实验 用油膜法估测油酸分子大小 探究等温情况下一定质量气体压强与体积关系 课件-2027高考物理一轮复习

这是一份实验 用油膜法估测油酸分子大小 探究等温情况下一定质量气体压强与体积关系 课件-2027高考物理一轮复习，共61页。
[学习目标]　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。
(一) 用油膜法估测油酸分子的大小
[典例1]　利用油膜法估测油酸分子的大小，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0.1 mL的量筒、盛有适量清水的规格为30 cm×40 cm的浅盘、爽身粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸。
(1)下面是实验步骤，请填写所缺的步骤C。A．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1 mL油酸酒精溶液时的滴数N；B．将爽身粉均匀地撒在浅盘内的水面上，用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液，从靠近水面处向浅盘中央一滴一滴地滴入油酸酒精溶液，直到稳定时油酸薄膜有足够大的面积且不与器壁接触为止，记下滴入的滴数n；
C．__________________________________________________________________________________________________________________；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1 cm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为S(单位为cm2)。(2)用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的直径大小为____________ cm。
待薄膜轮廓稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的轮廓画在玻璃板上
[典例2]　测量分子大小的方法有很多，如油膜法、显微法。(1)在用油膜法估测分子大小的实验中，用移液管量取0.25 mL油酸，倒入标注250 mL的容量瓶中，再加入酒精后得到250 mL的溶液。然后用滴管吸取这种溶液，向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的液面达到量筒中1 mL的刻度，再用滴管取配好的油酸溶液，向撒有爽身粉的盛水浅盘中滴下2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜稳定后，放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜，如图甲所示。坐标格的每个小正方形大小为2 cm×2 cm。由图甲可以估算出油膜的面积是________ cm2，由此估算出油酸分子的直径是________ m(结果保留1位有效数字)。
(2)图乙是用扫描隧道显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片。这个量子围栏是由48个铁原子在铜的表面排列成直径为1.43×10-8 m的圆周而组成的，由此可以估算出铁原子的直径约为___________ m(结果保留2位有效数字)。
(二)探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系
类型1　教材原型实验[典例3]　(1)“探究气体等温变化的规律”的实验装置如图1所示，下列说法正确的是________。
(2)在题图2中作平行于纵轴的辅助线，可知甲、乙两同学所用气体的体积相同时，甲所用气体的压强较大；根据理想气体状态方程可知，当某种气体的质量和体积一定时，温度越高，压强越大，所以两图线斜率不同的原因可能是实验设定的温度不同，甲同学所用气体的温度较高。
类型2　拓展创新实验[典例4]　为了测量某不规则小物体的体积，一位同学进行了如下实验：
(1)根据图线，可求得不规则物体的体积约为________ mL。(2)如果在上述实验过程中，注射器内气体的温度升高，那么，所测不规则物体体积值________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。(3)为提高实验的准确性，操作过程中要注意的事项有________________________________________________________。
缓慢推动活塞、手不接触含气体部分的注射器、注意气密性
创新点解读　(1)实验目的创新：由探究气体压强和体积的关系迁移为测量不规则小物体的体积。(2)实验器材创新：由“注射器＋压强传感器”组合替代“注射器＋气压计”组合。
章末巩固检测(十四)　热　学
说明：第1～6题，每小题5分；本试卷共50分。
