Question

5．用DIS研究一定質(zhì)量氣體在溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)與體積關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，用一個(gè)帶有刻度的注射器及DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)來(lái)探究氣體的壓強(qiáng)與體積關(guān)系．實(shí)驗(yàn)中氣體的質(zhì)量保持不變，氣體的體積直接讀出，氣體的壓強(qiáng)是由圖中壓強(qiáng)傳感器等計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)得到．請(qǐng)回答下列有關(guān)問(wèn)題．

（1）完成本實(shí)驗(yàn)的基本要求是（多選）AB
A．在等溫條件下操作．
B．封閉氣體的容器密封良好．
C．必須弄清所封閉氣體的質(zhì)量．
D．氣體的壓強(qiáng)和體積必須用國(guó)際單位．
（2）甲同學(xué)在做本實(shí)驗(yàn)時(shí)，按實(shí)驗(yàn)要求組裝好實(shí)驗(yàn)裝置，然后緩慢推動(dòng)活塞，使注射器內(nèi)空氣柱從初始體積20.0mL減為12.0mL．實(shí)驗(yàn)共測(cè)出五組數(shù)據(jù)，每次體積值直接從注射器的刻度讀出并輸入計(jì)算機(jī)，同時(shí)由壓強(qiáng)傳感器測(cè)得對(duì)應(yīng)體積的壓強(qiáng)值．實(shí)驗(yàn)完成后，計(jì)算機(jī)屏幕上顯示出如下表所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

序號(hào)	V（mL）	p（×105Pa）	pV（×105Pa•mL）
1	20.0	1.001 0	20.020
2	18.0	1.095 2	19.714
3	16.0	1.231 3	19.701
4	14.0	1.403 0	19.642
5	12.0	1.635 1	19.621

仔細(xì)觀察不難發(fā)現(xiàn)，pV（×10⁵Pa•mL）一欄中的數(shù)值越來(lái)越小，造成這一現(xiàn)象的原因可能是（單選）D
A．實(shí)驗(yàn)時(shí)注射器活塞與筒壁間的摩擦力不斷增大．
B．實(shí)驗(yàn)時(shí)環(huán)境溫度增大了．
C．實(shí)驗(yàn)時(shí)外界大氣壓強(qiáng)發(fā)生了變化．
D．實(shí)驗(yàn)時(shí)注射器的空氣向外發(fā)生了泄漏．
（3）根據(jù)你在第（2）題中的選擇，為了減小誤差，你應(yīng)當(dāng)采取的措施是：在注射器活塞上加潤(rùn)滑油，來(lái)增加連接處密封性．
（4）乙同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范正確，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出如圖2所示的V-$\frac{1}{p}$圖線不過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，則截距b代表注射器與壓強(qiáng)傳感器連接處細(xì)管內(nèi)氣體體積．

Answer 1

分析 （1）玻意耳定律成立的前提是等溫且質(zhì)量一定；
（2）根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程測(cè)量；
（3）防止漏氣，可以增加連接處密封性，在注射器活塞上加潤(rùn)滑油；
（4）注射器與壓強(qiáng)傳感器連接部位的氣體體積；

解答 解：（1）A、B、本實(shí)驗(yàn)的條件是：溫度不變、氣體質(zhì)量一定，所以要在等溫條件下操作，注射器密封性要好．故A正確、B正確．
C、本實(shí)驗(yàn)研究質(zhì)量一定的氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系，不需要測(cè)量氣體的質(zhì)量．故C錯(cuò)誤．
D、本實(shí)驗(yàn)研究氣體的壓強(qiáng)和體積的比例關(guān)系，單位無(wú)需統(tǒng)一為國(guó)際單位．故D錯(cuò)誤
故選：AB；
（2）A、實(shí)驗(yàn)時(shí)注射器活塞與筒壁間的摩擦力不斷增大，不會(huì)影響氣壓與體積，故A錯(cuò)誤；
B、實(shí)驗(yàn)時(shí)環(huán)境溫度增大了，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程$\frac{PV}{T}$=C，PV乘積變大，故B錯(cuò)誤；
C、封閉氣體壓強(qiáng)與外界大氣壓強(qiáng)無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；
D、實(shí)驗(yàn)時(shí)注射器的空氣向外發(fā)生了泄漏，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程$\frac{PV}{T}$=C，常數(shù)C與質(zhì)量有關(guān)，變小，故PV乘積減小，故D正確；
故選：D；
（3）根據(jù)你在第（2）題中的選擇可知在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中由漏氣，為了防止漏氣，應(yīng)當(dāng)在注射器活塞上加潤(rùn)滑油，來(lái)增加連接處密封性；
（4）根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程$\frac{PV}{T}$=C可知，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出的V-$\frac{1}{p}$圖線是過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線．
在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范正確，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出如圖2所示的V-$\frac{1}{p}$圖線不過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，該圖線的方程為：$V=k•\frac{1}{P}-b$，說(shuō)明試管中的氣體的體積小于實(shí)際的封閉氣體的體積，結(jié)合實(shí)驗(yàn)的器材可知，截距b代表：注射器與壓強(qiáng)傳感器連接部位的氣體體積；
故答案為：（1）AB；（2）D；（3）；（4）注射器與壓強(qiáng)傳感器連接處細(xì)管內(nèi)氣體體積

點(diǎn)評(píng) 本題關(guān)鍵明確實(shí)驗(yàn)原理，知道實(shí)驗(yàn)誤差的來(lái)源，會(huì)減小實(shí)驗(yàn)誤差，一些實(shí)際問(wèn)題要通過(guò)實(shí)驗(yàn)去體會(huì)．