人教版(新教材)高中物理选择性必修3课时作业6：1 2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小练习

人教版(新教材)高中物理选择性必修第三册PAGEPAGE1第2节实验：用油膜法估测油酸分子的大小(限时20分钟)1.在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，有下列操作步骤，请补充实验步骤C的内容及实验步骤E中的计算式：A.用滴管将浓度为0.05%的油酸酒精溶液逐滴滴入量筒中，记下滴入1mL的油酸酒精溶液的滴数N；B.将痱子粉均匀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，逐滴向水面上滴入，直到油酸薄膜表面足够大，且不与器壁接触为止。记下滴入的滴数n；C.___________________________________________________________________；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1cm的正方形为单位，计算出轮廓内正方形的个数m；E.用上述测量的物理量可以估算出单个油酸分子的直径d＝________cm。〖答案〗C.待油膜稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔画出油酸薄膜的形状E.eq\f(5n×10－4,Nm)〖解析〗纯油酸的体积V＝n×eq\f(1,N)×0.05×10－2mL＝eq\f(n,N)×5×10－4mL，油膜的面积S＝m·1cm2＝mcm2，纯油酸的体积与油膜的体积是相等的，即V＝Sd，所以油酸分子的直径d＝eq\f(V,S)＝eq\f(5n×10－4,Nm)cm。2.在“用油膜法估测油酸分子大小”的实验中：(1)下列实验操作正确的是________。A.水槽中倒入的水越深越好B.水面上多撒痱子粉比少撒好C.要将适量的痱子粉均匀地撒在水面上D.滴入液滴时要使滴管离水面尽可能高一些(2)现有按酒精与油酸的体积比为m∶n配制好的油酸酒精溶液，用滴管从量筒中取体积为V的该种溶液，让其自由滴出，全部滴完共N滴，把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，正确描绘出油膜的形状如图所示，已知坐标纸上每个小方格面积为S。根据以上数据可估算出油酸分子直径为d＝________。(3)在测量溶液体积时，滴数多数了几滴，会使得测量结果比真实值偏________。〖答案〗(1)C(2)eq\f(nV,8NS（m＋n）)(3)小〖解析〗(1)水槽中倒入约2cm深的水，不是越深越好，故A错误；在用油膜法测分子大小时，应少撒痱子粉，太多的痱子粉不便于形成单分子油膜，故B错误；待水面稳定后再将痱子粉均匀撒在水面上，故C正确；滴管高出水面的高度应在1cm之内，不是尽可能高，故D错误。(2)根据坐标纸上油酸薄膜的轮廓，数出轮廓范围内正方形的个数为8(不足半个的舍去，多于半个的算一个)，又因为坐标纸上每个方格面积为S，则油膜面积为S0＝8S设油酸的体积为V酸，油酸酒精溶液的体积浓度为eq\f(V酸,V液)＝eq\f(n,m＋n)1滴油酸酒精溶液的体积V滴＝eq\f(V,N)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V0＝eq\f(n,m＋n)×eq\f(V,N)则估算油酸分子直径的表达式为d＝eq\f(V0,S0)＝eq\f(nV,8NS（m＋n）)。(3)由上式可知，滴数多数了几滴，N偏大，则d偏小。3.在“用油膜法估测油酸分子大小”的实验中，某同学按如下操作：a.在量筒中滴入一滴已配制好的油酸酒精溶液，测出其体积b.在装有水、撒适量痱子粉的浅盘中滴入一滴已配制好的溶液，使薄膜形状稳定c.将玻璃板放在浅盘上，将油膜形状描绘在玻璃板上d.将玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸体积和面积计算出油酸分子的直径(1)其中有操作错误的步骤是________。(2)已知油酸酒精溶液中油酸体积所占比例为k，N滴油酸溶液体积为V，一滴油酸溶液形成油膜的面积为S，则油酸分子的直径为________。〖答案〗(1)a(2)eq\f(kV,NS)〖解析〗(1)用量筒测一滴溶液的体积，无法操作，即使测量，误差也很大，要测出一滴油酸酒精溶液的体积，应在量筒中滴入N滴油酸酒精溶液，测出其体积为V，然后求出一滴该溶液的体积为V1＝eq\f(V,N)，故有操作错误的步骤是a。(2)一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V2＝eq\f(kV,N)一滴油酸酒精溶液形成的油膜面积为S，那么油酸分子直径为d＝eq\f(kV,NS)。4.(2021·保山市智源中学高二期末)测量分子大小的方法有很多，如油膜法、显微法。(1)在“用油膜法估测分子的大小”实验中，采用了三条理想化假设分别是将油膜看成________；不考虑各油酸分子间的________；将油酸分子看成________。(2)实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是：________。A.可使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓B.对油酸起到稀释作用C.有助于测量一滴油酸的体积D.有助于油酸的颜色更透明便于识别(3)某老师为本实验配制油酸酒精溶液，实验室配备的器材有：面积为0.22m2的蒸发皿、滴管、量筒(50滴溶液滴入量筒体积约为1毫升)、纯油酸和无水酒精若干。已知分子直径数量级为10－10m，则该老师配制的油酸酒精溶液浓度(油酸与油酸酒精溶液的体积比)至多为________%(保留2位有效数字)。