專題11熱學(xué)類實(shí)驗(yàn)解答總結(jié)

方法歸納

d______________

【本專題涉及到的常見的實(shí)驗(yàn)】

1、實(shí)驗(yàn)：用油膜法估測油酸分子的大小

2、實(shí)驗(yàn)：探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系

【方法總結(jié)提升】

1、實(shí)驗(yàn)：用油膜法估測油酸分子的大小

(1)對“V”的測量

①配制一定濃度的油酸酒精溶液，設(shè)其濃度為〃；

②用注射器吸取一段油酸酒精溶液，讀出它的體積為Vo；

③再把它一滴滴地滴入燒杯中，記下液滴的總滴數(shù)M

④則一滴油酸酒精溶液中，純油酸的體積V=一九

⑵對“S”的測量

①淺盤里盛水，把適量的爽身粉均勻撒在水面上：

②用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液，待油膜形狀穩(wěn)定后，將帶方格的玻璃板放在

淺盤上，在玻璃板上描下薄膜的形狀；

③數(shù)出輪廓范圍內(nèi)正方形的個數(shù)"0,不足半個的舍去，多于半個的算一個；

④用正方形的個數(shù)乘單個正方形的面積曲(即獨(dú)以))計算出油膜的面枳S.

2、實(shí)驗(yàn)：探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系

(1)為保證等溫變化，實(shí)驗(yàn)過程中不要用手握住注射器有氣體的部位.同時，改變體積

過程應(yīng)緩慢，以免影響密閉氣體的溫度.為保證氣體密閉，應(yīng)在活塞與注射器內(nèi)壁間涂上潤

滑油，注射器內(nèi)外氣體的壓強(qiáng)差不宜過大.

(2)實(shí)驗(yàn)中所用的壓力表精度較高，而氣柱體積是直接在注射器上讀出的，其誤差會直

接影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果.

(3)在等溫過程中，氣體的壓強(qiáng)與體枳的關(guān)系在〃一丫圖像中呈現(xiàn)為雙曲線，如圖甲.處

理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時，要通過變換，即畫〃一；圖像，把雙曲線變?yōu)橹本€，說明〃和V成反比，如

圖乙.這是科學(xué)研究中常用的數(shù)據(jù)處理的方法，因?yàn)橐淮魏瘮?shù)反映的物理規(guī)律比較直觀，容

易得出相關(guān)的對實(shí)驗(yàn)研究有用的參數(shù).

甲

［例題1］某實(shí)驗(yàn)小組為完成“用油膜法估算油酸分子的大小''的實(shí)驗(yàn)，操作如下:

①取10mL油酸配成500mL油酸酒精溶液；

②用注射器吸取1.0mL油酸酒精溶液逐滴滴入量筒，全部滴完共滴了亞滴；

③在淺盤內(nèi)注入適量的水，將爽身粉均勻地撒在水面上，用注射器滴入一滴溶液；

④待油膜形狀穩(wěn)定后，將繪有方格的玻璃板放在淺盤上，繪出油酸的輪廓(如圖所示，每

個力格的邊長為1.0cm)o

(I)“將油酸分子看成球形”所采用的方法是

A.理想模型法B.控制變量法

C.等效替代法D.極限思維法

(2)該實(shí)驗(yàn)中一滴油酸酒精溶液含mL油酸；由上述數(shù)據(jù)估算得到油酸分子的直徑

約為m(保留一位有效數(shù)字)。

(3)若實(shí)驗(yàn)中最終測得的油酸分子直徑偏大，可能原因是

A.爽身粉撒得較多，油膜沒有充分展開

B.配置好的油酸酒精溶液放置時間過長

C.計算油酸膜的面積時，將所有不完整方格作為完整方格處理

D.用注射器測得50滴油酸酒精溶液為1mL時，不小心錯記為4()滴

【答案】AI0-54x10^AD/DA

【解析】(1)“將油酸分子看成球形”采用的方法是理想模型法.

