专题11 热学类实验解答总结-备战2025高考实验攻略之各类实验解答总结

第第页专题11热学类实验解答总结【本专题涉及到的常见的实验】1、实验：用油膜法估测油酸分子的大小2、实验：探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系【方法总结提升】1、实验：用油膜法估测油酸分子的大小（1）对“V”的测量①配制一定浓度的油酸酒精溶液，设其浓度为n；②用注射器吸取一段油酸酒精溶液，读出它的体积为V0；③再把它一滴滴地滴入烧杯中，记下液滴的总滴数N；④则一滴油酸酒精溶液中，纯油酸的体积V＝eq\f(V0,N)n.（2）对“S”的测量①浅盘里盛水，把适量的爽身粉均匀撒在水面上；②用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液，待油膜形状稳定后，将带方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描下薄膜的形状；③数出轮廓范围内正方形的个数n0，不足半个的舍去，多于半个的算一个；④用正方形的个数乘单个正方形的面积S0(即n0S0)计算出油膜的面积S.2、实验：探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系(1)为保证等温变化，实验过程中不要用手握住注射器有气体的部位．同时，改变体积过程应缓慢，以免影响密闭气体的温度．为保证气体密闭，应在活塞与注射器内壁间涂上润滑油，注射器内外气体的压强差不宜过大．(2)实验中所用的压力表精度较高，而气柱体积是直接在注射器上读出的，其误差会直接影响实验结果．(3)在等温过程中，气体的压强与体积的关系在p－V图像中呈现为双曲线，如图甲．处理实验数据时，要通过变换，即画p－eq\f(1,V)图像，把双曲线变为直线，说明p和V成反比，如图乙．这是科学研究中常用的数据处理的方法，因为一次函数反映的物理规律比较直观，容易得出相关的对实验研究有用的参数．【例题1】某实验小组为完成“用油膜法估算油酸分子的大小”的实验，操作如下：①取1.0mL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50滴；③在浅盘内注入适量的水，将爽身粉均匀地撒在水面上，用注射器滴入一滴溶液；④待油膜形状稳定后，将绘有方格的玻璃板放在浅盘上，绘出油酸的轮廓（如图所示，每个方格的边长为1.0cm）。（1）“将油酸分子看成球形”所采用的方法是A．理想模型法

B．控制变量法C．等效替代法

D．极限思维法（2）该实验中一滴油酸酒精溶液含mL油酸；由上述数据估算得到油酸分子的直径约为m（保留一位有效数字）。（3）若实验中最终测得的油酸分子直径偏大，可能原因是A．爽身粉撒得较多，油膜没有充分展开B．配置好的油酸酒精溶液放置时间过长C．计算油酸膜的面积时，将所有不完整方格作为完整方格处理D．用注射器测得50滴油酸酒精溶液为1mL时，不小心错记为40滴【答案】AAD/DA【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。（2）一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积每小格面积1cm2，超过半个格子的算一个，不满半个的舍去，大约100个，所以分子直径（3）A．水面上爽身粉撒得较多，油酸膜没有充分展开，致使水面上的油酸分子呈现多层，导致面积变小，测得油酸分子直径变大，故A正确；B．配置好的油酸酒精溶液放置时间过长，浓度变大，导致油膜面积测量值偏大分子直径测量侧偏小，故B错误；C．计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理，则会使测得油酸面积变大，可知油酸分子直径变小，故C错误；D．用注射器测得50滴油酸酒精溶液为1mL时，不小心错记为40滴，导致实际面积变小，油酸分子直径变大，故D正确。故选AD。【例题2】某实验小组的同学利用如图甲所示的装置探究气体等温变化的规律，注射器中密封了一定质量的理想气体。（1）实验时，为判断气体压强与体积的关系，（选填“需要”或“不需要”）测出空气柱的横截面积。（2）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，若以p为纵坐标，则应以为横坐标在坐标系中描点作图，作出的图线如图乙所示。（3）为能更准确地测出气体的压强，某同学直接用细软管连通注射器和另一压强传感器（测量压强更准确），如图丁所示。测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后，若以为纵坐标作出的图线如图丙所示，而该图线不过原点，为减小这一实验误差且图线仍为直线，下列措施不可行的是。A．选用容积较大的注射器B．实验中气体的体积不要压缩得过小C．改用p为纵坐标，为横坐标D．