第1.2节 实验：用油膜法估测油酸分子的大小（分层练习）-【上好课】2024-2025学年高二物理同步精品课堂（人教版2019选择性必修第三册）

第1.2课 实验：用油膜法估测油酸分子的大小 ID： 一、单选题 1．关于分子动理论，下列说法正确的是（　　） A．图甲“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，应先滴油酸酒精溶液，再撒痱子粉 B．图乙为水中炭粒运动位置的连线图，连线表示炭粒做布朗运动的轨迹 C．图丙为分子力与分子间距的关系图，分子间距从增大时，分子力先变大后变小 D．图丁为大量气体分子热运动的速率分布图，曲线②对应的温度较低 2．用油膜法估测分子直径的实验中，下列说法正确的是（　　） A．在滴入溶液前，应先把痱子粉撒在水面上，而且应尽量多撒一点 B．可以用带刻度的注射器直接测量一滴溶液的体积 C．若测得一滴溶液的体积为V，油膜的面积为S，则油酸分子的直径为 D．根据测得的油酸分子的直径结合阿伏加德罗常数和油酸的密度可估算油酸的摩尔质量 3．在“用油膜法估测分子的大小”的活动中，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．活动中，应先滴一滴油酸酒精溶液后再均匀地撒上适量的爽身粉 C．若爽身粉撒的过厚，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 4．某同学在做“用油膜法估测油酸分子大小”的实验时，下列操作使实验结果偏小的是（　　） A．直接使用了纯油酸 B．撒的痱子粉过多，导致油酸未能完全散开 C．求每滴溶液体积时，的溶液的滴数多计了10滴 D．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格 5．用单分子油膜测分子的直径时，对其所用实验方法的正确认识是 A．用量筒测得油酸酒精溶液的体积V，计算油酸分子直径时要用到d="V/s" B．用透明方格纸，是为了便于估算一滴油酸溶液形成的油膜面积 C．在水面上撒些痱子粉，是为了让油膜尽量散开并呈现圆形 D．在水面上撒些痱子粉，是为了围住油膜形成规则形状 6．以下是两个估测微观粒子大小的实验：实验1为“用油膜法估测分子的大小”，500mL油酸酒精溶液中含有纯油酸1mL，用量筒测得40滴上述溶液体积为1mL，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内，稳定后油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图甲所示，正方形方格的边长为1cm，油膜所占方格数约为260；实验2 中用扫描隧道显微镜拍下一个“量子围栏”的照片如图乙所示，这个量子围栏由48个铁原子在铜的表面排列成周长为 的圆周。由上述数据估算出油酸分子和铁原子直径分别是（　　） A．， B．， C．， D．， 二、多选题 7．某同学在用油膜法估测分子大小实验中发现测量结果明显偏大，可能是由于（　　） A．粉末太薄使油酸边界不清，导致油膜面积测量值偏大 B．爽身粉撒得过多 C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格 D．用注射器滴入小量筒0.5 mL油酸酒精溶液时多记了5滴 E．将酒精加入装有1 mL纯油酸的量筒中时，眼睛斜向下观察刻度线，记录酒精油酸溶液的体积 8．在“用单分子油膜估测分子大小”的实验中，某同学的操作如下，不正确的是（　　） A．将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液 B．在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积 C．在浅盘中盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定 D．在浅盘上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积 三、实验题 9．在做“用油膜法估测分子大小”的实验中，已知实验室中使用的酒精油酸溶液的浓度为A，N滴溶液的总体积为V。在浅盘中的水面上均匀撒上痱子粉，将一滴溶液滴在水面上，待油膜稳定后，在带有边长为a的正方形小格的玻璃板上描出油膜的轮廓（如图所示），测得油膜占有的正方形小格个数为X。 (1)用以上字母表示油酸分子的大小d= ； (2)从图中数得X= 。 10．某同学用“油膜法”来粗略估测分子的大小，把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，油酸分子就立在水面上，完成油酸分子大小测定． (1)该同学用“油膜法”来粗略估测分子的大小，下列有助于较准确完成实验的理想化方法有__________。 