高中物理微专题-实验十四 热学实验部分对点训练

这是一份高中物理微专题-实验十四 热学实验部分对点训练，共7页。试卷主要包含了用油膜法估测分子的大小等内容，欢迎下载使用。
［基础巩固］
1．在“探究气体等温变化的规律“实验中，所用的实验装置如图所示，空气柱的长度l可以通过刻度尺读取，为了得到空气柱的体积还应测量柱塞的 。空气柱的压强可以从与注射器内空气柱相连的 读取。实验中要 地把柱塞向下压或向上拉来改变空气柱的长度，利用实验获得的数据做出的图像为一条 。
2．用油膜法估测分子的大小。实验器材有：浓度为0.05%（体积分数）的油酸酒精溶液、最小刻度为的量筒、盛有适量清水的浅盘、痱子粉、胶头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸（最小正方形边长为）。则
（1）下面给出的实验步骤中，正确排序应为 （填序号）。
A．待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上
B．用滴管将浓度为0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入油酸酒精溶液的滴数n
C．将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上，用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液，从低处向水面中央滴入1滴
D．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长为的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，算出油酸薄膜的面积S（单位为）
（2）利用以上测量数据，写出单个油酸分子直径的表达式 。
［模拟训练］
（2020·江西南昌一模）
3．用油膜法估测分子的大小。
①下面给出的实验步骤中，正确排序应为 。（填序号）
A. 待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上
B. 用滴管将浓度为0.1%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入1mL油酸酒精溶液的滴数N
C. 将画有油酸薄膜轮廊的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数约为M个，算出油酸薄膜的面积
D. 将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上，用滴管吸取浓度为0.1%的油酸酒精溶液，从低处向水面中央滴入一滴
②利用以上测量数据，写出单个油酸分子直径的表达式为 。
（2020·北京朝阳区一模）
4．在“油膜法估测分子直径”的实验中，我们通过宏观量的测量间接计算微观量。
(1)本实验利用了油酸分子易在水面上形成 （选填“单层”或“多层”）分子油膜的特性。若将含有纯油酸体积为V的一滴油酸酒精溶液滴到水面上，形成面积为S的油酸薄膜，则由此可估测油酸分子的直径为 。
(2)某同学实验中先取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液，测量并计算一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积后，接着又进行了下列操作：
A.将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地扩展为形状稳定的油酸薄膜
B.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算油酸薄膜的面积
C.将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸薄膜的轮廓画在玻璃板上
D.向浅盘中倒入约2cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上
以上操作的合理顺序是 （填字母代号）。
(3)若实验时痱子粉撒的太厚，则所测的分子直径会 （选填“偏大”或“偏小”）。
(4)本实验中油膜的形成是分子力的作用效果。图甲为分子力F随分子间距r的变化图线，图乙为某同学参照图甲所做的分子势能Ep随分子间距r的变化图线。请你对图乙的合理性做出分析，填在下面表格相应的位置中。
（2021·贵州模拟）
5．（1）如图所示的四个图反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的四个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是 （用符号表示）
（2）在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，所用的油酸酒精溶液的浓度为a，测量中，某位同学测得如下数据：测得体积为V的油酸酒精溶液共有N滴；滴入1滴这样的溶液到准备好的水面撒有痱子粉的盛水的浅盘里，散开后的油膜面积为S，则用以上题中给出的符号表示分子直径d的大小的表达式为：
（3）该同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，发现自己所测得的数据偏大，则对出现这种结果的原因，下列说法中可能正确的是
A.油酸未完全散开
B.油酸溶液浓度低于实际值
C.计算油膜面积时，将所有不足一格的方格计为一格
D.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸体积进行计算
［对接高考］
（2019·全国卷Ⅲ）
6．用油膜法估算分子大小的实验中，首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是 ．实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可以 ．为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量是 ．
指出合理或不合理之处并简述理由
合理之处