故選Ao

(2)?滴油酸酒精溶液中含純油酸的體積

」-=

V=-X4MlO^mL

50500

每小格面積1cm2,超過半個格子的算一個，不滿半個的舍去，大約100個，所以分子直徑

V4?『--

d=-cm=4x10c7m=4x10m

SlOOx1

(3)A.水面上爽身粉撒得較多，油酸膜沒有充分展開，致使水面上的油酸分子呈現(xiàn)多層,

導(dǎo)致面積變小，測得油酸分子直徑變大，故A正確；

B.配置好的油酸酒精溶液放置時間過長，濃度變大，導(dǎo)致油膜面積測量值偏大分子直徑測

量側(cè)偏小，故B錯誤；

C.計算油酸膜面積時，錯將不完整的方格作為完整方格處理，則會使測得油酸面積變大,

可知油酸分子直徑變小，故C錯誤；

D.用注射器測得50滴油酸酒精溶液為1mL時，不小心錯記為40滴，導(dǎo)致實(shí)際面積變小,

油酸分子直徑變大，故D正確。

故選ADo

［例題2］某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)利用如圖甲所示的裝置探究氣體等溫變化的規(guī)律，注射器中密

封了一定質(zhì)量的理想氣體。

(1)實(shí)驗(yàn)時，為判斷氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系，(選填"需要''或"不需要”)測出空

氣柱的橫截面積。

(2)測得多組空氣柱的壓強(qiáng)〃和體積V的數(shù)據(jù)后，為直觀反映壓強(qiáng)與體積之間的關(guān)系，若

以〃為縱坐標(biāo)，則應(yīng)以為橫坐標(biāo)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)作圖，作出的圖線如圖乙所示。

(3)為能更準(zhǔn)確地測出氣體的壓強(qiáng)，某同學(xué)直接用細(xì)軟管連通注射器和另一壓強(qiáng)傳感器(測

_［

量壓強(qiáng)更準(zhǔn)確)，如圖丁所示。測得多組空氣柱的壓強(qiáng)〃和體積V的數(shù)據(jù)后，若以〃為縱坐

標(biāo)作出的圖線如圖丙所示，而該圖線不過原點(diǎn)，為減小這一實(shí)驗(yàn)誤差且圖線仍為直線，下列

措施不可行的是0

A.選用容積較大的注射器B.實(shí)驗(yàn)中氣體的體積不要壓縮得過小

J.

C.改用〃為縱坐標(biāo)，V為橫坐標(biāo)D.測出細(xì)軟管中氣體的體積

1

【答案】不需要VC

【解析】(1)設(shè)氣體初狀態(tài)壓強(qiáng)是pl，空氣柱長度為。，氣體末狀態(tài)的壓強(qiáng)是空氣柱

長度為心，空氣柱的橫截面積為S,由玻意耳定律可得

PLS=p2L2S

則有實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證

"=P2G

因此不需要測出空氣柱的橫微面積。

(2)一定質(zhì)量的理想氣體發(fā)生等溫變化時，則有

pV=C

氣體壓強(qiáng)與體積之間是反比關(guān)系，為直觀反映壓強(qiáng)與體積之間的關(guān)系，若以〃為縱坐標(biāo)，則

11

-P-----

應(yīng)以1/為橫坐標(biāo)，作出的V圖像為過原點(diǎn)的傾斜直線。

(3)A.注射器容積較小時，被封閉的氣體量較小，實(shí)驗(yàn)誤差較大，因此應(yīng)選用容積較大

的注射器，故A不滿足題意要求；

B.實(shí)驗(yàn)中氣體的體積壓縮得過小，實(shí)驗(yàn)誤差會較大，因此實(shí)驗(yàn)中氣體的體積不要壓縮得過

小，故B不滿足題意要求；

J.

C.實(shí)驗(yàn)誤差的大小與是否改用〃為縱坐標(biāo)，V為橫坐標(biāo)無關(guān)，故C滿足題意要求；

D.為減小實(shí)驗(yàn)誤差，實(shí)驗(yàn)中一定要使氣體的質(zhì)量不變，因此要測出軟管中氣體的體積，故

D不滿足題意要求。

故選Co

【例題3】在做“用油膜法估測分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，將油酸溶于酒精、其濃度為每l(TmL

溶液中有純油酸6mL。用注射器測得1mL上述溶液有75滴，把1滴該溶液滴入表面撒有建

子粉的盛水淺盤里，待水面穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用彩筆在玻璃板上描出油酸膜的

輪廓，再把玻璃板放在坐標(biāo)紙上，其形狀和大小如圖，坐標(biāo)系中正方形方格的邊長為1cm。

試求：

①油酸膜的面積是cn?。

②每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是mLo

③某次實(shí)驗(yàn)測得油膜面積為S,純油酸的體積為V,則油酸分子直徑D=c(用

題中給定的字母表示)

