2025版高考物理一轮总复习第15章热学实验19用油膜法估测分子的大小提能训练

第十五章试验十九1．利用油膜法估测油酸分子的大小，试验器材有：浓度为0.05%(体积分数)的油酸酒精溶液、最小刻度为0.1mL的量筒、盛有适量清水的规格为30cm×40cm的浅盘、爽身粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸。(1)下面是试验步骤，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，登记滴入1mL油酸酒精溶液时的滴数N；B．将爽身粉匀整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心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，登记滴入的滴数n；C．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；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1cm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Scm2。(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eq\f(n×0.05%,NS)cm。[解析](1)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。(2)每滴油酸酒精溶液的体积为eq\f(1,N)cm3，n滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积为V＝eq\f(n,N)×0.05%cm3，所以单个油酸分子的直径大小为d＝eq\f(V,S)＝eq\f(n×0.05%,NS)cm。2．某同学在试验室用油膜法测油酸分子直径。(1)该试验的科学依据是ABD。A．将油膜看成单分子油膜B．不考虑各个油酸分子间的间隙C．考虑各个油酸分子间的间隙D．将油酸分子看成球形(2)试验主要步骤如下：①向体积V油＝6mL的油酸中加酒精，直至总量达到V总＝104mL；②用注射器吸取①中油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入n＝75滴时，测得其体积恰好是V0＝1mL；一滴油酸酒精溶液中含有油酸的体积为8×10－12m3；③先往浅盘里倒入2cm深的水，然后将爽身粉匀整地撒在水面上；④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜形态稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的形态；⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所示，数出轮廓范围内小方格的个数N，小方格的边长为L＝1cm。(3)由图可知油膜面积为1×10－2m2；计算出油酸分子直径为6×10－10m。(以上结果均保留一位有效数字)(4)若滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足1mL，则最终的测量结果将偏大(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。[解析](1)将油膜看成单分子油膜，油膜是呈单分子分布的，单分子油膜的厚度等于分子的直径，A正确；不考虑各个油酸分子间的间隙，认为这些油酸分子是一个一个紧挨在一起的，分子之间没有间隙，B正确，C错误；将油酸分子看成球形。测出油酸的体积V和形成单分子油膜的面积S，单分子油膜的厚度d＝eq\f(V,S)，可以认为厚度等于分子的直径，D正确。(2)②一滴油酸酒精溶液中含有油酸的体积为V＝eq\f(1,75)×eq\f(6,104)mL＝8×10－6mL＝8×10－12m3。(3)由题图可知油膜面积为S＝128×1×10－4m2油酸分子的直径为d＝eq\f(V,S)＝eq\f(8×10－12,1.28×10－2)m≈6×10－10m。(4)若滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足1mL，则代入计算的纯油酸的体积偏大，可知测量结果偏大。3．在做“用油膜法估测分子直径的大小”的试验中：(1)在本试验中“将油酸分子看成紧密排列的球体，在水面形成单分子油膜”，体现的物理思想方法是建模法。(2)若所用油酸酒精溶液的浓度约为每104mL溶液中有纯油酸6mL。用注射器测得1mL上述溶液为75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，描出的油酸膜的轮廓形态和尺寸如图所示，坐标中正方形方格的边长为1cm，由此可估测油酸分子的直径是6×10－10m。(保留一位有效数字)(3)关于本试验，下列操作正确的是D。A．配置好的油酸酒精溶液长时间暴露在空气中，能进行试验B．将一滴油酸酒精溶液滴在水面时，滴管距水面尽可能远些C．在水面滴入一滴油酸酒精溶液后，应马上测量油膜面积D．描绘油膜轮廓时，玻璃板距水面不能过高[解析](1)此试验把油酸分子看成紧密排列的球体，把在水面上形成的油膜看成是单分子油膜，是建立模型的方法。(2)由题图可知，油膜所占方格数约为129个，则油膜的面积S＝129×1cm2＝129cm2；每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V＝eq\f(1mL,75)×eq\f(6mL,104mL)＝8×10－6mL；则油酸分子的直径d＝eq\f(V,S)＝eq\f(8×10－6cm3,129cm2)＝6×10－8cm＝6×10－10m。(3)假如将配置好的油酸酒精溶液长时间暴露在空气中，酒精挥发，溶液的浓度变更，会给试验带来较大误差，故不能用该溶液进行试验，A错误；将一滴油酸酒精溶液滴在水面时，若滴管距水面较远，溶液受到水的冲击过大，可能无法形成一块完整的油膜，不便于测量油膜面积，B错误；假如在水面滴入一滴油酸酒精溶液后，马