A．分子都视为立方体形 B．分子都能形成单分子油膜 C．分子都是一个一个紧挨着排列的 D．滴入的油酸溶液是高纯度的油酸酒精溶液 (2)现有按酒精与纯油酸的体积比为配制好的油酸酒精溶液置于容器中，还有一个装有约深水的浅盘，一支滴管，一个量筒。现用滴管从量筒中取V体积的油酸酒精溶液，让其自由滴出，全部滴完共为N滴。现用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，待油酸薄膜稳定后，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，则估算油酸分子直径的表达式 ． (3)关于本实验下列说法正确的有__________ A．油酸酒精溶液长时间放置，会使分子直径的计算结果将偏大 B．若油酸没有充分散开，会使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，会使分子直径的计算结果将偏小 D．在向量筒中滴入油酸酒精溶液时，滴数少记了几滴，会使分子直径的计算结果将偏大 11．在做“用油膜法估测分子的大小”实验时，将6mL的油酸溶于酒精中制成104mL的油酸酒精溶液。用注射器取适量溶液滴入量筒，测得每滴入75滴，量筒内的溶液增加1mL。用注射器把1滴这样的溶液滴入表面撒有痱子粉的浅水盘中，把玻璃板盖在浅盘上并描出油酸膜边缘轮廓，如图所示。已知玻璃板上正方形小方格的边长为1cm，则油酸膜的面积约为 m²（保留2位有效数字）。由以上数据，可估算出油酸分子的直径约为 m（保留1位有效数字）。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第1.2课 实验：用油膜法估测油酸分子的大小 ID： 一、单选题 1．关于分子动理论，下列说法正确的是（　　） A．图甲“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，应先滴油酸酒精溶液，再撒痱子粉 B．图乙为水中炭粒运动位置的连线图，连线表示炭粒做布朗运动的轨迹 C．图丙为分子力与分子间距的关系图，分子间距从增大时，分子力先变大后变小 D．图丁为大量气体分子热运动的速率分布图，曲线②对应的温度较低 【答案】C 【详解】A．“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，应先撒痱子粉，再滴油酸酒精溶液，否则很难形成单分子油膜，A错误； B．图中的折线是炭粒在不同时刻的位置的连线，并不是固体小颗粒的运动轨迹，也不是分子的运动轨迹，由图可以看出小炭粒在不停地做无规则运动，B错误； C．根据分子力与分子间距的关系图，可知分子间距从增大时，分子力表现为引力，分子力先变大后变小，C正确； D．由图可知，②中速率大分子占据的比例较大，则说明②对应的平均动能较大，故②对应的温度较高，即 D错误； 故选C。 2．用油膜法估测分子直径的实验中，下列说法正确的是（　　） A．在滴入溶液前，应先把痱子粉撒在水面上，而且应尽量多撒一点 B．可以用带刻度的注射器直接测量一滴溶液的体积 C．若测得一滴溶液的体积为V，油膜的面积为S，则油酸分子的直径为 D．根据测得的油酸分子的直径结合阿伏加德罗常数和油酸的密度可估算油酸的摩尔质量 【答案】D 【详解】A．水面上痱子粉撒得过多的话，油膜不能充分展开，影响油膜面积的测量，A错误； B．用带刻度的注射器直接测量一滴溶液的体积会有很大的误差，则应该通过累积法测量一滴溶液的体积，B错误； C．若测得一滴溶液中含有纯油酸的体积为V，油膜的面积为S，则油酸分子的直径为，C错误； D．测得了油酸分子直径可得油酸分子的体积，然后乘以阿伏加德罗常数可得油酸的摩尔体积，再根据油酸的密度可知油酸的摩尔质量，D正确。 故选D。 3．在“用油膜法估测分子的大小”的活动中，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．活动中，应先滴一滴油酸酒精溶液后再均匀地撒上适量的爽身粉 C．若爽身粉撒的过厚，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 【详解】A．一滴溶液中油酸的体积为 油酸分子直径为 故A错误； B．在水面上先撒上爽身粉，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定，故B错误； C．若爽身粉撒的过厚，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； D．计算油膜面积时，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．