实验二十 用油膜法估测油酸分子的大小-【金榜题名】2026年高考物理一轮总复习

第十四章热学 实验二十 用油膜法估测油酸分子的大小 考向 1.知道油膜法估测油酸分子的大小的原理：2.掌握用油膜法估测油酸分子的大小的方法. 定位 知识储备 夯基 实验原理与器材 实验操作 1.配制油酸酒精溶液，取纯油酸1mL,注入500mL的容 量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面达到 1.实验原理：利用油酸酒精溶液在平静的水 500mL刻度线为止. 面上形成单分子浦胶，用（一-背计算出油 2.用注射器（或滴管）将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量 筒中，并记下量筒内增加一定体积V,时的滴数n.根据 膜的厚度，其中V为一滴油酸酒精溶液中 V。=二算出每滴油酸酒精溶液的体积V。 所含油酸的体积，S为油膜面积，这个厚度 n 就近似等于油酸分子的直径，如图. 3.向浅盘里倒入约2cm深的水，并将痱子粉或细石膏粉 浮在水面上 均匀地撒在水面上. 的痱子粉 油酸薄膜 油酸分子 4.用注射器（或滴管）将一滴油酸酒精溶液滴在水面上. COOOOO 5.待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，并将 水 油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上 甲 之 6.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油 2.实验器材 酸薄膜的面积S(求面积时以坐标纸上边长为1cm的 盛水浅盘、注射器（或滴管）、容量瓶、坐标 正方形为单位计算轮廓内正方形的个数，不足半个的 纸、玻璃板、痱子粉、油酸酒精溶液、量筒、 舍去，多于半个的算一个) 彩笔. 7.根据溶液的比例，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的 体积V,并代入公式d=号算出薄骏的厚度d,即为分 子直径 1.纯油酸体积的计算引起误差， 误差 2.画油膜形状时不准确带来误差， 分析 3.数格子法本身是一种估算的方法，从而会带来误差. 核心考点 研磨 考点一 实验原理与操作 B.对油酸溶液起到稀释作用 [例1](2025·长沙模拟)在做“用油膜法估测 C.有助于测量一滴油酸的体积 分子的大小”的实验中， D.有助于油酸的颜色更透明便于识别 (1)实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶 (2)某老师为本实验配制油酸酒精溶液，实验 液的作用是 室配备的器材有：面积为0.22m2的蒸发皿、 A.可使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界 滴管、量筒(50滴溶液滴入量筒体积约为1毫 轮廓 升)、纯油酸和无水酒精若干，已知分子直径数 305 金榜题名创新高考总复习物理 量级为10一10m,为顺利完成实验，则该老师配 B.用公式求出薄膜厚度，即油酸分子的大小： 制的油酸酒精溶液体积浓度（油酸与油酸酒精 C.已知实验室中使用的油酸酒精溶液的体积 溶液的体积比)至多为 %(保留两 浓度为℃，根据油酸酒精溶液的浓度，算出 位有效数字). N滴溶液的体积V: (3)某实验小组算得的油酸分子直径偏小，可 D.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上， 能是由于 A.计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的 数出轮廓内的方格数（不足半个的舍去，多 方格 于半个的算一个)，再根据方格的边长为a, B.油酸酒精溶液中酒精挥发，导致油酸浓度 求出油膜的面积S; 变大 E.用浅盘装入约2cm深的水，在水面上均匀 C.水面上痱子粉撒得较多，油酸未完全散开 的撒上痱子粉或石膏粉， D.求每滴溶液体积时，1mL的溶液的滴数少 (1)将上述实验步骤进行排序，正确的顺序应 计了1滴 该是 (写步骤前的序号)； 考点二实验数据处理与误差分析 (2)实验中要让油酸在水面尽可能散开，形成 [例2]在做“用油膜法估测分子的大小”的实 (填“单分子”或“多分子”)油膜，并将 验时，油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶 油膜分子看成球形且紧密排列.本实验体现的 液中有纯油酸0.2mL,用量筒和注射器测得 物理思想方法为 () 1mL上述溶液有80滴，用注射器把一滴该溶 液滴入表面撒有痱子粉的浅盘里，待水面稳定 A.控制变量法 后，画出油酸薄膜的轮廓如图所示，图中正方 B.理想模型法 形小方格的边长为1cm.(结果均保留两位有 C.极限思想法 效数字) D.