课时测评2 实验：利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（粤教版2019）

课时测评2　实验：利用油膜法估测油酸分子的大小 (时间：30分钟　满分：40分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (选择题1－3题，每题5分，共15分) 1．在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，没有使用到的研究方法是(　　) A．累积法 B．模型法 C．估算法 D．控制变量法 答案：D 解析：该实验采用的是借助物理模型间接测量的方法，测量1滴油酸酒精溶液体积用的是累积法，计算油膜面积用到了估算法，本实验没有用到控制变量法，故D正确。 2．在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，下列说法正确的是(　　) A．为便于形成单分子层油膜，配成的油酸酒精溶液体积分数要大一些 B．为清晰显示油膜的边界，应该在滴入油酸酒精溶液后撒上痱子粉 C．如果将滴入的油酸酒精溶液体积作为纯油酸体积进行计算，会导致测量结果偏小 D．为减小实验误差，选用的透明塑料盖板上网格线要小一些 答案：D 解析：配成的油酸酒精溶液体积分数小一些，每滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积就少，在浅盘中形成的油膜的面积就小，更容易形成单分子层油膜，故A错误；为清晰显示油膜的边界，应该先撒上痱子粉再滴入油酸酒精溶液，故B错误；如果将滴入的油酸酒精溶液体积作为纯油酸体积进行计算，根据d＝，可知会导致测量的油酸分子的直径偏大，故C错误；为减小实验误差，选用的透明塑料盖板上网格线要密一些，由于轮廓采取估测法，因此方格越小误差越小，故D正确。故选D。 3.在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，规范正确操作后，画出如图所示的油膜形状。已知油酸酒精溶液的浓度为η，n滴溶液的体积为V，油膜面积为S，则(　　) A．油酸分子的大小(直径)为 B．实验中，应先滴一滴油酸酒精溶液后再均匀地撒上适量的痱子粉 C．若痱子粉撒得过厚，会导致分子直径测量值偏大 D．估测油膜面积时，将不足一格都当作一格计入面积，将导致所测分子直径偏大 答案：C 解析：一滴溶液中油酸的体积为V0＝，油酸分子的直径为d＝＝，故A错误；在水面上先撒上痱子粉，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定，故B错误；若痱子粉撒得过厚，会导致油膜不能充分散开，面积偏小，所以分子直径测量值偏大，故C正确；估算油膜面积时，将不足一格都当作一格计入面积，将导致面积偏大，所测分子直径偏小，故D错误。故选C。 4．(8分)某实验小组做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验。 (1)该小组进行下列实验操作，请选出需要的实验操作，并将它们按操作先后顺序排列：D________(用字母符号表示)。 (2)某次实验时，滴下油酸溶液后，痱子粉迅速散开形成如图所示的“锯齿”边沿图案，出现该图样的可能原因是________。 A．浅盘中装的水量太多 B．痱子粉撒得太多，且厚度不均匀 C．浅盘太小，导致油酸无法形成单分子层 答案：(1)BFEC　(2)B 解析：(1)“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤为：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；往浅盘里倒入约2 cm深的水，水面稳定后将适量痱子粉均匀撒在水面上；用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定；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；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。则排列顺序为DBFEC。 (2)出现该图样的可能原因是：痱子粉撒得太多，且厚度不均匀，导致油酸没有均匀排列开。故选B。 5.(8分)(2023·广东东莞高二期末)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，油酸酒精溶液的浓度约为每100 mL溶液中有纯油酸0.06 mL。用注射器测得1 mL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，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔在玻璃板上描出油酸的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图所示，坐标纸中正方形方格的边长为1 cm。 试求： (1)油膜的面积为________cm2。 (2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为____________cm3。 (3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径约为____________m(保留1位小数)。 答案：(1)106　(2)8×10－6　(3)7.5×10－10 解析：(1)由题图可知，油膜面积为S＝106×1 cm2＝106 cm2。 (2)由1 mL溶液为75滴，可知1滴溶液的体积为 mL，又已知每100 mL溶液中有纯油酸0.06 mL，则1滴溶液中含纯油酸的体积为V＝× mL＝8×10－6 cm3。 (3)油酸分子的直径为d＝＝ cm≈7.5×10－10 m。 6．(9分)“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤如下： A.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓中的方格数(正方形小方格的边长为2 cm)，求油膜面积S(如图所示)； B．将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油膜的形状稳定后，将玻璃板放在盘上，用彩笔将油膜的形状画在玻璃板上； C．向浅盘中装入约2 cm深的水，并撒上痱子粉； D．用所学公式求出油膜厚度，即油酸分子的直径； E．在0.5 mL纯油酸中加入酒精，至油酸酒精溶液总体积为500 mL； F．用注射器或滴管将配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，测得60滴溶液体积为1 mL。 (1)上述实验步骤的合理顺序是：______________。 (2)根据上述数据，每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是____________mL。(保留2位有效数字) (3)根据上述数据及图中的面积，估测出油酸分子的直径是____________m。(保留2位有效数字) (4)在浅盘中的水面上撒上痱子粉，将1滴油酸酒精溶液滴入水中后，下列现象或判断正确的是________。 A．油膜的面积先扩张后又稍微收缩了一些 B．油膜的面积先快速扩张后慢慢趋于稳定 (5)关于本实验下列说法正确的有________。 A．选用油酸酒精溶液而不是纯油酸，目的是让油酸尽可能散开，形成单分子层油膜 B．若油酸没有充分散开，油酸分子直径的计算结果将偏小 C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，油酸分子直径的计算结果将偏大 D．在向量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液时，滴数少记了几滴，油酸分子直径的计算结果将偏小 E．结束实验时，需要将水从浅盘的一角倒出，在这个角的边缘会遗留少许油酸。为了保持浅盘的清洁，不影响下次使用，可以用适量清水清洗，并用脱脂棉擦去。 (6)该实验体现了理想化模型的思想，实验中我们的理想化假设有________。 A．把油酸分子视为球体 B．油酸在水面上充分散开形成单分子层油膜 C．油酸分子是紧挨着的没有空隙 D．油酸不溶于水 答案：(1)EFCBAD　(2)1.7×10－5　(3)7.1×10－10　(4)A　(5)AC　(6)ABC 解析：(1)上述实验步骤的合理顺序是：EFCBAD。 (2)1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V＝× mL≈1.7×10－5 mL。 (3)估算油膜面积以超过半格为一格，小于半格舍去的原则，估算出题图中方格数为60格，则油酸薄膜面积为S＝60×22 cm2＝2.4×10－2 m2，因此分子直径为d＝＝ m≈7.1×10－10 m。 (4)油酸酒精溶液没有完全展开前，油酸分子间所夹的酒精分子，既没有与水接触，也没有与空气接触，但是却增大了油酸的体积，使得展开后的面积较大，而一旦展开后，酒精分子溶于水或挥发，则油酸分子要填补原来酒精分子留下的空隙，所以油酸形成的油膜的面积又会略有收缩。故选A。 (5)酒精自身溶于水或挥发掉更易于油酸平铺成单层薄膜，使测量结果更精确，所以选用油酸酒精溶液而不是纯油酸，目的是让油酸尽可能散开，形成单分子层油膜，故A正确；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，油膜没有充分散开，则测量的S偏小，导致计算结果偏大，故B错误；计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，S将偏小，则得到的分子直径将偏大，故C正确；向量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液时，滴数少记了几滴，则计算出的V偏大，d偏大，故D错误；油酸不溶于水，应用酒精清洗，故E错误。故选AC。 (6)本实验中理想化假设有：①让油膜尽可能散开，形成单分子层油膜；②把油酸分子看成球体；③不考虑分子之间的空隙。油酸本身不溶于水，不是理想化假设。故选ABC。 学生用书↓第6页 学科网（北京）股份有限公司 $$