高考物理一轮复习讲义微练53　实验19用油膜法估测油酸分子的大小 实验20探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系　

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1.在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中:
(1)以下操作不正确的是 A (填选项字母)。
A.直接将一滴油酸滴到水面上
B.向浅盘中倒入2 cm左右深的水，均匀地撒上爽身粉
C.油膜稳定后将玻璃板盖到浅盘上画出油膜轮廓
(2)前面正确操作后，某同学将油酸酒精溶液滴到均匀撒好爽身粉的水面上时油膜的面积会 C (填选项字母)。
A.变大 B.变小 C.先变大后变小
(3)不同实验小组向水面滴入一滴油酸酒精溶液时得到以下油膜形状，做该实验最理想的是 C (填选项字母)。
解析 (1)油酸浓度太大且不溶于水，直接滴一滴油酸不能形成单分子油层，A项错误；为了便于观察油酸在水面扩散的面积，所以在水面均匀撒上爽身粉，B项正确；为了定量测出油酸扩散面积，用带方格的玻璃板盖到浅盘上画出油膜轮廓，C项正确。综上所述，应选A。
(2)酒精溶于水，油酸酒精溶液滴到水中在酒精的作用下形成单分子油膜，随后酒精挥发油膜的面积又缩小，C项正确。
(3)最理想的情况是爽身粉很薄，容易被油酸酒精溶液冲开，近似圆形，C项正确。
2.(2025·宁波模拟)某实验小组为完成“用油膜法估算油酸分子的大小”的实验，操作如下:
①取1.0 mL油酸配成500 mL油酸酒精溶液；
②用注射器吸取1.0 mL油酸酒精溶液逐滴滴入量筒，全部滴完共滴了50滴；
③在浅盘内注入适量的水，将爽身粉均匀地撒在水面上，用注射器滴入一滴溶液；
④待油膜形状稳定后，将绘有方格的玻璃板放在浅盘上，绘出油酸的轮廓(如图所示，每个方格的边长为1.0 cm)。
(1)“将油酸分子看成球形”所采用的方法是 A (填选项字母)。
A.理想模型法B.控制变量法
C.等效替代法D.极限思维法
(2)该实验中一滴油酸酒精溶液含 4×10-5 mL油酸；由上述数据估算得到油酸分子的直径约为 4×10-9 m(保留1位有效数字)。
(3)(多选)若实验中最终测得的油酸分子直径偏大，可能原因是 AD (填选项字母)。
A.爽身粉撒得较多，油膜没有充分展开
B.配置好的油酸酒精溶液放置时间过长
C.计算油酸膜的面积时，将所有不完整方格作为完整方格处理
D.用注射器测得50滴油酸酒精溶液为1 mL时，不小心错记为40滴
解析 (1)“将油酸分子看成球形”采用的方法是理想模型法，A项正确。
(2)一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积V=150×1500=4×10-5 mL，每小格面积1 cm2，超过半个格子的算一个，不满半个的舍去，大约100个，所以分子直径d=VS=4×10-5100×1 cm=4×10-7 cm=4×10-9 m。
(3)水面上爽身粉撒得较多，油酸膜没有充分展开，致使水面上的油酸分子呈现多层，导致面积变小，测得油酸分子直径变大，A项正确；配置好的油酸酒精溶液放置时间过长，浓度变大，导致油膜面积测量值偏大，分子直径测量则偏小，B项错误；计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理，则会使测得的油酸面积变大，可知油酸分子直径变小，C项错误；用注射器测得50滴油酸酒精溶液为1 mL时，不小心错记为40滴，导致所测油酸体积偏大，油酸分子直径变大，D项正确。
3.在“用DIS研究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”中，一小组的同学测得一组实验数据如下:
(1)图甲为实验器件，实验中气体的压强可以通过压强传感器测量，气体的体积则通过 注射器 获得。