测出细软管中气体的体积【答案】不需要C【解析】（1）设气体初状态压强是，空气柱长度为，气体末状态的压强是，空气柱长度为，空气柱的横截面积为，由玻意耳定律可得则有实验需要验证因此不需要测出空气柱的横截面积。（2）一定质量的理想气体发生等温变化时，则有气体压强与体积之间是反比关系，为直观反映压强与体积之间的关系，若以p为纵坐标，则应以为横坐标，作出的图像为过原点的倾斜直线。（3）A．注射器容积较小时，被封闭的气体量较小，实验误差较大，因此应选用容积较大的注射器，故A不满足题意要求；B．实验中气体的体积压缩得过小，实验误差会较大，因此实验中气体的体积不要压缩得过小，故B不满足题意要求；C．实验误差的大小与是否改用p为纵坐标，为横坐标无关，故C满足题意要求；D．为减小实验误差，实验中一定要使气体的质量不变，因此要测出软管中气体的体积，故D不满足题意要求。故选C。【例题3】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104mL溶液中有纯油酸6mL。用注射器测得1mL上述溶液有75滴，把1滴该溶液滴入表面撒有痱子粉的盛水浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔在玻璃板上描出油酸膜的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和大小如图，坐标系中正方形方格的边长为1cm。试求：①油酸膜的面积是cm2。②每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是mL。③某次实验测得油膜面积为S，纯油酸的体积为V，则油酸分子直径D=。（用题中给定的字母表示）④某同学在用油膜法估测分子直径实验中，计算结果明显偏大，可能的原因是由于下列选项中的。A．油酸未完全散开B．油酸中含有大量的酒精C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格D．求每滴体积时，1mL的溶液的滴数误多记了10滴【答案】1318.0×10﹣6AC/CA【解析】①这种粗测方法是将每个分子视为球体，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为单分子油膜，这时油膜的厚度可视为油酸分子的直径，由图示油膜可知，油膜所占坐标纸的格数是131个，油膜的面积为S=1cm×1cm×131=131cm2②每滴溶液中含纯油的体积为③油酸分子直径为④A．油酸未完全散开，实验时油酸面积偏小，故得到的分子直径将偏大。故A正确；B．如果含有大量的酒精，不会影响测量结果，因为酒精最终会溶于水，或者挥发掉。故B错误；C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，油酸分子膜的面积将偏小，故得到的分子直径将偏大。故C正确；D．求每滴体积时，lmL的溶液的滴数误多记了10滴，可知每滴纯油酸的体积将偏小，则计算得到的分子直径将偏小。故D错误。故选AC。【例题4】在“用DIS研究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”中，一小组的同学测得一组实验数据如下：次数123456101.3111.2123.5138.7158.3184.31098765（1）图（a）为实验器件，实验中气体的压强可以通过压强传感器测量，气体的体积则通过获得；（2）利用DIS实验软件上提供的数据处理功能，上述数据生成的图像如图（b）所示，其中的曲线称为“等温线”。接着该组同学保持密闭的气体质量不变，又用热毛巾包着注射器进行了第二次实验，若将第二次测量的数据仍画在图（b）中，请你在图中画出第二次实验的等温线：（3）为了验证“一定质量的气体在温度保持不变时，其压强与体积成反比”假设该组同学利用上述数据作图像，如图（c）所示，发现图线没通过原点，与横坐标有一段截距，请分析误差的原因是。【答案】注射器漏加了注射器与压强传感器连接处塑料软管中气体的体积【解析】（1）根据实验原理，由图可知，气体的体积通过注射器针筒上的刻度读出。（2）又用热毛巾包着注射器进行了第二次实验，气体温度升高，则第二次实验的等温线如图所示（3）由理想气体状态方程有可得由图（c）可知，图像整体下移，可知体积偏小，即漏加了注射器与压强传感器连接处塑料软管中气体的体积。1．在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：a．用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定；b．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；c．根据一滴溶液中纯油酸的体积和油膜的面积计算出油酸分子直径；d．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；e．往浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。完成下列填空：①上述步骤中，正确实验步骤的排列顺序是（填写步骤前面的字母）。②在实验中将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．控制变量法

