Question

12．王浩跟同學(xué)們一起探究“一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變時，其壓強跟體積的關(guān)系”，實驗裝置如圖甲所示（固定的鐵架臺未畫出）．用一支容量為2.5mL的針筒，先將活塞的下底面拉到剛好對準(zhǔn)2.5mL的刻度線，用橡皮泥封住針口，然后在活塞上加砝碼．他們測出筒上全部刻度的長度為5cm．活塞的質(zhì)量和活塞與墻壁的摩擦不計，托盤的質(zhì)量為15g．測量數(shù)據(jù)如下表：（外界大氣壓為1×10⁵Pa，g=10N/kg）

實驗序號	砝碼和托盤質(zhì)量m/g	筒內(nèi)氣體體積V/cm3	筒內(nèi)氣壓/×105Pa
1	0	2.5	1
2	45	2.3	1.09
3
4	195	1.8	1.39
5	335	1.5	1.67
6	540	1.2	2.08
7	750	1.0	2.5

（1）他們測得的活塞的橫截面積為0.5×10^-4m²．
（2）第三次實驗時，所加砝碼和活塞的位置如圖甲所示，則筒內(nèi)氣壓為1.25×10⁵Pa．
（3）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，請在圖乙畫出氣壓隨體積變化的圖象．
（4）根據(jù)圖象可知，氣體壓強跟體積的關(guān)系是：一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變時，體積越大，壓強越小．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)S=$\frac{V}{h}$即可求出活塞的橫截面積；
（2）先根據(jù)G=mg求出托盤和砝碼的總重力，再根據(jù)F=PS求出外界氣體對活塞的壓力，最后根據(jù)p=$\frac{F}{S}$即可求出筒內(nèi)氣體壓強；
（3）根據(jù)數(shù)學(xué)描點法描出氣壓與體積對應(yīng)的點，用光滑的曲線連接起來．
（4）根據(jù)圖象中，在氣體的溫度和質(zhì)量一定時，得出氣體體積與氣體壓強的關(guān)系．

解答 解：（1）S=$\frac{V}{h}$=$\frac{2.5×1{0}^{-6}{m}^{3}}{0.05m}$=0.5×10^-4m²；
（2）托盤和砝碼總質(zhì)量m=125g，
筒內(nèi)氣體體積V=2.0cm³，
托盤和砝碼的總重力G=mg=0.125kg×10N/kg=1.25N，
外界氣體對活塞壓力F₀=P₀S=1×10⁵Pa×0.5×10^-4m²=5N，
活塞對筒內(nèi)氣體壓力F=F₀+G=5N+1.25N=6.25N，
筒內(nèi)氣體壓強p=$\frac{F}{S}$=$\frac{6.25N}{0.5×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=1.25×10⁵Pa．
（3）在圖象上描出（2.5，1）（2，1.25）（1.8，1.39）（1.5，1.67）（1.0，2.5），用光滑的曲線連接起來．如圖：

（4）從圖象上可以看出，一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變時，體積越大，壓強越�。�
故答案為：（1）0.5×10^-4；（2）1.25×10⁵Pa；（3）見上圖；（4）體積越大，壓強越�。�

點評 本題是一道研究一定量的氣體在溫度不變時，壓強與體積關(guān)系的實驗探究題，考查了學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)的處理能力，解題的關(guān)鍵是分析表中數(shù)據(jù)，找出壓強P與體積V間的關(guān)系．