不合理之处

参考答案：
1． 直径（填“横截面积”也算对） 压力表 缓慢 过原点的倾斜直线
【详解】[1]除了空气柱的长度l之外，为了得到空气柱的体积还应测量柱塞的直径（或横截面积）。
[2]空气柱的压强可以从与注射器内空气柱相连的压力表读取。
[3]实验中为了使气体能够做等温变化，要缓慢地把柱塞向下压或向上拉来改变空气柱的长度。
[4]根据玻意耳定律
可知利用实验获得的数据做出的图像为一条过原点的倾斜直线。
2． BCAD
【详解】（1）[1]根据实验原理可得，给出的实验步骤的正确排序为BCAD。
（2）[2]每滴油酸酒精溶液的体积为，1滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积为
所以单个油酸分子的直径为
3． BDAC
【详解】①[1]本实验的基本步骤是：B．用滴管将浓度为0.1%油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入1mL的油酸酒精溶液的的滴数N，可求得1滴油酸酒精溶液的体积；
D．将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上，用滴管吸取浓度为0.1%的油酸酒精溶液，从低处向水面中央滴入一滴油酸酒精溶液，使之充分扩散，形成单分子油膜；
A．待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上；
C．将画有油酸薄膜轮廊的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数约为M个，计算出油酸薄膜的面积。
故实验步骤中，正确排序应为BDAC。
②[2]1滴油酸含有的油酸体积为
则单个油酸分子直径的表达式为
4． 单层 DACB 偏大 见解析 见解析
【详解】(1)[1]在“用油膜法估测分子的大小”实验中，我们的实验依据是：①油膜是呈单分子分布的；②把油酸分子看成球形；③分子之间没有空隙；由上可知，在水面上要形成单层分子油膜；
[2]一滴油酸的体积为V，油酸分子的直径为
(2)[3]本实验首先要制备酒精油酸溶液，并明确一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，同时通过量筒测出N滴油酸酒精溶液的体积；同时向浅盘中倒入约2cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上；然后将此溶液1滴在有痱子粉的浅盘里的水面上，等待形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔描绘出油酸膜的形状，将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，按不足半个舍去，多于半个的算一个，统计出油酸薄膜的面积。则用此溶液的体积除以其的面积，恰好就是油酸分子的直径。故正确的步骤为DACB。
(3)[4]实验过程中，若油膜没有完全散开，则油酸溶液在水面上形成的油膜面积偏小，由可知，实验测量的油酸分子的直径偏大。
(4)[5]合理之处：图乙的大致变化情况合理，因为分子间距由足够远减小到r0的过程中分子力体现为引力做正功，分子势能减小，所以r0处的分子势能最小，此后再靠近的过程中，分子力体现为斥力做负功，所以分子势能逐渐增大。
[6]①图乙r1处分子势能为0的点不合理，由于分子力做功等于分子势能的变化，故分子间距由足够远减小到r1的过程中分子力做的总功应当为0，即甲图中r1处以右图线下的总面积应当为0，图中显然不符合。
②图乙在的范围内弯曲情况不合理，由于图线的斜率即为分子力，该区间的分子力是越来越大的，而图中的斜率显然越来越小。
5． dacb AD
【详解】（1）[1]“用油膜法估测分子的大小”实验步骤为：配制油酸酒精溶液→测定一滴油酸酒精溶液的体积→准备浅水盘→形成油膜→描绘油膜边缘→测量油膜面积→计算分子直径，因此操作先后顺序排列应是：dacb。
（2）[2]1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，1滴油酸酒精溶液形成的油膜面积为S，则分子直径大小为。
（3）[3]计算油酸分子直径的公式是，V是纯油酸的体积，S是油膜的面积。
A．油酸未完全散开，S偏小，故得到的分子直径d将偏大，故A正确；
B．如果测得油酸溶液浓度低于实际值，则油酸的实际体积偏小，则直径将偏小，故B错误；
C．计算油膜面积时，将所有不足一格的方格计为一格时，S将偏大，故得到的分子直径将偏小，故C错误；
D．错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸体积进行计算，可知，V偏大，则计算得到的分子直径将偏大，故D正确；
故选AD。
6． 使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜 把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，测出1mL油酸酒精溶液的滴数，得到一滴溶液中纯油酸的体积 油膜稳定后得表面积S．
【详解】油膜法测量分子大小需要形成单分子油膜，故而需要减少油酸浓度；一滴油酸的体积非常微小不易准确测量，故而使用累积法，测出N滴油酸溶液的体积V，用V与N的比值计算一滴油酸的体积；由于形成单分子油膜，油膜的厚度h可以认为是分子直径，故而还需要测量出油膜的面积S，以计算厚度.