专题14单分子油膜法测分子大小和探究气体压强和体积的关系实验-2023-2024两年高考物理实验题解析

2023-2024两年高考物理实验题分类解析 专题16 单分子油膜法测分子大小和探究气体压强与温度关系实验 2024高考题 1. (2024高考上海卷)实验是人类认识物质世界的宏观性质与微观结构的重要手段之一，也是物理学研究的重要方法。 1. 通过“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验可推测油酸分子的直径约为（ ） A. B. C. D. 2. 验证气体体积随温度变化关系的实验装置如图所示，用支架将封有一定质量气体的注射器和温度传感器固定在盛有热水的烧杯中。实验过程中，随着水温的缓慢下降，记录多组气体温度和体积的数据。 （1）不考虑漏气因素，符合理论预期的图线是____________ A． B． C． D． （2）下列有助于减小实验误差的操作是____________ A．实验前测量并记录环境温度 B．实验前测量并记录大气压强 C．待温度读数完全稳定后才记录数据 D．测量过程中保持水面高于活塞下端 2023年高考题 1. （2023高考江苏学业水平选择性考试）在“探究气体等温变化的规律”的实验中，实验装置如图所示。利用注射器选取一段空气柱为研究对象。下列改变空气柱体积的操作正确的是（ ） A. 把柱塞快速地向下压 B. 把柱塞缓慢地向上拉 C. 在橡胶套处接另一注射器，快速推动该注射器柱塞 D. 在橡胶套处接另一注射器，缓慢推动该注射器柱塞 2. （2023高考山东高中学业水平等级考试）利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定一托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强和体积（等于注射器示数与塑料管容积之和），逐次增加砝码质量，采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示。 回答以下问题： （1）在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体___________。 A．与成正比 B．与成正比 （2）若气体被压缩到，由图乙可读出封闭气体压强为___________（保留3位有效数字）。 （3）某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了，则在计算乘积时，他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随的增大而___________（填“增大”或“减小”）。 3．（8分）（2023高考北京卷）（1）用油膜法估测油酸分子直径是一种通过测量宏观量来测量微观量的方法，已知1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V，在水面上形成的单分子油膜面积为S，则油酸分子的直径_________． 4 .(2011·全国) 在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤： ①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痱子粉 均匀地撒在水面上。 ②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。 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__________。(填写步骤前面的数字) (2)将1 cm3的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液；测得l cm3的油酸酒精溶液有50滴。现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13 m2。由此估算出油酸分子的直径为_________m。(结果保留l位有效数字) 2．（2011·江苏）某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前，查阅数据手册得知：油酸的摩尔质量M=0.283kg·mol-1，密度ρ=0.895×103kg·m-3.。若100滴油酸的体积为1ml，则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是多少？(取NA=6.02×1023mol-1.球的体积V与直径D的关系为，结果保留一位有效数字) 6.（2011·上海）在“用单分子油膜估测分子大小”实验中， (1)某同学操作步骤如下： ①取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液； ②在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积； ③在蒸发皿内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定； ④在蒸发皿上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积。 改正其中的错误： (2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%，一滴溶液的体积为4.8×10-3mL，其形成的油膜面积为40cm2，则估测出油酸分子的直径为 m。 7.（8分）（2016上海高考题）某同学制作了一个结构如图（a）所示的温度计。