4m ；对封闭气体，由盖吕萨克定律，

0.3/270=0.4/T，可得，T=360K。

（2）若气柱初始长度大于 0.3m，由盖吕萨克定律可知，该温度计能测量的最高温度将减

小。

（3）若实验中大气压强略有升高，则用该温度计测出的温度将偏低。

2.（2015 年上海高考题）简易温度计构造如图所示。两内径均匀的竖直玻璃管下端与

软管连接，在管中灌入液体后，将左管上端通过橡皮塞插入玻璃泡。在标准大气压下，

调节右管的高度，使左右两管的液面相平，在左管液面位置标上相应的温度刻度。多

次改变温度，重复上述操作。

（1）（单选题）此温度计的特点是

（A）刻度均匀，刻度值上小下大

（B）刻度均匀，刻度值上大下小

（C）刻度不均匀，刻度值上小下大

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