〖答案〗(1)单分子油膜间隙球形(2)B(3)0.11〖解析〗(1)计算分子直径是根据体积与面积之比，所以需将油膜看成单分子层油膜，不考虑各油酸分子间的间隙，将油酸分子看成球形。(2)实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液对油酸起到稀释作用，酒精稀释油酸是为了进一步减小油酸的面密度，使油酸分子尽可能少的在竖直方向上重叠，更能保证其形成单层分子油膜，也就是为了减小系统误差，B正确，A、C、D错误。(3)根据题意可知，形成的油膜的面积不能超过蒸发皿的面积，当油膜面积等于蒸发皿的面积时，油酸酒精溶液浓度最大。一滴溶液中油酸的体积V0＝dS＝10－10m×0.22m2＝2.2×10－11m3一滴油酸酒精溶液的体积V＝eq\f(1,50)cm3＝2×10－8m3则此油酸酒精溶液的浓度为eq\f(V0,V)＝0.11%。5.在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：①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②往边长约为40cm的浅盘里倒入约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③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，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小④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溶液时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积⑤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，完成下列填空：(1)上述步骤中，正确的顺序是________。(2)油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸1mL，用注射器测得1mL上述溶液有200滴，把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，测得油膜的近似轮廓如图所示，图中正方形小方格的边长为1cm，则每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________mL，油膜的面积是________cm2。根据上述数据，估测出油酸分子的直径是________m(此结果保留3位有效数字)。(3)某学生在“用油膜法估测分子大小”的实验中，计算结果明显偏大，可能是由于________。A.油酸未完全散开B.计算油膜面积时，将所有不足1格的方格记作1格C.计算油膜面积时，舍去了所有不足1格的方格〖答案〗(1)④②①⑤③(2)5×10－6401.25×10－9(3)AC〖解析〗(1)“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：准备油酸酒精溶液(④)→准备带水的浅盘及痱子粉(②)→形成油膜(①)→描绘油膜轮廓(⑤)→计算分子直径(③)故正确的顺序为④②①⑤③。(2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V＝eq\f(1,1000)×eq\f(1,200)mL＝5×10－6mL面积超过正方形一半的正方形的个数为40个，故油膜的面积S＝40×1×1cm2＝40cm2油酸分子直径d＝eq\f(V,S)＝eq\f(5×10－6×10－6,40×10－4)m＝1.25×10－9m。(3)油酸未完全散开，则S测量值偏小，则直径测量值偏大，选项A正确；计算油膜面积时，将所有不足1格的方格记作1格，则S测量值偏大，则直径测量值偏小，选项B错误；计算油膜面积时，舍去了所有不足1格的方格，则S测量值偏小，则直径测量值偏大，选项C正确。第2节实验：用油膜法估测油酸分子的大小(限时20分钟)1.在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，有下列操作步骤，请补充实验步骤C的内容及实验步骤E中的计算式：A.用滴管将浓度为0.05%的油酸酒精溶液逐滴滴入量筒中，记下滴入1mL的油酸酒精溶液的滴数N；B.将痱子粉均匀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，逐滴向水面上滴入，直到油酸薄膜表面足够大，且不与器壁接触为止。记下滴入的滴数n；C.___________________________________________________________________；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1cm的正方形为单位，计算出轮廓内正方形的个数m；E.用上述测量的物理量可以估算出单个油酸分子的直径d＝________cm。〖答案〗C.待油膜稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔画出油酸薄膜的形状E.eq\f(5n×10－4,Nm)〖解析〗纯油酸的体积V＝n×eq\f(1,N)×0.05×10－2mL＝eq\f(n,N)×5×10－4mL，油膜的面积S＝m·1cm2＝mcm2，纯油酸的体积与油膜的体积是相等的，即V＝Sd，所以油酸分子的直径d＝eq\f(V,S)＝eq\f(5n×10－4,Nm)cm。2.在“用油膜法估测油酸分子大小”的实验中：(1)下列实验操作正确的是________。A.水槽中倒入的水越深越好B.水面上多撒痱子粉比少撒好C.要将适量的痱子粉均匀地撒在水面上D.