一端封闭的轻质细管可绕封闭端O自由转动，管长0.5m。将一量程足够大的力传感器调零，细管的开口端通过细线挂于力传感器挂钩上，使细管保持水平、细线沿竖直方向。在气体温度为270K时，用一段水银将长度为0.3m的气柱封闭在管内。实验时改变气体温度，测得封闭气柱长度l和力传感器读数F之间的关系如图（b）所示（实验中大气压强不变）。 （1）管内水银柱长度为 m，为保证水银不溢出，该温度计能测得的最高温度为 K。 （2）若气柱初始长度大于0.3m，该温度计能测量的最高温度将 （选填：“增大”，“不变”或“减小”）。 （3）若实验中大气压强略有升高，则用该温度计测出的温度将 （选填：“偏高”，“不变”或“偏低”）。 8.（2015年上海高考题）简易温度计构造如图所示。两内径均匀的竖直玻璃管下端与软管连接，在管中灌入液体后，将左管上端通过橡皮塞插入玻璃泡。在标准大气压下，调节右管的高度，使左右两管的液面相平，在左管液面位置标上相应的温度刻度。多次改变温度，重复上述操作。 （1）（单选题）此温度计的特点是 （A）刻度均匀，刻度值上小下大 （B）刻度均匀，刻度值上大下小 （C）刻度不均匀，刻度值上小下大 （D）刻度不均匀，刻度值上大下小 （2）（多选题）影响这个温度计灵敏度的因素有 （A）液体密度 （B）玻璃泡大小 （C）左管内径粗细 （D）右管内径粗细 （3）若管中液体是水银，当大气压变为75cmHg时，用该温度计测得的温度值________（选填“偏大”或“偏小”）。为测得准确的温度，在测量时需________。 9．（2013·上海）利用如图装置可测量大气压强和容器的容积。步骤如下： ①将倒U形玻璃管A的一端通过橡胶软管与直玻璃管B连接，并注入适量的水，另一端插入橡皮塞，然后塞住烧瓶口，并在A上标注此时水面的位置K；再将一活塞置于10ml位置的针筒插入烧瓶，使活塞缓慢推移至0刻度位置；上下移动B，保持A中的水面位于K处，测得此时水面的高度差为17.1cm。 ②拔出橡皮塞，将针筒活塞置于0ml位置，使烧瓶与大气相通后再次塞住瓶口；然后将活塞抽拔至10ml位置，上下移动B，使A中的水面仍位于K，测得此时玻璃管中水面的高度差为16.8cm。(玻璃管A内气体体积忽略不计，ρ＝1.0×103kg/m3，取g＝10m/s2) (1)若用V0表示烧瓶容积，p0表示大气压强，△V表示针筒内气体的体积，△p1、△p2表示上述步骤①、②中烧瓶内外气体压强差大小，则步骤①、②中，气体满足的方程分别为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 (2)由实验数据得烧瓶容积V0＝＿＿＿＿＿ml，大气压强p0＝＿＿＿＿Pa。 (3)(单选题)倒U形玻璃管A内气体的存在 (A)仅对容积的测量结果有影响 (B)仅对压强的测量结果有影响 (C)对二者的测量结果均有影响 (D)对二者的测量结果均无影响 1 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2023-2024两年高考物理实验题分类解析 专题16 热学 2024高考题 1. (2024高考上海卷)实验是人类认识物质世界的宏观性质与微观结构的重要手段之一，也是物理学研究的重要方法。 1. 通过“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验可推测油酸分子的直径约为（ ） A. B. C. D. 2. 验证气体体积随温度变化关系的实验装置如图所示，用支架将封有一定质量气体的注射器和温度传感器固定在盛有热水的烧杯中。实验过程中，随着水温的缓慢下降，记录多组气体温度和体积的数据。 （1）不考虑漏气因素，符合理论预期的图线是____________ A． B． C． D． （2）下列有助于减小实验误差的操作是____________ A．实验前测量并记录环境温度 B．实验前测量并记录大气压强 C．待温度读数完全稳定后才记录数据 D．测量过程中保持水面高于活塞下端 2023年高考题 1. （2023高考江苏学业水平选择性考试）在“探究气体等温变化的规律”的实验中，实验装置如图所示。利用注射器选取一段空气柱为研究对象。下列改变空气柱体积的操作正确的是（ ） A. 把柱塞快速地向下压 B. 把柱塞缓慢地向上拉 C. 在橡胶套处接另一注射器，快速推动该注射器柱塞 D. 在橡胶套处接另一注射器，缓慢推动该注射器柱塞 2. （2023高考山东高中学业水平等级考试）利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定一托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强和体积（等于注射器示数与塑料管容积之和），逐次增加砝码质量，采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示。 回答以下问题： （1）在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体___________。 A．与成正比 B．与成正比 （2）若气体被压缩到，由图乙可读出封闭气体压强为___________（保留3位有效数字）。 （3）某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了，则在计算乘积时，他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随的增大而___________（填“增大”或“减小”）。 3．