2025版高考物理全程一轮复习专题练习第十四章热学实验十八用油膜法估测油酸分子的大小

这是一份2025版高考物理全程一轮复习专题练习第十四章热学实验十八用油膜法估测油酸分子的大小，共6页。试卷主要包含了计算体积，计算直径，0×10－3 m2等内容，欢迎下载使用。
1.知道油膜法估测油酸分子的大小的原理．
2．掌握用油膜法估测油酸分子的大小的方法．
一、操作过程
1．配置溶液：取1 mL油酸溶于________中，制成200 mL油酸酒精溶液．
提醒：用酒精对油酸进行稀释，有利于获取更小体积的纯油酸，这样更有利于油酸在水面上形成单分子油膜．同时酒精易挥发，不影响测量结果．
2．倒水撒粉：往边长约为30～40 cm的浅盘中倒入约2 cm深的水，然后将爽身粉(或细石膏粉)________地撒在水面上．
提醒：撒爽身粉后，便于观察所形成的油膜的轮廓．
3.计算体积：用滴管(或注射器)向量筒中滴入n滴配制好的______溶液，使这些溶液的体积恰好为1 mL，算出每滴油酸酒精溶液的体积V0＝ mL．
4．形成油膜：用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液，油酸就在水面上慢慢散开，形成________油膜．
警示：油膜的面积是先扩张后缩小，最后达到稳定状态．
5．描画形状：待油酸薄膜形状稳定后，将准备好的玻璃板盖在浅盘上，用彩笔将________的形状画在玻璃板上．
6．计算面积：将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积．方法是计算轮廓范围内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个，把正方形的个数乘以单个正方形的面积就是油膜的面积．
7.计算直径：根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V，利用一滴溶液中纯油酸的体积V和薄膜的面积S，算出油酸薄膜的厚度d＝，即为油酸分子的直径．比较算出的分子直径，看其数量级(单位为m)是否为10－10，若不是10－10需重做实验．
警示：由于滴在水面上的不是纯油酸，而是油酸酒精溶液，故油酸的体积需要进行换算．
二、数据处理
1．一滴油酸溶液的平均体积＝.
2．一滴油酸溶液中含纯油酸的体积V＝×油酸溶液的体积比．
(体积比＝)
3．油膜的面积S＝n×1 cm2(n为有效格数，小方格的边长为1 cm)．
4．分子直径d＝(代入数据时注意统一单位和有效数字的保留)．
三、误差分析
1．油酸酒精溶液配制后若长时间放置，溶液的浓度会改变，会给实验带来较大误差．
2．纯油酸体积的计算误差．
3．油膜面积的测量误差．
4．油膜形状的画线误差．
5．数格子法本身是一种估算的方法，自然会带来误差．
四、注意事项
1．在有机玻璃板上描绘轮廓时动作轻而迅速，眼睛视线要始终与玻璃垂直．
2．本实验只要求估算油酸分子的大小，实验结果数量级符合要求即可．
考点一 教材原型实验
例 1 在做
“用油膜法估测分子大小”的实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液中有纯油酸6 mL，用注射器测得1 mL上述溶液有75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油酸的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标中正方形方格的边长为2 cm.
(1)请选出需要的实验操作，并将它们按操作先后顺序排列：D、________(用字母符号表示)．
(2)某次实验时，滴下油酸溶液后，痱子粉迅速散开形成如图所示的“锯齿”边沿图案，出现该图样的可能原因是___________________________________________
________________________________________________________________________.
A．盆中装的水量太多
B．痱子粉撒得太多，且厚度不均匀
C．盆太小，导致油酸无法形成单分子层
(3)按题目中所给实验数据估测出油酸分子的直径为________m(保留一位有效数字)．
例 2 [2024·河南许昌模拟预测]在“用油膜法估测分子的大小”实验中：
(1)该实验中建立理想化模型，下列说法正确的是________．
A．将油膜看成单分子层油膜
B．油酸分子间的间隙不可忽略
C．不考虑各油酸分子间的相互作用力
D．将油酸分子看成立方体模型
(2)某同学在本实验中，计算结果明显偏小，可能是由于________．
A．油酸未完全散开
B．油酸酒精溶液的体积算作一滴纯油酸的体积
C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格
D.在向量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液时，滴数多数了10滴
(3)该同学将一滴油酸酒精溶液滴入事先洒有均匀痱子粉的水槽中，待油膜充分散开后，在玻璃板上描出油膜的轮廓，该油膜的面积是8.0×10－3 m2：已知油酸酒精溶液中油酸浓度为0.2%，400滴油酸酒精溶液滴入量筒后的体积是1.2 mL，则油酸分子直径为________m(结果保留两位有效数字)．
考点二 探索创新实验
例 3 在“用油膜法估测分子的大小”实验中，已知一滴溶液中油酸的体积为V油膜，配制的油酸溶液中，纯油酸与溶液体积之比为1∶500，1 mL溶液滴250滴，那么1滴溶液的体积是________ mL，所以一滴溶液中油酸体积为V油酸＝________cm3.若实验中测得结果如表所示，请根据所给数据填写出空白处的数值，并与公认的油酸分子长度值L0＝1.12×10－10 m作比较，并判断此实验是否符合数量级的要求．
例 4 [2024·北京西城统考一模]物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等．
(1)用游标卡尺测量某金属管的外径，示数如图1所示，则该金属管的外径为________mm.