④某同學(xué)在用油膜法估測分子直徑實(shí)驗(yàn)中，計算結(jié)果明顯偏大，可能的原因是由于卜列選

項(xiàng)中的o

A.油酸未完全散開

B.油酸中含有大量的酒精

C.計算油膜面積時舍去了所有不足一格的方格

D.求每滴體積時，1mL的溶液的滴數(shù)誤多記了10滴

V

【答案】1318.0x10-5AC/CA

【解析】①這種粗測方法是將每個分子視為球體，讓油酸盡可能地在水面上散開，則形成的

油膜可視為單分子油膜，這時油膜的厚度可視為油酸分子的直徑，由圖示油膜可知，油膜所

占坐標(biāo)紙的格數(shù)是131個，油膜的面積為

S=1cmxIcmx131=131cm2

②每滴溶液中含純油的體枳為

V=A-x-LmL=S.OxlO^mL

10475

③油酸分子直徑為

生

@A.油酸未完全散開，實(shí)驗(yàn)時油酸面積偏小，故得到的分子直徑將偏大。故A正確；

B.如果含有大量的酒精，不會影響測量結(jié)果，因?yàn)榫凭罱K會溶于水，或者揮發(fā)掉。故B

錯誤；

C.計算油膜面積時舍去了所有不足一格的方格，油酸分子膜的面積將偏小，故得到的分子

直徑將偏大。故C正確；

D.求每滴體積時，1mL的溶液的滴數(shù)誤多記了10滴，可知每滴純油酸的體積將偏小，則

計算得到的分子直徑將偏小。故D錯誤。

故選AC。

【例題4］在“用DIS研究溫度不變時，一定質(zhì)量的氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”中，一小組的同

學(xué)測得?組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

次數(shù)123456

HI.

p/kPa1013123.5138.7158.3184.3

2

V/mL1098765

(1)圖(a)為實(shí)驗(yàn)器件，實(shí)瞼中氣體的壓強(qiáng)可以通過壓強(qiáng)傳感器測量:，氣體的體積則通過

獲得;

p

(2)利用DIS實(shí)驗(yàn)軟件上提供的數(shù)據(jù)處理功能，上述數(shù)據(jù)生成的〃一》圖像如圖(b)所示，

其中的曲線稱為“等溫線\接著該組同學(xué)保持密閉的氣體質(zhì)量不變，又用熱毛巾包著注射器

進(jìn)行了第二次實(shí)驗(yàn)，若將第二次測量的數(shù)據(jù)仍畫在圖(b)中，請你在圖中畫出第二次實(shí)驗(yàn)

的等溫線：

(3)為了驗(yàn)證“一定質(zhì)量的氣體在溫度保持不變時，其壓強(qiáng)與體積成反比”假設(shè)該組同學(xué)利

用上述數(shù)據(jù)作〃圖像，如圖(c)所示，發(fā)現(xiàn)圖線沒通過原點(diǎn)，與橫坐標(biāo)有一段截距,

【答案】注射器漏加了注射器與壓強(qiáng)傳感器連接

處塑料軟管中氣體的體枳

【解析】(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，由圖可知，氣體的體積通過注射器針筒上的刻度讀出。

(2)乂用熱毛巾包著注射器進(jìn)行了第二次實(shí)驗(yàn)，氣體溫度升高，則第二次實(shí)驗(yàn)的等溫線如

圖所示

p

(3)由理想氣體狀態(tài)方程有

可得

V=CT.~

P

V--

由圖(c)可知，〃圖像整體下移，可知體積偏小，即漏加了注射器與壓強(qiáng)傳感器連接

處塑料軟管中氣體的體積。

練習(xí)以目

1.在“油膜法估測油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中，有下列實(shí)驗(yàn)步驟：

a.用注射器將事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形狀穩(wěn)定；

b.將畫有油膜形狀的玻璃板平放在坐標(biāo)紙上，計算出油膜的面積；

c.根據(jù)一滴溶液中純油酸的體積和油膜的面枳計算出油酸分子直徑；

d,將玻璃板放在淺盤上,然后將油膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上：

e.往淺盤里倒入約2cm深的水，待水面穩(wěn)定后將適量的癢子粉均勻地撒在水面上。完成下

列填空：

①上述步驟中，正確實(shí)驗(yàn)步驟的排列順序是(填寫步驟前面的字母)。

②在實(shí)驗(yàn)中將油酸分子看成是球形的，所采用的方法是。

A.等效替代法B.理想模型法C.控制變量法D.比值定義法

【答案】eadbcB

【解析】該實(shí)驗(yàn)按步驟可簡化為準(zhǔn)備淺水盅、形成油膜、描繪油膜邊緣、測量油膜面棧、計

算分子直徑，所以順序?yàn)閑adbc；

在實(shí)驗(yàn)中將油酸分子看成是球形的，是把分子模型理想化了，所采用的方法是理想模型法;