一、选择题：共6小题，1～5题只有一个选项符合要求，第6题有多个选项符合要求。1．(2025·北京大兴一模)下列说法正确的是(　　)A．布朗运动指的是悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动B．质量一定的理想气体，温度越高压强越大C．热量只能从内能多的物体向内能少的物体传递D．分子势能随分子间距离的增大而增大
A　[布朗运动指的是悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动，故A正确；质量一定、体积一定的理想气体，根据查理定律可知温度越高压强越大，故B错误；只要两个物体之间存在温差，就可以发生传热，与内能多少无关，故C错误；当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的增大而减小，故D错误。]
2．双层玻璃广泛应用于住宅、办公楼、商业场所和公共建筑等，双层玻璃密闭的空间内会残留一些稀薄气体。与白天相比，夜晚双层玻璃间密闭的稀薄气体(　　)A．分子平均动能变小B．单位体积内分子的个数变少C．分子间距离都变小D．所有分子的运动速率都变小
A　[双层玻璃间密闭气体的温度在夜晚低于白天。根据分子动理论，温度是分子平均动能的标志，温度降低时，分子的平均动能减小，故A正确；气体密闭，体积不变，分子总数n不变，因此单位体积内分子数不变，故B错误；分子间距由体积决定，体积不变则平均间距不变，故C错误；温度降低仅使平均速率减小，而非所有分子速率都变小，故D错误。]
3．(2025·湖北卷)如图所示，内壁光滑的汽缸内用活塞密封一定量理想气体，汽缸和活塞均绝热。用电热丝对密封气体加热，并在活塞上施加一外力F，使气体的热力学温度缓慢增大到初态的2倍，同时其体积缓慢减小。关于此过程，下列说法正确的是(　　)A．外力F保持不变B．密封气体内能增加C．密封气体对外做正功D．密封气体的末态压强是初态的2倍
4．(2025·山西太原一模)如图所示，竖直放置的绝热汽缸内有A、B两个活塞，活塞的质量、厚度均可忽略，其中A活塞绝热，B活塞导热，两活塞与汽缸间封闭了甲、乙两部分理想气体，活塞的面积为S，活塞与汽缸壁之间的滑动摩擦力f ＝p0S(p0为外界大气压强)，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。初始时，两活塞之间及活塞A与汽缸底部间的距离均为d，两活塞与汽缸壁之间的摩擦力均恰好为0，两部分理想气体的热力学温度均与环境温度相同。现对甲气体缓慢加热，则当活塞B刚好要发生滑动时，活塞A移动的距离为(　　)
6．(2025·山东济南一模)一定质量的理想气体经历如图所示的循环过程，a→b过程是等温过程，b→c过程中气体与外界无热量交换，c→d过程是等温过程，d→a过程中气体与外界无热量交换。下列说法正确的是(　　)
A．a→b过程，气体吸收热量，内能不变B．b→c过程，气体对外做功，温度不变C．c→d→a过程，气体放出的热量小于外界对气体做的功D．a→b过程，气体从外界吸收的热量小于c→d过程放出的热量
AC　[a→b过程，温度不变，内能不变，体积增大，气体对外界做功，故吸收热量，故A正确；b→c过程，气体对外做功，且Q＝0，则内能减小，温度降低，故B错误；c→d过程，温度不变，内能不变，体积减小，外界对气体做的功等于气体放出的热量，d→a过程绝热，外界对气体做功，内能增大，故c→d→a过程，气体放出的热量小于外界对气体做的功，故C正确；由上述分析知，a→b过程，气体从外界吸收的热量等于该过程气体对外界做的功，c→d过程放出的热量等于该过程外界对气体做的功，由图像知，a→b过程气体对外界做的功大于c→d过程外界对气体做的功，则a→b过程，气体从外界吸收的热量大于c→d过程放出的热量，故D错误。]
二、非选择题：共2小题7．(6分)(2025·浙江宁波一模)(1)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，下列器材需要用到的有________(多选)。
(2)在上述实验时，每103 mL油酸酒精溶液中有纯油酸1 mL，用注射器测得80滴这样的溶液为1 mL。把1滴这样的溶液滴入盛水的浅盘里，等油膜形状稳定后，测得油膜面积约为150 cm2，可估算油酸分子的直径大小约为________ m。(结果保留1位有效数字)
(3)如图为“用传感器探究气体等温变化的规律”的实验装置，实验时某同学缓慢推动活塞，在使注射器内空气体积逐渐减小的过程中，由注射器壁上的刻度读出气体的体积V，由压强传感器测得的压强值p在计算机屏幕上实时显示，实验过程中该同学发现，环境温度逐渐升高，则实验得到的图像可能是________。
8．(14分)(2025·辽宁锦州一模)如图所示，柱形绝热汽缸竖直放置，一定质量的理想气体被重力为G、横截面积为S的绝热活塞封闭在汽缸内，此时活塞距汽缸底部的距离为L0，汽缸内气体热力学温度为T0。现通过电热丝缓慢对汽缸内气体加热，通过电热丝的电流为I，电热丝电阻为R，加热时间为t，使气体热力学温度升高到1.5T0。已知大气压强为p0，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动，设电热丝产生的热量全部被气体吸收，则汽缸内气体热力学温度从T0升高到1.5T0的过程中，求：
(1)活塞移动的距离；(2)该气体增加的内能；(3)若电热丝接在匝数比为5∶1的变压器副线圈上，原线圈为正弦式交流电，问原线圈的电压峰值为多少。