（8分）（2023高考北京卷）（1）用油膜法估测油酸分子直径是一种通过测量宏观量来测量微观量的方法，已知1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V，在水面上形成的单分子油膜面积为S，则油酸分子的直径_________． 4 .(2011·全国) 在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤： ①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痱子粉 均匀地撒在水面上。 ②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。 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__________。(填写步骤前面的数字) (2)将1 cm3的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液；测得l cm3的油酸酒精溶液有50滴。现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13 m2。由此估算出油酸分子的直径为_________m。(结果保留l位有效数字) 2．（2011·江苏）某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前，查阅数据手册得知：油酸的摩尔质量M=0.283kg·mol-1，密度ρ=0.895×103kg·m-3.。若100滴油酸的体积为1ml，则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是多少？(取NA=6.02×1023mol-1.球的体积V与直径D的关系为，结果保留一位有效数字) 6.（2011·上海）在“用单分子油膜估测分子大小”实验中， (1)某同学操作步骤如下： ①取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液； ②在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积； ③在蒸发皿内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定； ④在蒸发皿上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积。 改正其中的错误： (2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%，一滴溶液的体积为4.8×10-3mL，其形成的油膜面积为40cm2，则估测出油酸分子的直径为 m。 7.（8分）（2016上海高考题）某同学制作了一个结构如图（a）所示的温度计。一端封闭的轻质细管可绕封闭端O自由转动，管长0.5m。将一量程足够大的力传感器调零，细管的开口端通过细线挂于力传感器挂钩上，使细管保持水平、细线沿竖直方向。在气体温度为270K时，用一段水银将长度为0.3m的气柱封闭在管内。实验时改变气体温度，测得封闭气柱长度l和力传感器读数F之间的关系如图（b）所示（实验中大气压强不变）。 （1）管内水银柱长度为 m，为保证水银不溢出，该温度计能测得的最高温度为 K。 （2）若气柱初始长度大于0.3m，该温度计能测量的最高温度将 （选填：“增大”，“不变”或“减小”）。 （3）若实验中大气压强略有升高，则用该温度计测出的温度将 （选填：“偏高”，“不变”或“偏低”）。 8.（2015年上海高考题）简易温度计构造如图所示。两内径均匀的竖直玻璃管下端与软管连接，在管中灌入液体后，将左管上端通过橡皮塞插入玻璃泡。在标准大气压下，调节右管的高度，使左右两管的液面相平，在左管液面位置标上相应的温度刻度。多次改变温度，重复上述操作。 （1）（单选题）此温度计的特点是 （A）刻度均匀，刻度值上小下大 （B）刻度均匀，刻度值上大下小 （C）刻度不均匀，刻度值上小下大 （D）刻度不均匀，刻度值上大下小 （2）（多选题）影响这个温度计灵敏度的因素有 （A）液体密度 （B）玻璃泡大小 （C）左管内径粗细 （D）右管内径粗细 （3）若管中液体是水银，当大气压变为75cmHg时，用该温度计测得的温度值________（选填“偏大”或“偏小”）。为测得准确的温度，在测量时需________。 9．（2013·上海）利用如图装置可测量大气压强和容器的容积。步骤如下： ①将倒U形玻璃管A的一端通过橡胶软管与直玻璃管B连接，并注入适量的水，另一端插入橡皮塞，然后塞住烧瓶口，并在A上标注此时水面的位置K；再将一活塞置于10ml位置的针筒插入烧瓶，使活塞缓慢推移至0刻度位置；上下移动B，保持A中的水面位于K处，测得此时水面的高度差为17.1cm。 ②拔出橡皮塞，将针筒活塞置于0ml位置，使烧瓶与大气相通后再次塞住瓶口；然后将活塞抽拔至10ml位置，上下移动B，使A中的水面仍位于K，测得此时玻璃管中水面的高度差为16.8cm。(玻璃管A内气体体积忽略不计，ρ＝1.0×103kg/m3，取g＝10m/s2) (1)若用V0表示烧瓶容积，p0表示大气压强，△V表示针筒内气体的体积，△p1、△p2表示上述步骤①、②中烧瓶内外气体压强差大小，则步骤①、②中，气体满足的方程分别为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 (2)由实验数据得烧瓶容积V0＝＿＿＿＿＿ml，大气压强p0＝＿＿＿＿Pa。 (3)(单选题)倒U形玻璃管A内气体的存在 (A)仅对容积的测量结果有影响 (B)仅对压强的测量结果有影响 (C)对二者的测量结果均有影响 (D)对二者的测量结果均无影响 1 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2023-2024两年高考物理实验题分类解析 专题16 单分子油膜法测分子大小和探究气体压强与温度关系实验 2024高考题 1. (2024高考上海卷)实验是人类认识物质世界的宏观性质与微观结构的重要手段之一，也是物理学研究的重要方法。 1. 通过“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验可推测油酸分子的直径约为（ ） A. B. C. D. 2. 验证气体体积随温度变化关系的实验装置如图所示，用支架将封有一定质量气体的注射器和温度传感器固定在盛有热水的烧杯中。实验过程中，随着水温的缓慢下降，记录多组气体温度和体积的数据。 （1）不考虑漏气因素，符合理论预期的图线是____________ A． B． C． D． （2）下列有助于减小实验误差的操作是____________ A．实验前测量并记录环境温度 B．实验前测量并记录大气压强 C．待温度读数完全稳定后才记录数据 D．测量过程中保持水面高于活塞下端 【答案】（1）. C （2）. ①. A ②. C 【解析】 （1）通过“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验可推测油酸分子的直径约为或，故选C。 （2）①实验过程中压强不变，根据 可得 可知，在压强不变的情况下，气体体积与热力学温度成正比，与摄氏温度成一次函数关系，故A正确，BCD错误。故选A ②环境温度不影响实验数据，实验前测量并记录环境温度并不能减小实验误差，故A错误； 本实验压强不变，实验前测量并记录大气压强不能减小实验误差，故B错误； 待温度读数完全稳定后才记录数据，稳定后的数据更加接近真实数据，故能减小误差，故C正确； 测量过程中保持水面高于活塞下端不能减少误差，故D错误。 2023年高考题 1. （2023高考江苏学业水平选择性考试）在“探究气体等温变化的规律”的实验中，实验装置如图所示。利用注射器选取一段空气柱为研究对象。下列改变空气柱体积的操作正确的是（ ） A. 把柱塞快速地向下压 B. 把柱塞缓慢地向上拉 C. 在橡胶套处接另一注射器，快速推动该注射器柱塞 D. 在橡胶套处接另一注射器，缓慢推动该注射器柱塞 【参考答案】B 【名师解析】 因为该实验是要探究气体等温变化的规律；实验中要缓慢推动或拉动活塞，目的是尽可能保证封闭气体在状态变化过程中的温度不变；为了方便读取封闭气体的体积不需要在橡胶套处接另一注射器。B正确。 2. （2023高考山东高中学业水平等级考试）利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定一托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强和体积（等于注射器示数与塑料管容积之和），逐次增加砝码质量，采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示。 回答以下问题： （1）在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体___________。 A．与成正比 B．与成正比 （2）若气体被压缩到，由图乙可读出封闭气体压强为___________（保留3位有效数字）。 （3）某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了，则在计算乘积时，他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随的增大而___________（填“增大”或“减小”）。 【参考答案】 （1） B （2）. （3）. 增大 【名师解析】 （1）在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体，与成正比。故选B。 （2）若气体被压缩到，则有 由图乙可读出对应的封闭气体压强为 （3）某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了，则在计算乘积时，根据 可知他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随的增大而增大。 3．（8分）（2023高考北京卷）（1）用油膜法估测油酸分子直径是一种通过测量宏观量来测量微观量的方法，已知1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V，在水面上形成的单分子油膜面积为S，则油酸分子的直径_________． 【参考答案】（1）V/S 【名师解析】（1）由V=Sd解得油酸分子直径d=V/S。 4 .(2011·全国) 在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤： ①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痱子粉 均匀地撒在水面上。 ②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。 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__________。(填写步骤前面的数字) (2)将1 cm3的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液；测得l cm3的油酸酒精溶液有50滴。