2.某實(shí)驗(yàn)小組做“用油膜法估測油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)。

(1)實(shí)驗(yàn)中把油酸分子簡化為球形處理，體現(xiàn)的科學(xué)思維方法為。

A.控制變量法B.等效替代法C.理想化模型法

(2)已知實(shí)驗(yàn)室中使用的油酸酒精溶液的濃度為c,測得N滴這種油酸酒精溶液的總體積

為V,將一滴這種溶液滴在淺盤中的水面上，在有邊長為〃的正方形小格的玻璃板上描出油

膜的輪廓如圖所示，油膜面枳為,油酸分子的直徑為

【解析】（1）實(shí)驗(yàn)中把泊酸分子簡化為球形處理。本實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)的物理思想方法為理想化模

型法。

故選Co

（2）根據(jù)油膜的輪廓，每一滴所形成的油膜面積為

S=1084

由題意可知，一滴這種液體純油酸的體積為

Vc

Vv=-

°N

故油膜的厚度，即油酸分了?的直徑為

3.在做“用油膜法估測分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，將油酸溶于酒精，其濃度為每104mL溶液中

有純油酸6mL。用注射器測得1mL上述溶液有75滴，把1滴該溶液滴入表面撒有排子粉

的盛水淺盤里，待水面穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用彩筆在玻璃板上描出油酸膜的輪廓，

再把玻璃板放在坐標(biāo)紙上，其形狀和大小如圖，坐標(biāo)系中正方形方格的邊長為1cm.試求:

①每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是mLo

②某次實(shí)驗(yàn)測得油膜面積為S,純油酸的體積為V,則油酸分子直徑D=

（用題中給定的字母表示）

V

【答案】8xi(r7

【解析】①每滴溶液中含純油的體積為

V=--7^l-mL=8x10-6mL

(010475

②這種粗測方法是將每個分子視為球體，讓油酸盡可能地在水面上散開，則形成的油膜可視

為單分子油膜，這時油膜的厚度可視為油酸分子的直徑，油酸分子直徑為

S

4.在“油膜法估測分子直經(jīng)”的實(shí)驗(yàn)中，我們可以通過宏觀量的測量間接計算微觀量。

(i)本實(shí)驗(yàn)利用了油酸分子易在水面上形成(選填“單層”或“多層”)分子油膜

的特性。

(ii)實(shí)驗(yàn)中，若測量并計算出一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積為2.4，10一，/,測阜并計

算出油膜的面積為4。*10%/,則油酸分子的直徑為m。(計算結(jié)果保留兩位有

效數(shù)字)

(iii)某同學(xué)在測量一滴油酸酒精溶液的體積時，少數(shù)了2滴而自己不知，若只考慮這一因

素對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，這種情況會導(dǎo)致分子直徑的測量結(jié)果真實(shí)值。(選填“大

于皿小于”或“等于”)

【答案】單層6.0x10—1。大于

【解析】⑴在“用油膜法估測分子的大小”實(shí)驗(yàn)中，我們的實(shí)驗(yàn)依據(jù)是：①油膜是呈單分子

分布的，②把油酸分子看成球形，③分子之間沒有空隙，由上可知，在水面上要形成單層分

子油膜；

(ii)測油酸分子的直徑為

irJJxIO*11

J=-=?，_m=6.O>lO-lom

S4.0xIO2x10^4

(iii)測量一滴油酸酒精溶液的體積時少數(shù)了2滴，則計算出的一滴油酸酒精溶液中純油酸

d--

的體積偏大，根據(jù)S可知，這種情況會導(dǎo)致分子直徑的測量結(jié)果大于真實(shí)值。

5.在“油膜法估測油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)步驟如下：

a將1mL油酸配制成1000mL油酸酒精溶液;

力.用小注射器取一段油酸酒精溶液，并將油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，直到1mL

時一共滴入50滴；

。.向淺盤中倒入約2cm深的水，并將爽身粉均勻地撒在水面上；

〃.用注射器在水面上滴一滴配制好的油酸酒精溶液；

e.待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將帶有坐標(biāo)方格的玻璃板放在淺盤上，并用彩筆在玻璃板上描

