第66讲 热学实验（练习）（解析版）-2025年高考物理一轮复习讲练测（新教材新高考）

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【题型一】用油膜法估测油酸分子的大小
1.在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中：
(1)“将油酸分子看成球形”采用的方法是________。
A.理想模型法 B.等效替代法
C.控制变量法 D.微量放大法
(2)有下列实验步骤：
①用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积；
②往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水，待水面稳定后将适量的爽身粉均匀地撒在水面上；
③用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定；
④将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上；
⑤将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和油膜的面积计算出油酸分子直径的大小。
(3)某老师将一滴油酸酒精溶液滴入事先洒有均匀爽身粉的水槽中，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1.2×10－6 m3，则油酸分子直径为________m(结果保留2位有效数字)。
【答案】 (1)A (3)7.5×10－10
【解析】 (1)“将油酸分子看成球形”采用的方法是理想模型法，故选A。
(3)一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积
V＝eq \f(1.2×10－6×0.2%,400) m3＝6×10－12 m3
分子直径d＝eq \f(V,S)＝eq \f(6×10－12,8.0×10－3) m＝7.5×10－10 m。
2.如图在“油膜法估测分子直径”的实验中，我们可以通过宏观量的测量间接计算微观量。
(1)某同学实验中先配制一定浓度的油酸酒精溶液，接着又进行了下列操作，操作的合理顺序是________(填字母代号)。
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并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2 cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上
(2)实验中，若测量并计算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为2.5×10－11 m3，测量并计算出油膜的面积为4.0×10－2 m2，则油酸分子的直径为________m(计算结果保留2位有效数字)。
(3)该同学做实验时，水面上痱子粉撒得太多，使得油膜没有充分展开，这种情况会导致分子直径d的测量结果________真实值(选填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】 (1)DACB (2)6.3×10－10 (3)大于
【解析】 (1)实验操作的合理顺序是DACB。
(2)一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V0＝2.5×10－11 m3，测量并计算出油膜的面积为S＝4.0×10－2 m2，则油酸分子的直径为d＝eq \f(V0,S)＝eq \f(2.5×10－11,4.0×10－2) m＝6.3×10－10 m。
(3)该同学做实验时，水面上痱子粉撒得太多，使得油膜没有充分展开，则油酸溶液在水面上形成的油膜面积偏小，由d＝eq \f(V0,S)可知，这种情况会导致分子直径d的测量结果大于真实值。
3.(1)如图反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的4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”的实验中，将油酸溶于酒精，其浓度为每1 000 mL溶液中有0.6 mL油酸。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，画出油膜的形状，如图所示，坐标纸中正方形方格的边长为1 cm，试求：
①油酸膜的面积约为________cm2；
②每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________(结果保留2位有效数字)；