D．比值定义法【答案】eadbcB【解析】该实验按步骤可简化为准备浅水盘、形成油膜、描绘油膜边缘、测量油膜面积、计算分子直径，所以顺序为eadbc；在实验中将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．某实验小组做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验。（1）实验中把油酸分子简化为球形处理，体现的科学思维方法为。A．控制变量法

B．等效替代法

C．理想化模型法（2）已知实验室中使用的油酸酒精溶液的浓度为c，测得N滴这种油酸酒精溶液的总体积为V，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在有边长为a的正方形小格的玻璃板上描出油膜的轮廓如图所示，油膜面积为，油酸分子的直径为。【答案】C【解析】（1）实验中把油酸分子简化为球形处理。本实验体现的物理思想方法为理想化模型法。故选C。（2）根据油膜的轮廓，每一滴所形成的油膜面积为由题意可知，一滴这种液体纯油酸的体积为故油膜的厚度，即油酸分子的直径为3．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10⁴mL溶液中有纯油酸6mL。用注射器测得1mL上述溶液有75滴，把1滴该溶液滴入表面撒有痱子粉的盛水浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔在玻璃板上描出油酸膜的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和大小如图，坐标系中正方形方格的边长为1cm。试求：①每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是mL。②某次实验测得油膜面积为S，纯油酸的体积为V，则油酸分子直径D=。（用题中给定的字母表示）【答案】【解析】①每滴溶液中含纯油的体积为②这种粗测方法是将每个分子视为球体，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为单分子油膜，这时油膜的厚度可视为油酸分子的直径，油酸分子直径为4．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。（i）本实验利用了油酸分子易在水面上形成（选填“单层”或“多层”）分子油膜的特性。（ii）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，测量并计算出油膜的面积为，则油酸分子的直径为m。（计算结果保留两位有效数字）（iii）某同学在测量一滴油酸酒精溶液的体积时，少数了2滴而自己不知，若只考虑这一因素对实验结果的影响，这种情况会导致分子直径的测量结果真实值。（选填“大于”“小于”或“等于”）【答案】单层大于【解析】（i）在“用油膜法估测分子的大小”实验中，我们的实验依据是：①油膜是呈单分子分布的，②把油酸分子看成球形，③分子之间没有空隙，由上可知，在水面上要形成单层分子油膜；（ii）测油酸分子的直径为（iii）测量一滴油酸酒精溶液的体积时少数了2滴，则计算出的一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积偏大，根据可知，这种情况会导致分子直径的测量结果大于真实值。5．在“油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，实验步骤如下：a.将1mL油酸配制成1000mL油酸酒精溶液；b.用小注射器取一段油酸酒精溶液，并将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，直到1mL时一共滴入50滴；c.向浅盘中倒入约2cm深的水，并将爽身粉均匀地撒在水面上；d.用注射器在水面上滴一滴配制好的油酸酒精溶液；e.待油酸薄膜的形状稳定后，将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，并用彩笔在玻璃板上描出油酸薄膜的形状，如图所示。（1）每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是mL；（2）已知每一小方格的边长为1cm，则油膜面积为；（3）根据上述数据得出油酸分子的直径是m（保留一位有效数字）。【答案】61【解析】（1）1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积（2）由图示可知，由于每格边长为1cm,则每一格就是1cm2，估算油膜面积以超过半格以一格计算，小于半格就舍去的原则，共计61格。则油酸薄膜面积S=61×1cm2=61cm2（3）油酸分子的直径6．用图甲所示装置探究气体等温变化的规律。（1）实验中，为找到体积与压强的关系，（选填“需要”或“不需要”）测空气柱的横截面积；（2）关于该实验的操作，下列说法正确的有A．柱塞上应该涂润滑油