等效替代法 (3)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积 的表达式Vo (用题中字母表示)： 从图中可数出小正方形的有效个数为 则油酸分子的直径d (用题中字母 (1)油酸薄膜的面积是 m2; 表示)： (2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 m3; (3)根据上述数据，估测出油酸分子的直径是 m: (4)某同学实验中得到的结果比大多数同学的 (4)学生做完实验后，发现自己所测的分子直 结果偏大，出现这种结果的原因，下列说法可 能正确的是 径d明显偏大.出现这种情况的原因可能 ( A.油酸中含有大量酒精 是 B.计算油膜面积时，所有不足一格的方格都作 A.将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积 为整格计入 进行计算 C.水面上爽身粉撒得较多，油酸未完全散开 B.油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液 [对点训练] 的浓度发生了变化 (2025·泉州期末)在做“用油膜法估测油酸分 C.计算油膜面积时，只数了完整的方格数 子的大小”的实验中，实验步骤如下： D.求每滴溶液中纯油酸的体积时，1mL溶液 A.将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸 的滴数多记了5滴 薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上， 用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上 请完成提分集训（七十九） 306C.分子的最大藏面机S。=产=(40N》 3M D.一定量物质的内能是其所有分子的热运动的动能和分子劳能 的总和，对于相同质量的热水和水蒸气来说，热水的温度比水蒸 气低，所以热水的分予总动能小于水蒸气分子的总动能，同时， 热水的分子平均距离小于水蒸气分子的平均距离，所以热水的 断面内铁原子的个数为 4(兴) /6M 分子总势能和也小于水蒸气的分子总势能，所以热水的内能比 水蒸气的内能小，故D正确，故选D 故C错误： 9.选ABA.重力势能、弹性势能与动能都是机械运动中的能量形 D.相邻铁原子之同的相互作用力为F,=F=F（6M)】 式，统称为机被能，机械能与物休的宏观运动所对应，而内能是 ,故 物体中所有分子的热运动动能与分子势能的蕊和，内能与物体 D正确，故选D. 的微观粒子运动所对应，二者在本质上不同，故A错误，符合题 2.选CA1g水的物质的量为=背-高m0 意：B.运动物体的内能不为零，运动物体有动能，重力势能为负 值时，机械能可能为零，故B错误，符合题意：C.一个物体的机城 含有的分子数的为N=nN≈3X102个，故A错误： 能可以为零（例如当物体静止在零重力势能参考面时），但由于 B水的摩尔体积为V。-M-1,8X105m/m0l, 构成它的分子拾终都在做着无规则的热适动，所以它的内能永 远不可能为零，故C正确，不符合题意：D.物体的机梳能与内能 则，1个水分于的体软为V。长3X100m,故B橙 之间没有必然联系，物体的机械能变化时，它的内能可以保持不 变，故D正确，不符合题意，故逃AB. C,露珠中合有的分子数约为N=可。 =3×1019个，故C正确： 实验二十用油膜法估测油酸分子的大小 D.8.1×10”个水分子的物质的量为 =8.1×10 核心考点研磨 NA ≈1.35×10-11mdl, [例1门【解析】(1)实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液 水的质量为m=m1M=2.43X10-18g,故D错谋.故选C. 对油酸起到稀释作用，酒新稀释油酸是为了进一步减小油酸的 3.选CCD.由理想气体状态方程，-D,解得0℃，1am 面积密度，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，ACD 下孩轮胎的容积V,=T,V_2.4X273X20L.=48L. 错误.故选B. PI To 1×273 (2)根据题意可知，形成的油膜的面积不能超过蒸发皿的面积， V 当油蕊面积等于蒸发皿的面积时，油酸酒精溶液求度發大，一滴 则胎内气体分子数为n=22.N≈1×101（个）.C正确， 油酸的体积V。=dS=100m×0.22m2=2.2×1011m D错误： AB.轮胎内平均每个气体分子所占空间的大小的为 一滴油酸酒精溶液的体积V一0cm=2×10·m V=y=20×100 1×102n=20×10-7m2, 则此油酸酒精溶液的浓度为罗=1,1% 伦胎内每两气体分子之间的距离约为3×10一9m,AB蜡误，故 V (3)A.