③按以上实验数据估测出油酸分子的直径是________m(结果保留2位有效数字)。
(3)若阿伏加德罗常数为NA，油酸的摩尔质量为M。油酸的密度为ρ。则下列说法正确的是________。
A.1 kg油酸所含有分子数为ρNA
B.1 m3油酸所含分子数为eq \f(ρNA,M)
C.1个油酸分子的质量为eq \f(NA,M)
D.油酸分子的直径约为eq \f(\r(3,6M),ρNA)
【答案】 (1)bcad (2)①1.3×102 ②8.0×10－12 m3 ③6.1×10－10 (3)B
【解析】 (1)用“用油膜法估测分子的大小”的实验步骤为：配制油酸酒精溶液→测定一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积→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bcad。
(2)①图中油膜中大约有132个小方格，则油酸膜的面积为S＝132×12 cm2＝132 cm2≈1.3×102 cm2。
②每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为
V0＝eq \f(0.6,1 000)×eq \f(1×10－6,75) m3＝8.0×10－12 m3
③油酸分子的直径为
d＝eq \f(V0,S)＝eq \f(8×10－12,132×10－4) m≈6.1×10－10 m。
(3)1 kg油酸所含有分子数为n＝eq \f(1,M)NA＝eq \f(NA,M)，故A错误；1 m3油酸所含分子数为n＝eq \f(1,\f(M,ρ))NA＝eq \f(ρNA,M)，故B正确；1个油酸分子的质量为m0＝eq \f(M,NA)，故C错误；设油酸分子的直径为d，则有eq \f(4,3)π(eq \f(d,2))3＝eq \f(M,ρNA)，解得d＝eq \r(3,\f(6M,πρNA))，故D错误。
【题型二】探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系
4.某小组利用如图所示装置研究“一定质量气体温度不变时，压强与体积的关系”，图中装置1为压强传感器，装置2为数据采集器，带刻度的注射器内封闭了一定质量的气体，推动活塞可以改变气体体积V，实验所用测量压强的装置较特殊，测量的是注射器内部气体和外部大气(压强为p0)的压强差Δp，在多次改变体积后，得到如下数据：
(1)每次气体的状态调整后，都要等一会儿再记录数据，这是为了__________________________________________________________________。
(2)研究小组基于数据，以Δp为y轴，作出的函数图线为直线，则x轴是________。
(3)若图像斜率为k，该直线的函数表达式是__________，图像纵轴截距的绝对值的物理含义是________________。
【答案】 (1)充分的热交换，保持封闭气体的温度不变 (2)eq \f(1,V) (3)Δp＝eq \f(k,V)－p0 大气压强p0
【解析】 (1)每次气体的状态调整后，都要等一会儿再记录数据，这是为了充分的热交换，保持封闭气体的温度不变。
(2)封闭气体的压强p＝p0＋Δp，根据pV＝C得(p0＋Δp)V＝C，变形得Δp＝C·eq \f(1,V)－p0，则以Δp为y轴，作出的函数图线为直线，则x轴是eq \f(1,V)。
(3)据题知C＝k，整理得Δp＝k·eq \f(1,V)－p0，可知图像纵轴截距的绝对值的物理含义是大气压强p0。
5.某实验小组用图所示实验装置来进行“探究气体等温变化的规律”实验。
(1)在本实验操作的过程中，需要保持不变的量是气体的温度和________。
(2)关于该实验的操作，下列说法正确的是________。
A.在柱塞上涂抹润滑油可以提高装置的气密性
B.实验时应快速推拉柱塞并迅速读数，以避免气体与外界发生热交换
C.推拉柱塞及读取数据时不要用手握住注射器下端，以避免改变气体的温度
D.实验必须测量柱塞的横截面积，以获知被封闭气体的体积
(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，实验小组在不同的环境温度下进行了实验，得到的p－V图像如图4所示，由图可知，这两次实验气体的温度大小关系为T1________T2(选填“”)。
(4)实验小组同学作出p－eq \f(1,V)图像，发现当气体压强增大到一定值后，实验数据描绘的图线偏离过原点的直线。若是因实验装置漏气导致的偏离，则描绘的图线可能如图5的________(选填“①”或“②”)所示。请通过分析说明你的判断_____________________________________________________________。