某同学在做“用油膜法估测油酸分子大小”的实验时，下列操作使实验结果偏小的是（　　） A．直接使用了纯油酸 B．撒的痱子粉过多，导致油酸未能完全散开 C．求每滴溶液体积时，的溶液的滴数多计了10滴 D．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格 【答案】C 【详解】A．估测油酸分子直径大小时，计算公式为 直接用纯油酸，未进行稀释，因为分子量比较大，分子间作用力较大，不容易被水分子分散，不能实现单分子油膜状态，计算时油膜面积按单分子油膜计算，油膜面积S偏小，测量结果偏大，故A错误； B．油酸未完全散开，油膜面积S偏小，故得到的分子直径将偏大，故B错误； C．求每滴体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴，由 可知，纯油酸的体积将偏小，则计算得到的分子直径将偏小，故C正确； D．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，S将偏小，故得到的分子直径将偏大，故D错误。 故选C。 5．用单分子油膜测分子的直径时，对其所用实验方法的正确认识是 A．用量筒测得油酸酒精溶液的体积V，计算油酸分子直径时要用到d="V/s" B．用透明方格纸，是为了便于估算一滴油酸溶液形成的油膜面积 C．在水面上撒些痱子粉，是为了让油膜尽量散开并呈现圆形 D．在水面上撒些痱子粉，是为了围住油膜形成规则形状 【答案】B 【详解】A：用量筒测得油酸酒精溶液的体积V，计算油酸分子直径时要用到d= V/s．是本实验的操作步骤．故A选项不正确 B：用透明方格纸就可估算出油膜的面积，这是实验方法的体现．故B选项是正确的 C：在水面上撒些痱子粉，是为了让油膜尽量散开并呈现圆形．也是实验操作步骤，故C选项不正确． D：撒些痱子粉，不是为了围住油膜形成规则形状，而是让油酸形成单分子油膜，且一个靠着一个．故D不正确． 6．以下是两个估测微观粒子大小的实验：实验1为“用油膜法估测分子的大小”，500mL油酸酒精溶液中含有纯油酸1mL，用量筒测得40滴上述溶液体积为1mL，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内，稳定后油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图甲所示，正方形方格的边长为1cm，油膜所占方格数约为260；实验2 中用扫描隧道显微镜拍下一个“量子围栏”的照片如图乙所示，这个量子围栏由48个铁原子在铜的表面排列成周长为 的圆周。由上述数据估算出油酸分子和铁原子直径分别是（　　） A．， B．， C．， D．， 【答案】A 【详解】每滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸的体积约为 油酸分子直径约为 铁原子直径 故选A。 二、多选题 7．某同学在用油膜法估测分子大小实验中发现测量结果明显偏大，可能是由于（　　） A．粉末太薄使油酸边界不清，导致油膜面积测量值偏大 B．爽身粉撒得过多 C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格 D．用注射器滴入小量筒0.5 mL油酸酒精溶液时多记了5滴 E．将酒精加入装有1 mL纯油酸的量筒中时，眼睛斜向下观察刻度线，记录酒精油酸溶液的体积 【答案】BCE 【详解】A．油膜面积测量值偏大时，测量得到的直径偏小，故A错误； B．爽身粉撒得过多，油酸不易散开，油膜面积测量值偏小，导致测量得到的直径偏大，故B正确； C．舍去所有不足一格的方格，则面积测量值偏小，导致测量得到的直径偏大，故C正确； D．用注射器滴入小量筒油酸酒精溶液时，滴数多记，则每一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积偏小，导致测量得到的直径偏小，故D错误； E．眼睛斜向下读数，记录的体积偏大，则每一滴油酸溶液的体积偏大，导致测量得到的直径偏大，故E正确。 故选BCE。 8．在“用单分子油膜估测分子大小”的实验中，某同学的操作如下，不正确的是（　　） A．将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液 B．在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积 C．在浅盘中盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定 D．在浅盘上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积 【答案】BC 【详解】A．