现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13 m2。由此估算出油酸分子的直径为_________m。(结果保留l位有效数字) 【参考答案】（1）①④②⑤③（2）5×10-10 【名师解析】将1 cm3的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液，其浓度为1/300，测得l cm3的油酸酒精溶液有50滴，每滴中含纯油酸体积为V=1/300×1/50 cm3= 1/15×10-3cm3=1/15×10-11m3。现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是S=0.13 m2。由此估算出油酸分子的直径为d=V/S=5×10-10m。 【关键点拨】：估测不规则图形面积的方法是：将一玻璃板放在不规则面积的上方，在玻璃板上画出不规则图形的轮廓，然后将其放在坐标纸上，数出不规则图形的轮廓包围的小方格数。数小方格数的方法是：不足半格的舍弃，大于半格的算一格。小方格数乘以每个小方格的面积就等于不规则图形的面积。小方格的边长越小，求出的面积约准确。 2．（2011·江苏）某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前，查阅数据手册得知：油酸的摩尔质量M=0.283kg·mol-1，密度ρ=0.895×103kg·m-3.。若100滴油酸的体积为1ml，则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是多少？(取NA=6.02×1023mol-1.球的体积V与直径D的关系为，结果保留一位有效数字) 【参考答案】1×10m2 【名师解析】一个油酸分子的体积V0= 由球的体积与直径关系得分子直径D==1×10-9m，一滴油酸体积V=1×10-8m3， 最大面积S==1×101m. 6.（2011·上海）在“用单分子油膜估测分子大小”实验中， (1)某同学操作步骤如下： ①取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液； ②在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积； ③在蒸发皿内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定； ④在蒸发皿上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积。 改正其中的错误： (2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%，一滴溶液的体积为4.8×10-3mL，其形成的油膜面积为40cm2，则估测出油酸分子的直径为 m。 【参考答案】(1)②在量筒中滴入N滴溶液 ③在水面上先撒上痱子粉 (2)1.2×10-9. 【名师解析】一滴溶液中油酸的体积为V=4.8×10-3mL×0.10%=4.8×10-6mL=4.8×10-6cm3，由V=dS解得d=1.2×10-7cm=1.2×10-9m。 7.（8分）（2016上海高考题）某同学制作了一个结构如图（a）所示的温度计。一端封闭的轻质细管可绕封闭端O自由转动，管长0.5m。将一量程足够大的力传感器调零，细管的开口端通过细线挂于力传感器挂钩上，使细管保持水平、细线沿竖直方向。在气体温度为270K时，用一段水银将长度为0.3m的气柱封闭在管内。实验时改变气体温度，测得封闭气柱长度l和力传感器读数F之间的关系如图（b）所示（实验中大气压强不变）。 （1）管内水银柱长度为 m，为保证水银不溢出，该温度计能测得的最高温度为 K。 （2）若气柱初始长度大于0.3m，该温度计能测量的最高温度将 （选填：“增大”，“不变”或“减小”）。 （3）若实验中大气压强略有升高，则用该温度计测出的温度将 （选填：“偏高”，“不变”或“偏低”）。 【参考答案】（1）0.1；360 （2）减小（3）偏低 【名师解析】（1）在气体温度为270K时，用一段水银将长度为0.3m的气柱封闭在管内，对应的温度为270K，力传感器读数F=0.35N，设水银柱长度为x，质量为m，由力矩平衡可得：mg×（0.30+x/2）=0.35×0.5； 由图（b）可得：mg×（0.35+x/2）=0.40×0.5；联立解得：x=0.1m，F=0.45N。水银恰好不溢出时，气体长度为L=（0.50-x）m=0.4m；对封闭气体，由盖吕萨克定律，0.3/270=0.4/T，可得，T=360K。 （2）若气柱初始长度大于0.3m，由盖吕萨克定律可知，该温度计能测量的最高温度将减小。 （3）若实验中大气压强略有升高，则用该温度计测出的温度将偏低。 8.（2015年上海高考题）简易温度计构造如图所示。两内径均匀的竖直玻璃管下端与软管连接，在管中灌入液体后，将左管上端通过橡皮塞插入玻璃泡。在标准大气压下，调节右管的高度，使左右两管的液面相平，在左管液面位置标上相应的温度刻度。多次改变温度，重复上述操作。 （1）（单选题）此温度计的特点是 （A）刻度均匀，刻度值上小下大 （B）刻度均匀，刻度值上大下小 （C）刻度不均匀，刻度值上小下大 （D）刻度不均匀，刻度值上大下小 （2）（多选题）影响这个温度计灵敏度的因素有 （A）液体密度 （B）玻璃泡大小 （C）左管内径粗细 （D）右管内径粗细 （3）若管中液体是水银，当大气压变为75cmHg时，用该温度计测得的温度值________（选填“偏大”或“偏小”）。为测得准确的温度，在测量时需________。 【参考答案】.