B．应缓慢推拉柱塞C．用手握注射器推拉柱塞

D．注射器必须固定在竖直平面内（3）测得多组空气柱的压强P和体积V的数据后，以P为纵坐标，为横坐标。在坐标系中描点作图；小明所在的小组不断压缩气体，由测得数据发现P与V的乘积值越来越小，则用上述方法作出的图像应为图乙中的（选填“a”或“b”）。【答案】不需要AB/BAb【解析】（1）由于注射器的截面积相等，所以在此可用长度代替体积，故不需要测体积；（2）A．柱塞上涂油既减小摩擦，又防止漏气，故A正确；B．若急速推拉活塞．则有可能造成漏气和等温条件的不满足．所以应缓慢推拉活塞，故B正确；C．手握活塞造成温度变化，故C错误；D．压强由压力表测量，不是由竖直的平衡条件计算，所以不需要竖直放置，故D错误。故选AB。（3）根据可得图像的斜率为则温度相同时，质量越小，则图像的斜率越小，图像将向下弯曲，应为图乙中的b。7．某实验小组用图甲所示装置探究气体等温变化规律。（1）实验前他们先讨论了实验注意事项，下列说法中正确的是A．实验前给注射器柱塞涂润滑油是为了提高装置的气密性，防止漏气B．实验前给注射器柱塞涂润滑油是为了减小柱塞与注射器间的摩擦力，减小压强的测量误差C．为了减小实验误差，实验时推拉注射器柱塞的动作要快D．为了减小实验误差，实验时不可用手握注射器（2）由注射器刻度读出空气柱的长度，并记录应对压强传感器的示数。通过推拉注射器的柱塞，得到多组空气柱长度L和对应的气体压强p，以气体压强p为纵轴，空气柱长度L为横轴，将得到的数据描点、连线，得到如乙图所示的图像，由此图像可以得出的实验结论为，由于图像是曲线，不好定量分析气体的压强和体积关系，有同学提出以气体压强p为纵轴，（空气柱长度L的相关函数）为横轴，若得到一条过原点的直线，则表明在温度不变的情况下气体的压强与体积成反比；（3）他们对同样的封闭气体在两个不同温度下进行实验，得到了如图丙所示的两条图线a、b，当压强都为时，横轴坐标分别为、，其中a图像对应的实验温度为7℃，请你由气体实验定律推断b图像对应的实验温度应该为℃（结果保留两位有效数字）。（）【答案】AD＃#DA见解析35【解析】（1）AB．实验前给注射器柱塞涂润滑油是为了增加实验装置的气密性，保证封闭气体质量不变，而不是为了减小柱塞与注射器之间的摩擦力，因为气体的压强由压强传感器直接测得。故A正确；B错误；CD．为了防止封闭气体的温度变化影响实验结果的准确性，要缓慢推拉柱塞，并且不能用手握注射器。故C错误；D正确。故选AD。（2）由图乙可以得出的实验结论为空气柱体积越大，封闭气体的压强越小，若封闭气体的压强与气体的体积成反比，则有所以以气体压强为纵轴，为横轴，若得到一条过原点的直线，则表明在温度不变的情况下气体的压强与体积成反比。（3）由题意有图像对应的实验温度气体从x2到x1过程为等压变化，所以有即所以即35℃。8．在“油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，通过宏观量的测量间接计算确定微观量。（1）本实验利用了油酸分子易在水面上形成（选填“单层”或“多层”）分子油膜的特性。若将含有纯油酸体积为V的一滴油酸酒精溶液滴到水面上，形成面积为S的油酸薄膜，则由此可估测油酸分子的直径为d=。（2）将0.2mL的纯油酸配制成的油酸酒精溶液，接着用滴管向量筒内滴加80滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了。若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大的盛水的浅盘中（水中撒了痱子粉），由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成的油膜的形状如图所示。已知每一小方格的边长为，则可估算出油酸分子的直径大小是m（计算结果保留一位有效数字）。（3）某同学将实验中得到的计算结果和实际值比较，发现计算结果偏大，可能的原因是。A．水面上痱子粉撒得过多，油酸未完全散开B．求每滴溶液中纯油酸的体积时，溶液的滴数多记了10滴C．计算油膜面积时，只数了完整的方格数D．油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度增大【答案】单层AC/CA【解析】（1）本实验利用了油酸分子易在水面上形成单层分子油膜的特性。