出油酸薄膜的形狀，如圖所示。

(1)每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是_______mL：

(2)已知每一小方格的邊長為1cm,則油膜面積為cm'

(3)根據(jù)上述數(shù)據(jù)得出油酸分子的直徑是m(保留一位有效數(shù)字)o

【答案】2x10-613xl(T

【解析】(I)1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積

V=~'-*~mL=2*10-5nL

100050

(2)由圖示可知，由于每格邊長為1cm,則每一格就是1cm，，估算油膜面積以超過半格以

格計算，小于半格就舍去的原則，共計61格。則油酸薄膜面積

5=61xlcm2=61cm2

(3)油酸分子的直徑

J=-=3'lO^m

S

6.用圖甲所示裝置探究氣體等溫變化的規(guī)律。

(1)實(shí)驗(yàn)中，為找到體積與壓強(qiáng)的關(guān)系，(選填“需要”或“不需要”)測空氣柱的

橫截面積；

(2)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的操作，下列說法正確的有

A.柱塞上應(yīng)該涂潤滑油B.應(yīng)緩慢推拉柱塞

C.用手握注射器推拉柱塞D.注射器必須固定在豎直平面內(nèi)

J.

(3)測得多組空氣柱的壓強(qiáng)P和體積V的數(shù)據(jù)后，以尸為縱坐標(biāo)，V為橫坐標(biāo)。在坐標(biāo)系

中描點(diǎn)作圖：小明所在的小組不斷壓縮氣體，由測得數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)P與V的乘積值越來越小.

則用上述方法作出的圖像立為圖乙中的(選填或*")o

【答案】不需要AB/BAb

【解析1(1)由于注射器的截面枳相等，所以在此可用長度代替體積，故不需要測體積；

(2)A.柱塞上涂油既減小摩擦，又防止漏氣，故A正確；

B.若急速推拉活塞.則有可能造成漏氣和等溫條件的不滿足.所以應(yīng)緩慢推拉活塞，故B

正確；

C.手握活塞造成溫度變化，故C錯誤；

D.壓強(qiáng)由壓力表測量，不是由豎直的平衡條件計算，所以不需要豎直放置，故D錯誤。

故選ABo

(3)根據(jù)

華“'

可得

圖像的斜率為

k=CT

則溫度相同時，質(zhì)量越小，則圖像的斜率越小，圖像將向下彎曲，應(yīng)為圖乙中的b.

7.某實(shí)驗(yàn)小組用圖中所示裝置探究氣體等溫變化規(guī)律。

甲

(I)實(shí)驗(yàn)前他們先討論了實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)，下列說法中正確的是

A.實(shí)驗(yàn)前給注射器柱塞涂潤滑油是為了提高裝置的氣密性，防止漏氣

B.實(shí)驗(yàn)前給注射器柱塞涂潤滑油是為了減小柱塞與注射器間的摩擦力，減小壓強(qiáng)的測量誤

差

C.為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，實(shí)驗(yàn)時推拉注射器柱塞的動作要快

D.為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，實(shí)驗(yàn)時不可用手握注射器

（2）由注射器刻度讀出空氣柱的長度，并記錄應(yīng)對壓強(qiáng)傳感器的示數(shù)。通過推拉注射器的

柱塞，得到多組空氣柱長度心和對應(yīng)的氣體壓強(qiáng)〃，以氣體壓強(qiáng)〃為縱軸，空氣柱長度L為

橫軸，將得到的數(shù)據(jù)描點(diǎn)、連線，得到如乙圖所示的圖像，由此圖像可以得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論

為，由于圖像是曲線，不好定量分析氣體的壓強(qiáng)和體積關(guān)系，有同學(xué)提出以氣體壓

強(qiáng)/，為縱軸，（空氣柱長度上的相關(guān)函數(shù)）為橫軸，若得到一條過原點(diǎn)的直線，則表

明在溫度不變的情況下氣為的壓強(qiáng)與體枳成反比：

（3）他們對同樣的封閉氣體在兩個不同溫度下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到了如圖內(nèi)所示的兩條圖線如

b,當(dāng)壓強(qiáng)都為pi時，橫軸坐標(biāo)分別為F二°＜沏、9=0.1。0,其中“圖像對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)溫度

為7℃,請你由氣體實(shí)驗(yàn)定律推斷〃圖像對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)溫度應(yīng)該為℃（結(jié)果保留兩位有

效數(shù)字）。（7=（/+273）K）

J.