滴入液滴时要使滴管离水面尽可能高一些(2)现有按酒精与油酸的体积比为m∶n配制好的油酸酒精溶液，用滴管从量筒中取体积为V的该种溶液，让其自由滴出，全部滴完共N滴，把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，正确描绘出油膜的形状如图所示，已知坐标纸上每个小方格面积为S。根据以上数据可估算出油酸分子直径为d＝________。(3)在测量溶液体积时，滴数多数了几滴，会使得测量结果比真实值偏________。〖答案〗(1)C(2)eq\f(nV,8NS（m＋n）)(3)小〖解析〗(1)水槽中倒入约2cm深的水，不是越深越好，故A错误；在用油膜法测分子大小时，应少撒痱子粉，太多的痱子粉不便于形成单分子油膜，故B错误；待水面稳定后再将痱子粉均匀撒在水面上，故C正确；滴管高出水面的高度应在1cm之内，不是尽可能高，故D错误。(2)根据坐标纸上油酸薄膜的轮廓，数出轮廓范围内正方形的个数为8(不足半个的舍去，多于半个的算一个)，又因为坐标纸上每个方格面积为S，则油膜面积为S0＝8S设油酸的体积为V酸，油酸酒精溶液的体积浓度为eq\f(V酸,V液)＝eq\f(n,m＋n)1滴油酸酒精溶液的体积V滴＝eq\f(V,N)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V0＝eq\f(n,m＋n)×eq\f(V,N)则估算油酸分子直径的表达式为d＝eq\f(V0,S0)＝eq\f(nV,8NS（m＋n）)。(3)由上式可知，滴数多数了几滴，N偏大，则d偏小。3.在“用油膜法估测油酸分子大小”的实验中，某同学按如下操作：a.在量筒中滴入一滴已配制好的油酸酒精溶液，测出其体积b.在装有水、撒适量痱子粉的浅盘中滴入一滴已配制好的溶液，使薄膜形状稳定c.将玻璃板放在浅盘上，将油膜形状描绘在玻璃板上d.将玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸体积和面积计算出油酸分子的直径(1)其中有操作错误的步骤是________。(2)已知油酸酒精溶液中油酸体积所占比例为k，N滴油酸溶液体积为V，一滴油酸溶液形成油膜的面积为S，则油酸分子的直径为________。〖答案〗(1)a(2)eq\f(kV,NS)〖解析〗(1)用量筒测一滴溶液的体积，无法操作，即使测量，误差也很大，要测出一滴油酸酒精溶液的体积，应在量筒中滴入N滴油酸酒精溶液，测出其体积为V，然后求出一滴该溶液的体积为V1＝eq\f(V,N)，故有操作错误的步骤是a。(2)一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V2＝eq\f(kV,N)一滴油酸酒精溶液形成的油膜面积为S，那么油酸分子直径为d＝eq\f(kV,NS)。4.(2021·保山市智源中学高二期末)测量分子大小的方法有很多，如油膜法、显微法。(1)在“用油膜法估测分子的大小”实验中，采用了三条理想化假设分别是将油膜看成________；不考虑各油酸分子间的________；将油酸分子看成________。(2)实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是：________。A.可使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓B.对油酸起到稀释作用C.有助于测量一滴油酸的体积D.有助于油酸的颜色更透明便于识别(3)某老师为本实验配制油酸酒精溶液，实验室配备的器材有：面积为0.22m2的蒸发皿、滴管、量筒(50滴溶液滴入量筒体积约为1毫升)、纯油酸和无水酒精若干。已知分子直径数量级为10－10m，则该老师配制的油酸酒精溶液浓度(油酸与油酸酒精溶液的体积比)至多为________%(保留2位有效数字)。〖答案〗(1)单分子油膜间隙球形(2)B(3)0.11〖解析〗(1)计算分子直径是根据体积与面积之比，所以需将油膜看成单分子层油膜，不考虑各油酸分子间的间隙，将油酸分子看成球形。(2)实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液对油酸起到稀释作用，酒精稀释油酸是为了进一步减小油酸的面密度，使油酸分子尽可能少的在竖直方向上重叠，更能保证其形成单层分子油膜，也就是为了减小系统误差，B正确，A、C、D错误。(3)根据题意可知，形成的油膜的面积不能超过蒸发皿的面积，当油膜面积等于蒸发皿的面积时，油酸酒精溶液浓度最大。一滴溶液中油酸的体积V0＝dS＝10－10m×0.22m2＝2.2×10－11m3一滴油酸酒精溶液的体积V＝eq\f(1,50)cm3＝2×10－8m3则此油酸酒精溶液的浓度为eq\f(V0,V)＝0.11%。5.在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：①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②往边长约为40cm的浅盘里倒入约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③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，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小④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溶液时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积⑤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，完成下列填空：(1)上述步骤中，正确的顺序是________。(2)油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