(1)A (2)B,C (3)偏大；调整两管液面高度差，使右管液面比左管液面高1cm,然后读数 【名师解析】（1）此温度计是保持气体体积不变，压强与温度成正比构造的，所以此温度计的特点是刻度均匀，刻度值上小下大，选项A正确。 （2）影响这个温度计灵敏度的因素有：玻璃泡大小，玻璃泡越大，温度计灵敏度越高；左管内径粗细，左管内径越细，温度计灵敏度越高。选项BC正确； （3）若管中液体是水银，当大气压变为75cmHg时，大气压减小，对应的玻璃泡中气体压强减小，实际温度降低，而该温度计还是按照大气压76cmHg刻度的，所以用该温度计测得的温度值“偏大”。为测得准确的温度，在测量时需调整两管液面高度差，使右管液面比左管液面高1cm,然后读数。 9．（2013·上海）利用如图装置可测量大气压强和容器的容积。步骤如下： ①将倒U形玻璃管A的一端通过橡胶软管与直玻璃管B连接，并注入适量的水，另一端插入橡皮塞，然后塞住烧瓶口，并在A上标注此时水面的位置K；再将一活塞置于10ml位置的针筒插入烧瓶，使活塞缓慢推移至0刻度位置；上下移动B，保持A中的水面位于K处，测得此时水面的高度差为17.1cm。 ②拔出橡皮塞，将针筒活塞置于0ml位置，使烧瓶与大气相通后再次塞住瓶口；然后将活塞抽拔至10ml位置，上下移动B，使A中的水面仍位于K，测得此时玻璃管中水面的高度差为16.8cm。(玻璃管A内气体体积忽略不计，ρ＝1.0×103kg/m3，取g＝10m/s2) (1)若用V0表示烧瓶容积，p0表示大气压强，△V表示针筒内气体的体积，△p1、△p2表示上述步骤①、②中烧瓶内外气体压强差大小，则步骤①、②中，气体满足的方程分别为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 (2)由实验数据得烧瓶容积V0＝＿＿＿＿＿ml，大气压强p0＝＿＿＿＿Pa。 (3)(单选题)倒U形玻璃管A内气体的存在 (A)仅对容积的测量结果有影响 (B)仅对压强的测量结果有影响 (C)对二者的测量结果均有影响 (D)对二者的测量结果均无影响 【参考答案】（1）p0(V0+△V)=( p0+△p1) V0; p0V0=( p0-△p2) (V0+△V); （2）560 9.58×104 （3）A 【名师解析】（1）对于步骤①，根据玻意耳定律可得p0(V0+△V)=( p0+△p1) V0; 对于步骤②，根据玻意耳定律可得p0V0=( p0-△p2) (V0+△V); （2）联立解得V0＝△V=56×10ml=560ml； p0＝△p1=56×0.171×1.0×103×10 Pa=9.58×104 Pa。 （3）由p0＝△p1和V0＝△V可得p0＝△p1，由此可知倒U形玻璃管A内气体的存在仅对容积的测量结果有影响，选项A正确。 注解：利用玻意耳定律时只要方程两侧压强、体积单位分别相同即可，不必换算成国际单位制的主单位。 1 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2023-2024两年高考物理实验题分类解析 专题16 热学 2024高考题 1. (2024高考上海卷)实验是人类认识物质世界的宏观性质与微观结构的重要手段之一，也是物理学研究的重要方法。 1. 通过“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验可推测油酸分子的直径约为（ ） A. B. C. D. 2. 验证气体体积随温度变化关系的实验装置如图所示，用支架将封有一定质量气体的注射器和温度传感器固定在盛有热水的烧杯中。实验过程中，随着水温的缓慢下降，记录多组气体温度和体积的数据。 （1）不考虑漏气因素，符合理论预期的图线是____________ A． B． C． D． （2）下列有助于减小实验误差的操作是____________ A．实验前测量并记录环境温度 B．实验前测量并记录大气压强 C．待温度读数完全稳定后才记录数据 D．测量过程中保持水面高于活塞下端 【答案】（1）. C （2）. ①. A ②. C 【解析】 （1）通过“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验可推测油酸分子的直径约为或，故选C。 （2）①实验过程中压强不变，根据 可得 可知，在压强不变的情况下，气体体积与热力学温度成正比，与摄氏温度成一次函数关系，故A正确，BCD错误。故选A ②环境温度不影响实验数据，实验前测量并记录环境温度并不能减小实验误差，故A错误； 本实验压强不变，实验前测量并记录大气压强不能减小实验误差，故B错误； 待温度读数完全稳定后才记录数据，稳定后的数据更加接近真实数据，故能减小误差，故C正确； 测量过程中保持水面高于活塞下端不能减少误差，故D错误。 2023年高考题 1. （2023高考江苏学业水平选择性考试）在“探究气体等温变化的规律”的实验中，实验装置如图所示。利用注射器选取一段空气柱为研究对象。下列改变空气柱体积的操作正确的是（ ） A. 把柱塞快速地向下压 B. 把柱塞缓慢地向上拉 C. 在橡胶套处接另一注射器，快速推动该注射器柱塞 D. 在橡胶套处接另一注射器，缓慢推动该注射器柱塞 【参考答案】B 【名师解析】 因为该实验是要探究气体等温变化的规律；实验中要缓慢推动或拉动活塞，目的是尽可能保证封闭气体在状态变化过程中的温度不变；为了方便读取封闭气体的体积不需要在橡胶套处接另一注射器。B正确。 2. （2023高考山东高中学业水平等级考试）利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定一托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强和体积（等于注射器示数与塑料管容积之和），逐次增加砝码质量，采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示。 