【答案】AD##DA見解析L35

【解析】（1）AB.實(shí)驗(yàn)前給注射器柱塞涂潤滑油是為了增加實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性，保證封閉

氣體質(zhì)量不變，而不是為了減小柱塞與注射器之間的摩擦力，因?yàn)闅怏w的壓強(qiáng)由壓強(qiáng)傳感器

直接測得。故A正確；B錯誤；

CD.為了防止封閉氣體的溫度變化影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，要緩慢推拉柱塞，并且不能用

手握注射器。故C錯誤；D正確。

艇ADo

（2）由圖乙可以得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論為空氣柱體枳W=LS）越大，封閉氣體的壓強(qiáng)越小，若封

閉氣體的壓強(qiáng)與氣體的體枳成反比，則有

kkk\

p=—=--=---

VLSSL

J.

所以以氣體壓強(qiáng)P為縱軸，L為橫軸，若得到一條過原點(diǎn)的直線，則表明在溫度不變的情況

下氣體的壓強(qiáng)與體積成反比。

(3)由題意有〃圖像對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)溫度

7；=(7+273)K=280K

氣體從應(yīng)到刈過程為等壓變化，所以有

即

必7=X\1\

所以

7；=308K

即35℃?

8.在“油膜法估測油酸分子的大小''的實(shí)驗(yàn)中，通過宏觀量的測量間接計算確定微觀量,

(1)本實(shí)驗(yàn)利用了油酸分子易在水面上形成(選填“單層”或“多層”)分子油膜

的特性。若將含有純油酸體枳為V的一滴油酸酒精溶液滴到水面上，形成面枳為S的油酸

薄膜，則由此可估測油酸分子的直徑為d=O

(2)將0.2mL的純油酸配制成2000mL的油酸酒精溶液，接著用滴管向量筒內(nèi)滴加80滴上

述溶液，量筒中的溶液體枳增加了1mL。若把一滴這樣的油酸酒精溶液滴入足夠大的盛水

的淺盤中(水中撤了琲子粉)，由于酒精溶于水，油酸在水面展開，穩(wěn)定后形成的油膜的形

狀如圖所示。已知每一小方格的邊長為1cm,則可估算出油酸分子的直徑大小是

m(計算結(jié)果保留一位有效數(shù)字).

(3)某同學(xué)將實(shí)驗(yàn)中得到的計算結(jié)果和實(shí)際值比較，發(fā)現(xiàn)計算結(jié)果偏大，可能的原因

是o

A.水面上瘴子粉撒得過多，油酸未完全散開

B.求每滴溶液中純油酸的體積時，1mL溶液的滴數(shù)多記了10滴

C.計算油膜面積時，只數(shù)了完整的方格數(shù)

D.油酸酒精溶液長時間放置，酒精揮發(fā)使溶液的濃度增大

y_

【答案】單層《1“1(尸°AC/CA

【解析】(1)本實(shí)驗(yàn)利用了油酸分子易在水面上形成單層分子油膜的特性。若將含有純油酸

體積為V的一滴油酸酒精溶液滴到水面上，形成面積為S的油酸薄膜，則由此可估測油酸

分子的直徑為

V

d=S

(2)利用數(shù)格子的方法，油酸膜的面積約為

S=1.15xlO^in2

1滴這樣的溶液中的純油酸體積為

油酸分子的直徑大小是

d=1_必160-，1

(3)A.水面上琲子粉撒得太多，油膜沒有充分展開，即算出的油膜層面積偏小，根據(jù)

V

d=S

可知所測的分子直徑d明顯偏大，故A正確；

B.求每滴溶液中純油酸的體積時，1mL溶液的滴數(shù)多記了10滴，得出的油酸體積偏小，

所測的分子直徑d偏小，故B錯誤；

C.計算油膜面積時，只數(shù)了完整的方格數(shù)，算出的油膜層面積偏小，所測的分子直徑d明

顯偏大，故C正確；

D.若油酸酒精溶液長時間放置.，酒精揮發(fā)使溶液的濃度變大，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理仍然按照揮發(fā)

前的濃度計算，即算出的純油酸體積偏小，則所測的分子直徑d明顯偏小，故D錯誤c

故選ACo

9.(1)在用油膜法估測分子大小的實(shí)驗(yàn)中，用移液管量取0.10mL油酸，倒入標(biāo)注250mL

的容量瓶中，再加入酒精后得到250mL的溶液。然后用滴管吸取這種溶液，向小量筒中滴

入100滴溶液，溶液的液面達(dá)到量筒中1mL的刻度，再用滴管取配好的油酸溶液，向撒有

舜子粉的盛水淺盤中滴下1滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜穩(wěn)定后，放在帶有正方

