课时测评2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小-【金版新学案】2024-2025学年高中物理选择性必修3同步课堂高效讲义配套练习（人教版2019）

课时测评2　实验：用油膜法估测油酸分子的大小 (时间：30分钟　满分：50分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) 1．(10分)(2024·内蒙古鄂尔多斯高二联考)某小组在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，将0.6 mL的纯油酸溶于酒精，制成103 mL的油酸酒精溶液，测得1 mL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，待油膜稳定后，描绘出所形成的油膜的形状如图所示。其中正方形小方格的边长为20 mm，求： (1)油膜的面积是______________m2。 (2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是______________mL。 (3)根据上述数据，估测出油酸分子的直径是______________m。(结果保留1位有效数字) 答案： (1)2.32×10-2　(2)1.2×10-5 (3)5×10-10 解析：(1)油膜轮廓中面积超过一半的小正方形的个数为58个，则油酸膜的面积约为S＝58×20×20 mm2＝2.32×10-2 m2。 (2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V＝× mL＝1.2×10-5 mL。 (3)把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，则油酸分子直径为d＝＝ m≈5×10-10 m。 2．(10分)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，实验老师已经配置好了油酸酒精溶液，该老师向1 mL油酸中加酒精，直至总量达到a mL，将配制好的油酸酒精溶液置于容器中，还有一个盛有约2 cm水、撒好爽身粉的浅盘、一支滴管、一个量筒。 (1)用滴管向量筒内滴入b滴油酸酒精溶液，读得体积为1 mL，则每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为________mL。 (2)用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，等油酸薄膜稳定后，将薄膜轮廓描绘在坐标纸上，如图所示(已知坐标纸上每个小方格面积为S，求油膜面积时，半个以上方格面积记为S，不足半个舍去)，则油膜面积为________。 (3)估算油酸分子直径的表达式为d＝________。 答案：(1)　(2)114S　(3) 解析：(1)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V＝× mL＝ mL。 (2)估算油膜面积的方法是所围成的方格中，面积超过一半的按一个算，小于一半的舍去，方格数为114，则油膜面积为S′＝114S。 (3)油酸分子的直径d＝＝。 3．(10分)(1)如图所示的四个图反映“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中的四个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是________。 (2)在该实验中，油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL溶液中有1 mL纯油酸。用注射器测得1 mL上述溶液有100滴，把2滴该溶液滴入盛水的浅盘里，画出油膜的形状如图所示，坐标格的正方形大小为20 mm×20 mm。可以估算出油膜的面积为________ m2，2滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为________ m3，由此估算出油酸分子的直径为________m。(结果均保留2位有效数字) (3)某同学通过测量出的数据计算分子直径时，发现计算结果比实际值偏大，可能是由于________。 A．油酸未完全散开 B．油酸酒精溶液浓度低于实际值 C．计算油膜面积时，将所有不足一格的方格记为一格 D．求每滴溶液体积时，1 mL的溶液的滴数多记了10滴 答案：(1)dacb　(2)3.0×10-2　2.0×10-11 6．7×10-10　(3)A 解析：(1)“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤为：配制油酸酒精溶液(记下配制比例)→测定一滴油酸酒精溶液的体积(d)→准备浅水盘→形成油膜(a)→描绘油膜边缘(c)→测量油膜面积(b)→计算分子直径，因此操作先后顺序排列应是dacb。 (2)由题图可知，油膜的面积S＝75×20×20 mm2＝3.0×10-2 m2 2滴油酸酒精溶液含纯油酸的体积为V＝2×× mL＝2.0×10-5 mL＝2.0×10-11 m3 则油酸分子的直径为 d＝＝ m≈6.7×10-10 m。 (3)计算油酸分子直径的公式为d＝，V是纯油酸的体积，S是油膜的面积。油酸未完全散开，测得的S偏小，求得的分子直径d将偏大，故A正确；如果油酸酒精溶液浓度低于实际值，测得的纯油酸的体积偏小，求得的分子直径将偏小，故B错误；计算油膜面积时，将所有不足一格的方格记为一格，测得的S将偏大，求得的分子直径将偏小，故C错误；求每滴溶液体积时，1 mL的溶液的滴数多记了10滴，一滴溶液的体积V1＝ mL，可知测得一滴溶液的体积偏小，纯油酸的体积将偏小，求得的分子直径将偏小，故D错误。 4．(10分)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，实验步骤如下： A．将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油膜的形状描在玻璃板上。 B．用公式d＝求出油膜厚度，即油酸分子的大小。 C．已知实验室中使用的油酸酒精溶液的浓度为c，将此油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入N滴溶液时小量筒内溶液体积为VN。 D．将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数x(不足半个的舍去，多于半个的算一个)，再根据方格的边长为a，求出油膜的面积。 E．用浅盘装入约2 cm深的水。 (1)将上述实验步骤进行排序，正确的顺序应该是____________。上述步骤中有一处遗漏，请指出并补充完整____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)实验中要让油酸在水面尽可能散开，形成单分子油膜，并将油膜分子看成球形且紧密排列。本实验体现的物理思想方法为________。 A．控制变量法 B．理想化模型法 C．极限思想法 D．等效替代法 (3)从图中可数出小正方形的有效个数x＝________。油酸分子的直径d＝________ (用题中给出的符号表示)。 答案：(1)CEADB　在水面上均匀地撒上爽身粉或细石膏粉　(2)B　(3)8　 解析：(1)本实验的顺序为CEADB。进行步骤A之前应在浅盘的水面上均匀地撒上爽身粉或细石膏粉，以便描出油膜的轮廓。 (2)本实验体现的物理思想方法为理想化模型法，故选B。 (3)超过半个的算一个，小于半个的不算，由题图可知，有效个数x＝8个。一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积为V＝，每个小格的面积为a2，共有x个小格，因此油膜的总面积S＝a2x，则油酸分子的直径为d＝＝。 5．(10分)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，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1滴在水面上，待薄膜形状稳定； ②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爽身粉均匀地撒在水面上； ③根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格，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烧杯中，记下注射器上的刻度读数及液滴的总滴数，由此计算出1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。 (1)上述步骤中，正确的顺序是________。 (2)油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL溶液中有纯油酸1 mL，用注射器测得1 mL上述溶液有200滴，把1滴该溶液滴入盛水的表面撒有爽身粉的浅盘里，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1 cm，则每1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(保留1位有效数字)。 (3)某学生在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，计算结果明显偏小，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)5×10-6　40　1×10-9 (3)B 解析：(1)“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤为④②①⑤③。 (2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积 V＝× mL＝5×10-6 mL 面积超过小方格一半的小方格的个数为40个，故油膜的面积S＝40×1×1 cm2＝40 cm2 油酸分子的直径d＝＝ m≈1×10-9 m。 (3)油酸未完全散开，则S测量值偏小，直径计算值偏大，A错误；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，直径计算值偏小，B正确；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，直径计算值偏大，C错误。 学生用书第11页 学科网（北京）股份有限公司 $$