第十五章 第75课时 探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系-2027年高考物理一轮复习课件（含解析版讲义）

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实验十九：用油膜法估测油酸分子的大小　实验二十：探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系
1.掌握用油膜法估测油酸分子大小的原理和方法。2.学会探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系的实验原理、操作方法及误差分析，学会用图像法处理实验数据。
考点一　实验：用油膜法估测油酸分子的大小
考点二　实验：探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系
实验：用油膜法估测油酸分子的大小
(1)若实验过程中发现，撒入的爽身粉过多，导致油酸分子未形成单分子层，则计算得到的油酸分子直径将　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。 
(2)若实验中使用的油酸酒精溶液是经久放置的，则计算得到的油酸分子直径将　　　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。 
答案　若实验中使用的油酸酒精溶液是经久放置的，在溶液中的油酸浓度会偏大，实际计算时仍按原来的浓度计算，计算出的纯油酸体积比实际小，则计算得到的油酸分子直径将偏小。
　　　(2025·江苏省部分省级示范性重点中学摸底考)“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验方法及步骤如下：①向1 mL的油酸中加酒精，直至总量达到500 mL；②用注射器吸取①中配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入100滴时，测得其体积恰好是1 mL；③先往边长为30~40 cm的浅盘里倒入2 cm深的水，然后将爽身粉均匀地撒在水面上；④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油膜的形状；
⑤将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所示，小方格的边长为20 mm，数出轮廓范围内小方格的个数N。根据以上信息，回答下列问题：
(1)由图可知油膜面积为　　　　 m2；计算出油酸分子直径为　 　 　 m(结果均保留两位有效数字)。 
(2)在实验中，认为油酸分子在水面上形成的是单分子层，这体现的物理思想方法是　　。 A.等效替代法B.类比法C.理想模型法D.控制变量法
(3)若某学生计算油酸分子直径的结果偏大，可能是由于　　　。 A.油酸未完全散开B.油酸酒精溶液浓度计算值低于实际值C.计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格D.求每滴溶液体积时，1 mL的溶液的滴数多记了10滴
拓展　在本实验中，做了几点理想化假设，请写出任意两条：____________________________________________________________________________。
视为球形；油酸分子是紧挨在一起的；油膜看成是单分子层(任写两条即可)
实验：探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系
量润滑油，注射器内、外气体的压强差不宜过大
　　　(2025·江苏扬州市七校联考改编)某同学用如图甲所示装置探究气体等温变化的规律。(1)在实验中，下列哪些操作不是必需的　　。 A.读取刻度尺上显示的空气柱长度B.读取压力表上显示的压强值C.测出注射器的直径
(2)实验装置用铁架台固定，而不是用手握住玻璃管(或注射器)，并且在实验中要缓慢推动活塞，这些要求的目的是　　　　　　　　 。 
(3)为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，该同学进行了两次实验，得到的p-V图像如图乙所示，由图可知两次实验气体的温度大小关系为T1　　(选填“”)T2。 
拓展　如果随着压强增大，实验过程中注射器内气体出现漏气的情况，则绘制的图线可能是图示中的哪条图线：　　(选填“①”“②”或“③”)。 
　　　(2023·山东卷·13)利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固
定一托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强p和体积V(等于注射器示数V0与塑料管容积ΔV之和)，逐次增加砝码质量，采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示。