形坐標(biāo)格的玻璃板下觀察油膜，如圖甲所示。坐標(biāo)格的每個小正方形大小為Icmxlcm。由

圖可以估算出油膜的面積是cm，,由此估算出油酸分子的直徑是m

(保留1位有效數(shù)字)。

(2)圖乙是用掃描隧道顯微鏡拍下的一個“量子圍欄”的照片。這個量子圍欄是由48個鐵原

子在銅的表面排列成直徑為1?4?10-m的圓周而組成的，由此可以估算出鐵原子的直徑約為

m（結(jié)果保留I位有效數(shù)字）

甲乙

【答案】646x10-,°9x10-1°

【解析】由題意可知，油酸酒精溶液的濃度為

兀_0;10_40*|0-4

250

1滴油酸酒精溶液所含純油酸的體枳為

V=-xlO^x^OxIO"^nr=4.0xl0-l2m

100

油膜的面積為

S=64x*110-4m2=6.4x10-3m2=64cnr

油酸分子的直徑是

(6.4x10-

由題意可知，圓周的周長為

C=tD

其中

D=1.4x10』]]

設(shè)每個鐵原子的直徑長度為d,則有

事"二叫與二9.km

4848

10.做“用DIS研究溫度不變時氣體的壓強(qiáng)跟體積的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)壓強(qiáng)時，緩慢推動活塞。注

射器內(nèi)空傳感器氣體積逐漸減小，多次測量得到如圖所示的V圖線（其中實(shí)線是實(shí)瞼所

得圖線，虛線為一條雙曲線，實(shí)驗(yàn)過程中環(huán)境溫度保持不變）。

P

壓強(qiáng)

傳感器中

計算機(jī)

數(shù)據(jù)采集器

V

(I)在此實(shí)驗(yàn)操作過程中注射器內(nèi)的氣體分子平均動能如何變化？,因?yàn)?/p>

(請簡述理由)。

(2)仔細(xì)觀察不難發(fā)現(xiàn)，該圖線與玻意耳定律不夠吻合，造成這一現(xiàn)象的可能原因

是。為了避免這種情況的發(fā)生，主要措施是

【解析】(1)緩慢推動活塞，氣體溫度保持不變，而溫度是分子平均動能的標(biāo)志，溫度不

變，分子平均動能不變；

(2)該圖線與玻意耳定律不夠吻合，結(jié)合圖線的特點(diǎn)可知，壓縮氣體的過程中，壓強(qiáng)跟體

積的乘積減小，則造成這一現(xiàn)象的可能原因是推動活塞過程中漏了氣體，為了避免這種情況

的發(fā)生，主要措施是實(shí)驗(yàn)中為證氣體的質(zhì)量不變，用橡皮帽堵住注射器的小孔，并在注射器

光滑活塞一周涂潤滑油，防止漏氣；

(3)實(shí)驗(yàn)過程中環(huán)境溫度保持不變，由理想氣體狀態(tài)方程可得

小

T

可得

p=CT-=nRJ

rr

i

p—~

則等溫變化，且氣體質(zhì)量一定時，v圖像為一條過原點(diǎn)的傾斜直線，由于漏氣使得物質(zhì)

1

p—~

的量〃減小，則v圖像上點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率減小，則圖線向下彎曲。

故選Ao

11.如圖甲為“探究一定質(zhì)量的氣體在溫度保持不變的條件下壓強(qiáng)與體積的關(guān)系''的裝置，導(dǎo)

熱性能良好的注射器中用嚎膠塞和柱塞封閉一段空氣柱，空氣柱的體積何以通過刻度讀取,

空氣柱的壓強(qiáng)〃可以從與注射器內(nèi)空氣柱相連的氣壓計讀取。把柱塞向下壓或向上拉，讀取

幾組空氣柱的體積與對應(yīng)的壓強(qiáng)數(shù)據(jù)飛

壓力表

（1）關(guān)于該實(shí)驗(yàn)操作，下列說法正確的是。

A.推拉柱塞時應(yīng)盡量緩慢

B.推拉柱塞時不可手握注射器筒上空氣柱部分

C.若實(shí)驗(yàn)中橡膠塞脫落，可立即裝上并繼續(xù)本次實(shí)驗(yàn)

