Question

11．如图为“用DIS研究在温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”实验装置图．
①图中，实验器材A是压强传感器．气体体积由注射器上的刻度读出．
②（多项选择）完成本实验的基本要求是AB
（A）在等温条件下操作
（B）封闭气体的容器的密封性要好
（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
③若大气压强为p₀，注射器内气体的初始体积为10cm³．实验过程中，注射器内气体体积在4cm³至20cm³的范围内变化，注射器内部与外界压强差的最大值为1.5 p₀．

Answer 1

分析 （1）根据实验的原理，用针筒封闭一定质量的气体，在温度不变的条件下，研究其压强和体积的关系，从而确定传感器的类型；
（2）根据实验的原理和实验的注意事项，即可完成实验的基本要求；
（3）在误差范围内，一定质量的气体，温度不变时，PV乘积为一定值，即压强与体积成正比

解答 解：（1）该实验的目的 是验证玻意耳定律，即用针筒封闭一定质量的气体，在温度不变的条件下，研究其压强和体积的关系，所以实验所使用的传感器是压强传感器；气体的体积由注射器上的刻度即可读出．
（2）A、该实验的目的 是验证玻意耳定律，所以要在等温条件下操作．故A正确；
（B）实验的基本要求是气体的质量要保持不变，所以封闭气体的容器的密封性要好．故B正确；
（C）实验的基本要求是气体的质量要保持不变，不一定必须弄清所封闭气体的质量．故C错误；
（D）该实验的目的 是验证玻意耳定律，即PV=C，在温度不变的条件下，气体的压强和体积各自的单位统一即可，不必须用国际单位．故D错误．
故选：AB
（3）根据玻意耳定律，即PV=C可知，气体的体积越大，则压强越小，所以注射器内气体体积在4cm³至20cm³的范围内变化时的两个极值中，必定有一个符合题意．
当V′=4cm³时，气体的压强：$P′=\frac{PV}{V′}=\frac{{P}_{0}×10}{4}=2.5{P}_{0}$
压强差：△P₁=P′-P₀=1.5P₀＞P₀
而气体的体积增大时，压强始终大于0，所以气体的体积最大时与开始时的压强相比不会达到P₀，即△P₂＜P₀
所以注射器内部与外界压强差的最大值为1.5P₀
故答案为：①压强传感器，注射器上的刻度；②AB；③1.5

点评 本题考查了探究气体的压强和体积关系实验的原理、误差来源和数据采集方法，最好亲手做实验，体会一些实际问题．