将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，A正确； B．应在量筒中滴入N滴该溶液，测出它的体积，所以B错误； C．在浅盘中盛一定量的水，先撒上痒子粉，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定，所以C错误； D．在浅盘上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积，D正确。 本题选择错误的，故选BC。 三、实验题 9．在做“用油膜法估测分子大小”的实验中，已知实验室中使用的酒精油酸溶液的浓度为A，N滴溶液的总体积为V。在浅盘中的水面上均匀撒上痱子粉，将一滴溶液滴在水面上，待油膜稳定后，在带有边长为a的正方形小格的玻璃板上描出油膜的轮廓（如图所示），测得油膜占有的正方形小格个数为X。 (1)用以上字母表示油酸分子的大小d= ； (2)从图中数得X= 。 【答案】 60 【详解】(1)[1]一滴这种纯油酸的体积为 油膜的面积为 由于形成单分子油膜，油膜的厚度即为油酸分子的直径 (2)[2]在描出的轮廓中，不足半格的舍去，多于半格的算一格，从图中数得油膜占有的小正方形个数为 X=60 10．某同学用“油膜法”来粗略估测分子的大小，把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，油酸分子就立在水面上，完成油酸分子大小测定． (1)该同学用“油膜法”来粗略估测分子的大小，下列有助于较准确完成实验的理想化方法有__________。 A．分子都视为立方体形 B．分子都能形成单分子油膜 C．分子都是一个一个紧挨着排列的 D．滴入的油酸溶液是高纯度的油酸酒精溶液 (2)现有按酒精与纯油酸的体积比为配制好的油酸酒精溶液置于容器中，还有一个装有约深水的浅盘，一支滴管，一个量筒。现用滴管从量筒中取V体积的油酸酒精溶液，让其自由滴出，全部滴完共为N滴。现用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，待油酸薄膜稳定后，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，则估算油酸分子直径的表达式 ． (3)关于本实验下列说法正确的有__________ A．油酸酒精溶液长时间放置，会使分子直径的计算结果将偏大 B．若油酸没有充分散开，会使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，会使分子直径的计算结果将偏小 D．在向量筒中滴入油酸酒精溶液时，滴数少记了几滴，会使分子直径的计算结果将偏大 【答案】(1)BC (2) (3)D 【详解】（1）该同学用“油膜法”来粗略估测分子的大小，下列有助于较准确完成实验的理想化方法有：滴入的油酸溶液是稀释的油酸酒精溶液，可认为油酸分子都能形成单分子油膜，并将分子都视为一个一个紧挨着排列的球体，故BC正确，AD错误。 故选BC。 （2）一滴纯油酸的体积 估算油酸分子直径为 解得 （3）A．油酸酒精溶液长时间放置，会使酒精挥发，导致油酸浓度偏大，滴到薄膜上形成的油膜面积偏小，根据，则分子直径的计算结果将偏大，故A正确； B．若油酸没有充分散开，会导致面积偏小，则会使分子直径的计算结果将偏大，故B错误； C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，会导致面积偏小，会使分子直径的计算结果将偏大，故C错误； D．在向量筒中滴入油酸酒精溶液时，滴数少记了几滴，会导致油酸浓度偏大，一滴纯油酸体积偏大，导致分子直径的计算结果将偏大，故D正确。 故选AD。 11．在做“用油膜法估测分子的大小”实验时，将6mL的油酸溶于酒精中制成104mL的油酸酒精溶液。用注射器取适量溶液滴入量筒，测得每滴入75滴，量筒内的溶液增加1mL。用注射器把1滴这样的溶液滴入表面撒有痱子粉的浅水盘中，把玻璃板盖在浅盘上并描出油酸膜边缘轮廓，如图所示。已知玻璃板上正方形小方格的边长为1cm，则油酸膜的面积约为 m²（保留2位有效数字）。由以上数据，可估算出油酸分子的直径约为 m（保留1位有效数字）。 【答案】 1.1×10-2 7×10-10 【详解】[1]油酸膜所占面积超过正方形一半的正方形个数为110个，则油酸膜的面积约为 S＝110×1cm2＝1.1×10-2m2 [2]每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为 V＝mL＝8×10－6mL＝8×10-12m3 把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，因此其直径为 m＝7×10-10m / 学科网（北京）股份有限公司 $$