若将含有纯油酸体积为V的一滴油酸酒精溶液滴到水面上，形成面积为S的油酸薄膜，则由此可估测油酸分子的直径为d=（2）利用数格子的方法，油酸膜的面积约为1滴这样的溶液中的纯油酸体积为油酸分子的直径大小是（3）A．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开，即算出的油膜层面积偏小，根据d=可知所测的分子直径d明显偏大，故A正确；B．求每滴溶液中纯油酸的体积时，溶液的滴数多记了10滴，得出的油酸体积偏小，所测的分子直径d偏小，故B错误；C．计算油膜面积时，只数了完整的方格数，算出的油膜层面积偏小，所测的分子直径d明显偏大，故C正确；D．若油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度变大，实验数据处理仍然按照挥发前的浓度计算，即算出的纯油酸体积偏小，则所测的分子直径d明显偏小，故D错误。故选AC。9．（1）在用油膜法估测分子大小的实验中，用移液管量取0.10mL油酸，倒入标注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1mL的刻度，再用滴管取配好的油酸溶液，向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下1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1cm×1cm。由图可以估算出油膜的面积是，由此估算出油酸分子的直径是m（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1位有效数字）【答案】【解析】由题意可知，油酸酒精溶液的浓度为1滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积为油膜的面积为油酸分子的直径是由题意可知，圆周的周长为其中设每个铁原子的直径长度为d，则有10．做“用DIS研究温度不变时气体的压强跟体积的关系”实验压强时，缓慢推动活塞。注射器内空传感器气体积逐渐减小，多次测量得到如图所示的图线（其中实线是实验所得图线，虚线为一条双曲线，实验过程中环境温度保持不变）。（1）在此实验操作过程中注射器内的气体分子平均动能如何变化？，因为（请简述理由）。（2）仔细观察不难发现，该图线与玻意耳定律不够吻合，造成这一现象的可能原因是。为了避免这种情况的发生，主要措施是。（3）（单选题）把图像改为图像，则图像应是()【答案】不变见解析推动活塞过程中漏了气体见解析A【解析】（1）缓慢推动活塞，气体温度保持不变，而温度是分子平均动能的标志，温度不变，分子平均动能不变；（2）该图线与玻意耳定律不够吻合，结合图线的特点可知，压缩气体的过程中，压强跟体积的乘积减小，则造成这一现象的可能原因是推动活塞过程中漏了气体，为了避免这种情况的发生，主要措施是实验中为证气体的质量不变，用橡皮帽堵住注射器的小孔，并在注射器光滑活塞一周涂润滑油，防止漏气；（3）实验过程中环境温度保持不变，由理想气体状态方程可得可得则等温变化，且气体质量一定时，图像为一条过原点的倾斜直线，由于漏气使得物质的量减小，则图像上点与原点连线的斜率减小，则图线向下弯曲。故选A。。11．如图甲为“探究一定质量的气体在温度保持不变的条件下压强与体积的关系”的装置，导热性能良好的注射器中用橡胶塞和柱塞封闭一段空气柱，空气柱的体积可以通过刻度读取，空气柱的压强可以从与注射器内空气柱相连的气压计读取。把柱塞向下压或向上拉，读取几组空气柱的体积与对应的压强数据。（1）关于该实验操作，下列说法正确的是。A．推拉柱塞时应尽量缓慢B．推拉柱塞时不可手握注射器筒上空气柱部分C．若实验中橡胶塞脱落，可立即装上并继续本次实验（2）测得多组空气柱的压强和体积的数据后，为了直观看出一定质量的气体在温度不变的条件下压强与体积的关系，若以为纵坐标，则应以（用字母表示）为横坐标建立坐标系并描点作图；在不断压缩气体过程中，将测得的数据在刚才建立的坐标系中描点后用平滑曲线连接，得到的图像如图乙中实线所示，则出现这种情况的可能原因是（写出一种即可）。【答案】AB漏气（或者环境温度降低）【解析】（1）A．为减小实验误差，推拉柱塞时应尽量缓慢，以防止柱塞移动太快，气体的温度产生变化，故A正确；B．推拉柱塞时不能用手握注射器筒上空气柱部分，以防止空气温度产生变化，故B正确；C．若实验中橡胶塞脱落，气体的质量变化，需重新做实验，故C错误。故选AB。（2）当温度不变时有即压强与成反比，两者的关系图像不是直线，但压强与是线性关系，故应当以为横坐标；一定质量的气体在温度不变的条件下压强与体积的关系为其中常数与物质的量和气体温度有关，由图乙可知压缩气体压强增大，点与坐标原点连线斜率减小，则减小，即实验过程中有漏气现象或者环境温度降低。12．某同学用如图所示实验装置探究一定质量的气体发生等温变化时压强与体积的关系。将注射器活塞移动到体积最大的位置，接上软管和压强传感器，记录此时注射器内被封闭气体的压强p和体积V；推动活塞压缩气体，记录多组气体的压强和体积。（1）为保证