回答以下问题： （1）在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体___________。 A．与成正比 B．与成正比 （2）若气体被压缩到，由图乙可读出封闭气体压强为___________（保留3位有效数字）。 （3）某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了，则在计算乘积时，他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随的增大而___________（填“增大”或“减小”）。 【参考答案】 （1） B （2）. （3）. 增大 【名师解析】 （1）在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体，与成正比。故选B。 （2）若气体被压缩到，则有 由图乙可读出对应的封闭气体压强为 （3）某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了，则在计算乘积时，根据 可知他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随的增大而增大。 3．（8分）（2023高考北京卷）（1）用油膜法估测油酸分子直径是一种通过测量宏观量来测量微观量的方法，已知1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V，在水面上形成的单分子油膜面积为S，则油酸分子的直径_________． 【参考答案】（1）V/S 【名师解析】（1）由V=Sd解得油酸分子直径d=V/S。 4 .(2011·全国) 在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤： ①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痱子粉 均匀地撒在水面上。 ②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。 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__________。(填写步骤前面的数字) (2)将1 cm3的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液；测得l cm3的油酸酒精溶液有50滴。现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13 m2。由此估算出油酸分子的直径为_________m。(结果保留l位有效数字) 【参考答案】（1）①④②⑤③（2）5×10-10 【名师解析】将1 cm3的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液，其浓度为1/300，测得l cm3的油酸酒精溶液有50滴，每滴中含纯油酸体积为V=1/300×1/50 cm3= 1/15×10-3cm3=1/15×10-11m3。现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是S=0.13 m2。由此估算出油酸分子的直径为d=V/S=5×10-10m。 【关键点拨】：估测不规则图形面积的方法是：将一玻璃板放在不规则面积的上方，在玻璃板上画出不规则图形的轮廓，然后将其放在坐标纸上，数出不规则图形的轮廓包围的小方格数。数小方格数的方法是：不足半格的舍弃，大于半格的算一格。小方格数乘以每个小方格的面积就等于不规则图形的面积。小方格的边长越小，求出的面积约准确。 2．（2011·江苏）某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前，查阅数据手册得知：油酸的摩尔质量M=0.283kg·mol-1，密度ρ=0.895×103kg·m-3.。若100滴油酸的体积为1ml，则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是多少？(取NA=6.02×1023mol-1.球的体积V与直径D的关系为，结果保留一位有效数字) 【参考答案】1×10m2 【名师解析】一个油酸分子的体积V0= 由球的体积与直径关系得分子直径D==1×10-9m，一滴油酸体积V=1×10-8m3， 最大面积S==1×101m. 6.（2011·上海）在“用单分子油膜估测分子大小”实验中， (1)某同学操作步骤如下： ①取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液； ②在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积； ③在蒸发皿内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定； ④在蒸发皿上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积。 改正其中的错误： (2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%，一滴溶液的体积为4.8×10-3mL，其形成的油膜面积为40cm2，则估测出油酸分子的直径为 m。 【参考答案】(1)②在量筒中滴入N滴溶液 ③在水面上先撒上痱子粉 (2)1.2×10-9. 