【答案】 (1)质量 (2)AC (3)< (4)② 见解析
【解析】 (1)在本实验操作的过程中，需要保持不变的量是气体的温度和质量。
(2)在柱塞上涂抹润滑油可以提高装置的气密性，选项A正确；实验时应缓慢推拉柱塞等稳定后再读数，以避免气体温度发生变化，选项B错误；推拉柱塞及读取数据时不要用手握住注射器下端，以避免改变气体的温度，选项C正确；实验不必测量柱塞的横截面积，以气柱的长度值代替气体的体积值即可，选项D错误。
(3)因T2对应的图像的pV值较大，可知温度较高，即这两次实验气体的温度大小关系为T1
(3)a
【详解】（1）A．为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是用润滑油涂活塞，故A正确；
B．为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是不用手握住注射器封闭气体部分，避免热传递导致温度变化，故B错误；
C．为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是缓慢移动活塞，避免做功导致温度变化，故C正确。
故选AC。
（2）根据理想气体状态方程有
解得
结合乙图图像可知两次实验的温度大小关系为
（3）某同学在实验操作过程中，不小心用手握住了注射器的空气柱部分，导致气体内的温度升高，根据
可知斜率增大，故该同学可能得到的图像是图丙中的a。
11．在实验室用图甲所示装置探究气体等温变化的规律。
(1)测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后，为直观反映压强与体积之间的关系，以p为纵坐标，以为横坐标在坐标系中描点作图。小明所在的小组压缩气体时不小心发生漏气，则用上述方法作出的图线应为图乙中的 （选填“①”或“②”）。
(2)为更准确地测出气体的压强，小华用压强传感器和注射器相连，得到某次实验的图如图丙所示，究其原因，是温度发生了__________的变化。
A．一直下降B．先上升后下降C．先下降后上升D．一直上升
(3)某同学将注射器活塞移动到体积适中的位置时，接上软管和压强传感器，通过DIS系统记录下此时的体积与压强，然后记录5组数据，作图。在软管内气体体积不可忽略时，图像为双曲线，试用玻意耳定律分析，该双曲线的渐近线（图中的虚线）方程是 。（用、、表示）
【答案】(1)②
(2)B
(3)
【详解】（1）根据
可知若漏气会导致pV之积减小，即图像的斜率减小，图像为②。
（2）根据
由图像可知pV之积先变大后变小，因此温度先升高后降低。
故选B。
（3）根据玻意耳定律
整理得
当时，，此时的压强为渐近线方程
12．两位同学在学习了“探究气体等温变化的规律”实验后，利用压强传感器和注射器测量某球体内部体积（体积不变）。如图所示，将一个微小的无线气压传感器置于注射器中，用软管将注射器与球体连接并封闭一部分气体。实验开始后缓慢推动注射器活塞，记录活塞在不同位置时注射器的示数（注射器内部气体体积）V和封闭气体的压强p。（计算结果保留到小数点后两位）
(1)关于该实验下列说法正确的是__________。
A．压强传感器的示数反映了球体内部气体压强的大小
B．在活塞上涂抹润滑油既可以减小摩擦，又可以增强密闭性
C．为了保持封闭气体温度不变需要快速推动活塞
(2)下表为某位同学测量的两组实验数据，由此计算出球体内部体积约为 L。
(3)另一同学在规范操作、不漏气的前提下，测得多组数据后画出如乙图所示图像，其直线斜率为k，纵截距的绝对值为b，则球体内部体积为 。
【答案】(1)AB
(2)0.79
(3)b
【详解】（1）A．压强传感器的示数反映了球体内部气体压强的大小，A正确；
B．在活塞上涂抹润滑油既可以减小摩擦，又可以增强密闭性，B正确；
C．为了保持封闭气体温度不变需要缓慢推动活塞，使气体与外界有充分时间热交换，C错误。
故选AB。
（2）根据玻意耳定律得
解得
（3）根据玻意耳定律得

解得

根据题意得
目录
01 模拟基础练
【题型一】用油膜法估测油酸分子的大小
【题型二】探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系
02 重难创新练
Δp/×105 pa
0
0.11
0.25
0.43
0.67
V/mL
10
9
8
7
6
实验序号
1
2
3
4
5
封闭气柱长度L(cm)
12.00
11.00
10.00
9.00
8.00
封闭气柱压强p(×105 Pa)
1.01
1.09
1.19
1.33
1.90
实验次数
压强
体积
值
1
1.1925
2
1.2000
3
1.2125
4
1.2000
5
1.2000
序号
p（×105Pa）
V（L）
1
1.00
0.05
2
1.05
0.01