(2)利用DIS实验软件上提供的数据处理功能，上述数据生成的p-V图像如图乙所示，其中的曲线称为“等温线”。接着该组同学保持密闭的气体质量不变，又用热毛巾包着注射器进行了第二次实验，若将第二次测量的数据仍画在图乙中，请你在图中画出第二次实验的等温线。
图像见解析
(3)为了验证“一定质量的气体在温度保持不变时，其压强与体积成反比”假设，该组同学利用上述数据作V-1p图像，如图丙所示，发现图线没通过原点，与横坐标有一段截距，请分析产生误差的原因是 漏加了注射器与压强传感器连接处塑料软管中气体的体积 。
解析 (1)根据实验原理，由题图甲可知，气体的体积通过注射器针筒上的刻度读出。
(2)用热毛巾包着注射器进行了第二次实验，气体温度升高，则第二次实验的等温线如图所示(虚线)。
(3)由理想气体状态方程有pVT=C，可得V=CT·1p，由题图丙可知，V-1p图像整体下移，可知体积偏小，即漏加了注射器与压强传感器连接处塑料软管中气体的体积。
4.(2025·佛山模拟)某同学设计了如图甲所示的实验装置来“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”。注射器导热性能良好，用橡皮塞和柱塞在注射器内封闭一定质量的理想气体。柱塞下方安装一个钩。实验时，在钩的下端依次挂上质量相同的钩码1，2，3，……，稳定后通过注射器的标度读出对应空气柱的体积V，并依据柱塞(包括钩)和钩码的质量求出对应气体的压强p。已知注射器空气柱横截面积为S，刻度全长为L，大气压为p0，柱塞(包括钩)的质量为m0=200 g，每个钩码的质量为m=50 g。补充:提供重力加速度g。
(1)每次挂上钩码，要停留一点时间，让柱塞下滑到不再移动的另一位置时才读出空气柱的体积，是为了通过热传递控制空气柱的 压强稳定 。
(2)若在某次实验中所挂钩码个数为n，则平衡后空气柱中的压强为 p0-(m0+nm)gS (用题目中已知量的符号表示)。
(3)该同学通过实验数据得到如图乙所示的p-1V图像，由该图像得到的结论是 一定质量封闭气体的压强与体积成正比 。
(4)未挂钩码前，柱塞封闭的空气柱长度为L2，压强为p02，依次挂上钩码，当空气柱长度为L时，所挂钩码有 3p0S4mg-m0m 个。
解析 (1)柱塞静止时空气柱的压强保持不变，是为了通过热传递控制空气柱的压强稳定。
(2)若在某次实验中所挂钩码个数为n，由平衡得pS+(m0+nm)g=p0S，得平衡后空气柱中的压强为p=p0-(m0+nm)gS。
(3)题中p-1V图像为倾斜直线，说明一定质量封闭气体的压强与体积成正比。
(4)由等温变化p02×LS2=pLS，又pS+(m0+km)g=p0S，所挂钩码个数为k=3p0S4mg-m0m。
5.(2025·汕头模拟)实验小组同学探究气体压强与体积的关系，设计了如图装置，实验步骤如下:
①将圆柱体密闭容器装水以封闭气体，上方连接压强传感器可测封闭气体的压强，左端有出水控制开关；
②不计容器的厚度，以容器下表面为零刻度线，通过刻度尺读取容器的高度H和水面所在位置h；
③出水控制开关打开一小段时间后关闭，获取封闭气体压强p和液面所在位置h数据，重复实验步骤获得几组数据；
④将各组数据在坐标纸上描点，绘制图像，得出气体压强与体积的关系。
完成下列填空:
(1)实验中所研究的对象是封闭气体，应保持不变的物理量是 温度 。
(2)实验时，为判断气体压强与体积的关系， 不需要 (填“需要”或“不需要”)测出容器的横截面积。
(3)为直观反映压强与体积之间的关系，若以空气柱压强p为纵坐标，则应以 1H-h 为横坐标在坐标系中描点作图。(用H、h表达)
解析 (1)实验中所研究的对象是封闭气体，应保持不变的物理量是气体的温度。
(2)根据p1h1S=p2h2S可得，p1h1=p2h2，实验时，为判断气体压强与体积的关系，不需要测出容器的横截面积。
(3)要验证的关系为pV=C，即p(H-h)S=C，则p=CS·1H-h，为直观反映压强与体积之间的关系，若以空气柱压强p为纵坐标，应以1H-h为横坐标在坐标系中描点作图。
次数
1
2
3
4
5
6
p/kPa
101.3
111.2
123.5
138.7
158.3
184.3
V/mL
10
9
8
7
6
5