(2)某同学用图2所示的电路测量电池的电动势和内电阻，调节滑动变阻器的滑片，得到多组电压表和电流表的示数，并在坐标纸上标出，如图3所示．请作出该电池的U-I图线，并根据图线得出该电池的电动势E＝________V(结果保留3位有效数字)，内电阻r＝________Ω(结果保留2位有效数字)．
(3)
某同学做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验，获得图4所示的油膜轮廓．在计算油膜面积时，他把凡是半格左右的油膜都算成了一格，这一操作会导致实验测得的油酸分子直径偏大还是偏小？
请分析说明理由_________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
[解题心得]

实验十八 用油膜法估测油酸分子的大小
必备知识·自主落实
一、
1．酒精
2．均匀
3．油酸酒精
4．单分子
5．油酸薄膜
关键能力·分层突破
考点一
例1 解析：(1)“用油膜法估测油酸分子的大小”的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→准备浅盘→形成油膜→描绘油膜轮廓→计算油膜面积→计算分子直径，故顺序为D、B、F、E、C.
(2)当痱子粉太厚时，会导致油酸无法散开，形成锯齿状油膜，故B正确，A、C错误．
(3)一滴酒精油酸溶液含纯油酸的体积V＝ m3＝8×10－12 m3，由图示坐标纸可知，不足半格舍去，超过半格的算一格；则油膜所占方格数是73，则油膜的面积S＝73×2×2 cm2＝292 cm2，油酸分子的直径d＝＝ m≈3×10－10 m.
答案：(1)B、F、E、C (2)B (3)3×10－10
例2 解析：(1)用油膜法估测分子的大小的实验中，所做的理想化假设包括：不考虑分子间的间隙，将油膜看成单分子层油膜，以及将油酸分子看成球形等，分子间的作用力使油酸在水面上形成油膜，所以分子间的相互作用力需要考虑，故B、C、D错误，A正确．
(2)计算油酸分子直径的公式是d＝，V是纯油酸的体积，S是油酸的面积．
油酸未完全散开，S偏小，故得到的分子直径d将偏大，故A错误；
油酸酒精溶液的体积算作一滴纯油酸的体积，则V偏大直径将偏大，故B错误；
计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，则S偏小直径将偏大，故C错误；
在向量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液时，滴数多数了10滴，由V＝可知，油酸的体积将偏小，则计算得到的直径将偏小，故D正确．故选D.
(3)纯油酸的体积为V0＝1.2×10－6×0.2%＝2.4×10－9 m3
一滴纯油酸的体积为V＝＝ m3＝6×10－12 m3
则油酸分子的直径为d＝＝ m＝7.5×10－10 m.
答案：(1)A (2)D (3)7.5×10－10
考点二
例3 解析：由题给条件得，1滴溶液的体积为V溶液＝ mL＝4×10－3 mL，因为＝，
故1滴溶液中油酸体积为
V油酸＝V溶液＝ cm3＝8×10－6 cm3.
据此算得3次测得L的结果分别为
L1≈1.5×10－8 cm，
L2≈1.62×10－8 cm，
L3≈1.42×10－8 cm.
其平均值为＝≈1.51×10－10 m
这与公认值的数量级相吻合，故本次估测数值符合数量级的要求．
答案：4×10－3 8×10－6 填表数据见解析 符合要求
例4 解析：(1)由图1可知该游标卡尺的游标尺为10分度，则最小刻度为0.1 mm，故可知该金属管的内径为21 mm＋7×0.1 mm＝21.7 mm.
(2)由图像可知
图线与纵轴的交点表示电源的电动势，图线的斜率表示电源的内阻，故可得E＝1.48 V，r＝Ω＝0.73 Ω
(3)根据体积公式V＝dS
油酸分子的直径为d＝，可知，凡是半格左右的油膜都算成了一格，则面积增大，因此计算得到的油酸分子的直径将偏小．
答案：(1)21.7 (2)1.48 0.73 (3)偏小 见解析
次数
S/cm2
L＝/cm
L平均值
1
533
2
493
3
563