（2）測得多組空氣林的壓強(qiáng)〃和體積V的數(shù)據(jù)后，為了百觀看出一定質(zhì)品的氣體在溫度不

變的條件下壓強(qiáng)與體積的關(guān)系，若以〃為縱坐標(biāo)，則應(yīng)以（用字母表示）為橫坐標(biāo)

建立坐標(biāo)系并指點(diǎn)作圖；在不斷壓縮氣體過程中，將測得的數(shù)據(jù)在剛才建立的坐標(biāo)系中描點(diǎn)

后用平滑曲線連接，得到的圖像如圖乙中實(shí)線所示，則出現(xiàn)這種情況的可能原因是

（寫出一種即可）。

J.

【答案】ABV漏氣（或者環(huán)境溫度降低）

【解析】（1）A.為減小實(shí)驗(yàn)誤差,推抖林塞時應(yīng)盡量緩慢,以防止柱塞移動太快,氣體的

溫變產(chǎn)生變化，故A正確；

B.推拉柱塞時不能用手喔注射器筒上空氣柱部分，以防止空氣溫度產(chǎn)生變化，故B正確;

C.若實(shí)驗(yàn)中橡膠塞脫落，氣體的質(zhì)量變化，需重新做實(shí)臉，故C錯誤。

故選ABo

（2）當(dāng)溫度不變時有

pV=C

1_[

即壓強(qiáng)。與V成反比，兩者的關(guān)系圖像不是直線，但壓強(qiáng)〃與V是線性關(guān)系，故應(yīng)當(dāng)以V

為橫坐標(biāo)：

一定質(zhì)量的氣體在溫度不變的條件下壓強(qiáng)與體積的關(guān)系為

pV=C

其中常數(shù)與物質(zhì)的量和氣體溫度有關(guān)，由圖乙可知壓縮氣體壓強(qiáng)增大，點(diǎn)G"）與坐標(biāo)原

點(diǎn)連線斜率減小，則C減小，即實(shí)驗(yàn)過程中有漏氣現(xiàn)象或者環(huán)境溫度降低。

12.某同學(xué)用如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置探究一定質(zhì)量的氣體發(fā)生等溫變化時壓強(qiáng)與體積的關(guān)系。將

注射器活塞移動到體積最大的位置，接上軟管和壓強(qiáng)傳感器，記錄此時注射器內(nèi)被封比氣體

的壓強(qiáng)〃和體積V;推動活塞壓縮氣體，記錄多組氣體的壓強(qiáng)和體積。

（I）為保證注射器內(nèi)封閉氣體的溫度不發(fā)生明顯變化，以下說法正確的是（）

A.要盡可能保持環(huán)境溫度不變

B.實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)緩慢地推動活塞

C.實(shí)驗(yàn)過程中要用手握緊注射器并快速推拉活塞

D.實(shí)驗(yàn)前要在活塞與注射器壁間涂適量的潤滑油

（2）分別在環(huán)境溫度為?、乃（北＜京）時完成上述探究活動。下列各圖能正確且直觀地反

映實(shí)驗(yàn)過程中，氣體壓強(qiáng)p隨體積V變化規(guī)律的是（）

（3）實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，氣體壓強(qiáng)與體積的乘積pV越來越小，原因可能是（）

A.實(shí)驗(yàn)時用手長時間握住注射器氣體部分

B.涂抹潤滑劑過多，部分進(jìn)入到密封氣體腔內(nèi)

C.注射器與傳感器連接直管內(nèi)有部分氣體

D.實(shí)驗(yàn)時注射器內(nèi)的氣體發(fā)生了泄露

（4）該同學(xué)用此裝置測量大米的密度。他取少許大米，先川天平測出其質(zhì)量，再將其裝入

注射器內(nèi)，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)噪作，記錄注射器上的體積刻度V和壓強(qiáng)傳感器讀數(shù)p,根捱實(shí)驗(yàn)

測量數(shù)據(jù)，作出〃圖像可能是圖中的。（選填"ATF或”「）

（5）該同學(xué)用第（4）問中圖線與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)（或坐標(biāo)的絕對值）作為大米體積，由此求

出大米的密度比真實(shí)值（選填“A。偏大”偏小”或“C。相等”）

【答案】AB/BABD/DBDAA（偏大）

【解析】(D

A.保證注射器內(nèi)封閉氣體的溫度不發(fā)生明顯變化，環(huán)境溫度不變，A正確；

B.實(shí)