(2)若气体被压缩到V=10.0 mL，由图乙可读出封闭气体压强为　　　　　 Pa(保留3位有效数字)。 
(3)某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了ΔV，则在计算pV乘积时，他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随p的增大而　　　(填“增大”或“减小”)。 
精练高频考点提升关键能力
1.(2025·江苏泰州市期中)用“油膜法估测油酸分子大小”的实验中，下列说法正确的是A.将油酸分子看成球形且紧密排列，体现的是等效替代法的物理思想方法B.应先滴油酸酒精溶液，再撒爽身粉C.向量筒中滴5滴溶液，测出5滴溶液的体积，算得1滴溶液的体积D.待油膜形状稳定后，再在玻璃板上描出油膜的形状
2.(2023·江苏卷·9)在“探究气体等温变化的规律”的实验中，实验装置如图所示。利用注射器选取一段空气柱为研究对象。下列改变空气柱体积的操作正确的是A.把柱塞快速地向下压B.把柱塞缓慢地向上拉C.在橡胶套处接另一注射器，快速推动该注射器柱塞D.在橡胶套处接另一注射器，缓慢推动该注射器柱塞
3.(2024·江苏宿迁市期末)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，将1 mL油酸溶于酒精，制成2 500 mL油酸酒精溶液，用注射器测得1 mL上述溶液有100滴。(1)小华同学在实验过程中拍摄了4张照片，按实验步骤排列的顺序为　 。
(2)下列操作合理的是　　。 A.水面上应多撒一些痱子粉B.直接滴入1 mL油酸酒精溶液到浅盘中C.滴入油酸酒精溶液时，滴管下端应远离水面D.将超过半格的方格作为完整的方格计算油膜面积
(3)实验得到的油膜形状如图所示，坐标系中正方形方格的边长为1 cm。则油酸分子直径D=　　　　　m。(保留两位有效数字) 
(4)配制好的油酸酒精溶液放置太久，会导致分子直径测量值　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)，简单阐述你的理由：　　　　。 
4.如图甲所示，用一个带两根细管的橡胶塞塞紧烧瓶的瓶口，封闭一定质量的气体，烧瓶容积为V0。其中，一根带阀门的细管连通充满水的注射器，另一根细管与压强传感器相连，压强传感器连接数据采集器，数据采集器连接计算机。某同学利用此装置探究一定质量的气体在温度不变时压强与体积的关系。步骤如下：①打开阀门，缓慢推动注射器活塞向烧瓶内注入一定量的水，然后关闭阀门；②根据注射器刻度记录注入烧瓶中水的体积V，并记录此时气体的压强p；③多次实验，记录多组数据，分析得出结论。
(1)正确操作后，发现气体的压强随体积的减小而增大，若以p为纵坐标、以　 　为横坐标的图像为近乎过原点的倾斜直线(用题中字母表示)，可认为在误差允许范围内气体的压强与体积成反比； 
5.(2024·江苏无锡市检测)某款手机应用软件可利用手机传感器来进行物理实验，它能获取手机上的多种传感器原始数据。两位同学利用该软件来测量手机的体积，如图甲所示，将一个可以测量气体压强的手机封闭在注射器中，记录活塞在不同位置时注射器的示数和封闭的理想气体的压强。
(1)关于该实验的操作，下列说法中正确的是　　。 A.为了稳定推动活塞，需要用手握住注射器B.缓慢推动活塞是为了保持封闭气体温度不变C.改变活塞位置后可立即进行读数
(2)在活塞上涂抹一点润滑油，作用主要是　　　　　。(选填“减小摩擦”或“保持气密性”) 
(3)下表是某一位同学测量的两组实验数据，由此可知手机的体积为　　　　 m3。(结果保留一位小数) 
6.(2025·江苏徐州市期中)某实验小组用图甲所示装置探究气体等温变化规律。(1)该装置可用于验证　　　　定律(填写气体实验定律名称)。 
(2)实验前他们先讨论了实验注意事项，下列说法正确的是　　　。 A.为了减小实验误差，实验时不可用手握注射器B.为了减小实验误差，实验时推拉注射器柱塞的　动作要快C.实验前给注射器柱塞涂润滑油是为了减小柱塞　与注射器间的摩擦力，减小压强的测量误差D.实验前给注射器柱塞涂润滑油是为了提高装置的气密性，防止漏气
(3)由注射器刻度读出空气柱的长度，并记录对应压强传感器的示数。通过推拉注射器的柱塞，得到多组空气柱长度L和对应的气体压强p，以气体压强p为纵轴，空气柱长度L为横轴，将得到的数据描点、连线，得到如图乙所示的图像，由此图像可以得出的实验结论为________________
___________________，由于图像是曲线，不好定量分析气体的压强与体积关系，有同学提出以气体压强p为纵轴，　　(空气柱长度L的相关函数)为横轴，若得到一条过原点的直线，则可以定量分析气体压强与体积的关系。 
(4)他们对同样的封闭气体在两个不同温度下进行实验，得到了如图丙所示的两条图线a、b，当压强都为p1，横轴坐标分别为x1=0.091、x2=0.100，其中a图线对应的实验温度为7 ℃，请你由气体实验定律推断b图线对应的实验温度应该为　　 ℃(结果保留2位有效数字，T=t+273 K)。