【名师解析】一滴溶液中油酸的体积为V=4.8×10-3mL×0.10%=4.8×10-6mL=4.8×10-6cm3，由V=dS解得d=1.2×10-7cm=1.2×10-9m。 7.（8分）（2016上海高考题）某同学制作了一个结构如图（a）所示的温度计。一端封闭的轻质细管可绕封闭端O自由转动，管长0.5m。将一量程足够大的力传感器调零，细管的开口端通过细线挂于力传感器挂钩上，使细管保持水平、细线沿竖直方向。在气体温度为270K时，用一段水银将长度为0.3m的气柱封闭在管内。实验时改变气体温度，测得封闭气柱长度l和力传感器读数F之间的关系如图（b）所示（实验中大气压强不变）。 （1）管内水银柱长度为 m，为保证水银不溢出，该温度计能测得的最高温度为 K。 （2）若气柱初始长度大于0.3m，该温度计能测量的最高温度将 （选填：“增大”，“不变”或“减小”）。 （3）若实验中大气压强略有升高，则用该温度计测出的温度将 （选填：“偏高”，“不变”或“偏低”）。 【参考答案】（1）0.1；360 （2）减小（3）偏低 【名师解析】（1）在气体温度为270K时，用一段水银将长度为0.3m的气柱封闭在管内，对应的温度为270K，力传感器读数F=0.35N，设水银柱长度为x，质量为m，由力矩平衡可得：mg×（0.30+x/2）=0.35×0.5； 由图（b）可得：mg×（0.35+x/2）=0.40×0.5；联立解得：x=0.1m，F=0.45N。水银恰好不溢出时，气体长度为L=（0.50-x）m=0.4m；对封闭气体，由盖吕萨克定律，0.3/270=0.4/T，可得，T=360K。 （2）若气柱初始长度大于0.3m，由盖吕萨克定律可知，该温度计能测量的最高温度将减小。 （3）若实验中大气压强略有升高，则用该温度计测出的温度将偏低。 8.（2015年上海高考题）简易温度计构造如图所示。两内径均匀的竖直玻璃管下端与软管连接，在管中灌入液体后，将左管上端通过橡皮塞插入玻璃泡。在标准大气压下，调节右管的高度，使左右两管的液面相平，在左管液面位置标上相应的温度刻度。多次改变温度，重复上述操作。 （1）（单选题）此温度计的特点是 （A）刻度均匀，刻度值上小下大 （B）刻度均匀，刻度值上大下小 （C）刻度不均匀，刻度值上小下大 （D）刻度不均匀，刻度值上大下小 （2）（多选题）影响这个温度计灵敏度的因素有 （A）液体密度 （B）玻璃泡大小 （C）左管内径粗细 （D）右管内径粗细 （3）若管中液体是水银，当大气压变为75cmHg时，用该温度计测得的温度值________（选填“偏大”或“偏小”）。为测得准确的温度，在测量时需________。 【参考答案】.(1)A (2)B,C (3)偏大；调整两管液面高度差，使右管液面比左管液面高1cm,然后读数 【名师解析】（1）此温度计是保持气体体积不变，压强与温度成正比构造的，所以此温度计的特点是刻度均匀，刻度值上小下大，选项A正确。 （2）影响这个温度计灵敏度的因素有：玻璃泡大小，玻璃泡越大，温度计灵敏度越高；左管内径粗细，左管内径越细，温度计灵敏度越高。选项BC正确； （3）若管中液体是水银，当大气压变为75cmHg时，大气压减小，对应的玻璃泡中气体压强减小，实际温度降低，而该温度计还是按照大气压76cmHg刻度的，所以用该温度计测得的温度值“偏大”。为测得准确的温度，在测量时需调整两管液面高度差，使右管液面比左管液面高1cm,然后读数。 9．（2013·上海）利用如图装置可测量大气压强和容器的容积。步骤如下： ①将倒U形玻璃管A的一端通过橡胶软管与直玻璃管B连接，并注入适量的水，另一端插入橡皮塞，然后塞住烧瓶口，并在A上标注此时水面的位置K；再将一活塞置于10ml位置的针筒插入烧瓶，使活塞缓慢推移至0刻度位置；上下移动B，保持A中的水面位于K处，测得此时水面的高度差为17.1cm。 ②拔出橡皮塞，将针筒活塞置于0ml位置，使烧瓶与大气相通后再次塞住瓶口；然后将活塞抽拔至10ml位置，上下移动B，使A中的水面仍位于K，测得此时玻璃管中水面的高度差为16.8cm。(玻璃管A内气体体积忽略不计，ρ＝1.0×103kg/m3，取g＝10m/s2) (1)若用V0表示烧瓶容积，p0表示大气压强，△V表示针筒内气体的体积，△p1、△p2表示上述步骤①、②中烧瓶内外气体压强差大小，则步骤①、②中，气体满足的方程分别为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 (2)由实验数据得烧瓶容积V0＝＿＿＿＿＿ml，大气压强p0＝＿＿＿＿Pa。 (3)(单选题)倒U形玻璃管A内气体的存在 (A)仅对容积的测量结果有影响 (B)仅对压强的测量结果有影响 (C)对二者的测量结果均有影响 (D)对二者的测量结果均无影响 【参考答案】（1）p0(V0+△V)=( p0+△p1) V0; p0V0=( p0-△p2) (V0+△V); （2）560 9.58×104 （3）A 【名师解析】（1）对于步骤①，根据玻意耳定律可得p0(V0+△V)=( p0+△p1) V0; 对于步骤②，根据玻意耳定律可得p0V0=( p0-△p2) (V0+△V); （2）联立解得V0＝△V=56×10ml=560ml； p0＝△p1=56×0.171×1.0×103×10 Pa=9.58×104 Pa。 （3）由p0＝△p1和V0＝△V可得p0＝△p1，由此可知倒U形玻璃管A内气体的存在仅对容积的测量结果有影响，选项A正确。 注解：利用玻意耳定律时只要方程两侧压强、体积单位分别相同即可，不必换算成国际单位制的主单位。 1 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$