根据d=5可知计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的 选C 考点二 方格，S的测量值偏小，则直径的测量值偏大，A错误：B,油酸酒 对点训练 精溶液中酒精辉发，导致油酸求度变大，油膜的而积S偏大，则 4,选D丹房里菜香四溢，属于扩数现象，表明分子在永不停息地 直径的测量值偏小，B正确：C,水而上爽身粉撒得较多，油酸未 做无规则运动，故选D. 完全散开，油陕面机的测量值偏小，则直径的测量值偏大，C错 5.选DA.悬浮微粒越大，同一时刻撞击颗粒的液体分子数越多， 误：D.求每滴溶液体积时，】L的溶液的滴数少计了1淌，则一 液体分子对颗粒的撞击作用力越平衡，现象越不明显，故A错 谪滷酸酒精溶液中含油酸的体积偏大，别直径的测量值偏大，D 误：BC,布朗运动是悬浮在液体中固体小预粒的无规则运动，是 错误.故选B. 由于液体分子对颗粒撞击力不平衡造成的，所以布朗运动说明 【答案】(1)B(2)1.1(3)B 了液体分子不停地做无规则运动，但不是液体分子的无规则运 [例2]【解析】(1)利用“数格子”方法，油膜占有的格子数目为 动，也不是恶浮固体微粒的分子在做无规别运动.故BC错误： 40,则油骏薄膜的面积是S=40×1×1cm=40cm=4.0× D.液体温度越高，液体分子微无规则运动越阴烈，液体分子对悬 10-3m2 浮微粒的撞击飑剧烈，悬浮臘粒运动越刷烈，故D正确，故速D. (2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 6.选B如果从入口处投入单个小球或者少量小球，小球落在哪个 槽是偶然，随机的，大童小球授入·落入槽的分布情况是有规律 -动×104×0品m-2.5x10m 的，多次重复实验可知，小球落在槽内的分布是不均匀的，中同 槽最多，两边最少，越接近漏平形入口处的槽内，小球最多，故 酸分子的直径是d=、≈6.3×10 选B. (4)A,结合上迷可知，油酸中含有大量酒精，只要酒精油酸溶液 考点三 配比正确，对实验结果没有影响，故A错误，B.计算油膜面积时， 对点训练 所有不足一格的方格都作为整格计入，导致油膜面积的测量值 T.选B由图像E印一r可知，分子间距为时分子势能装小，此时 偏大，结合上述可知，油酸分子直径的测量值偏小，故B错误： 分子间的距离为平衡距离1010m. C,水面上爽身粉撒得较多，油酸未究全数开，导致油膜面积的测 A.当r小于r2时分子间的作用力表现为斥力，当r大于r:时分 量值偏小，结合上述可知，油酸分予直径的测量值偏大，故C正 子间的作用力表现为引力，故A错误：B.在r由r1变到r3的过程 确，故选C, 中，分子力为斥力，而乙分子远离的过程，斥力做正功，其动能逐 【答案】(1)404.0×103(2)2.5×1012(3)6.3×1010 渐增大·故B正确：C。当r等于r:时，分子力为零，则乙分子的加 (4)C 速度最小为零，故C错误：D.在r由r2变到10r的过程中，分子 间的作用力做引力，分子力微负功，分子势能增大，故D错误，故 对点训练 选B. 解析：(1)“用油膜法估测油酸分子的大小”的实脸步骤应为： 8.选DA.分子的平均动能只和温度有关，温度越高分子的平均 ①配制一定浓度的油酸酒精溶液，用注射器或滴管将配置好的 动能越大，热水温度小于水燕气，所以热水分子的平均动能小于 油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积 水蒸气分子的平均动能，故A错误： 时的滴数，然后算出一滴溶液中纯油酸的体积V: B.无论什么温度的物体所含有的分子都有速率快的和授的，只 ②用浅盘装入约2cm深的水，然后将塘子粉或石膏粉均匀地跟 是温度越高速率高的分子所占的比例比较高，故B错误； 在水面上： C,温度越高分子运动的越剧烈，热水温度小于水蒸气温度，水燕 ③将一滴油酸酒精溶液滴在水面上·待油酸薄膜的形状稳定后， 气分子运动的比较刷烈，故C错误： 将玻璃板效在浅盘上，用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上： 595 ④①将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓范国内的： 考点二 方格数（不足半个的舍去，多于半个的算1个），再根据格数及方 对点训练 格的边长，求油膜面积S: 4.选DAB.根据等液面法求压强得 同用公式山求出薄膜厚度，即油酸分子的直径，所以，上递 m=P+PM,-,)=(76+3)cmHg=79cmHg故AB错误： 实验步骤的合理顺序是：CEADB. CD.根据力。十As-%,得p.-(79-6)cmHg=73cmHg,故C 错误，D正确.故选D. (2)实验中要让油酸在水面尽可能数开，形成单分子油膜，并将 油膜分子看成球形且景密排列， 5.选AAB.对缸套受力分析得 本实验体现的物理思想方法为理想模型法.故逸B. Mg十pS=S,解得气缸内空气的压接p=A一普，故A正确， (3)一滴油酸酒精溶液的体积为V,一N,油酸酒精溶液的体积 B错误： 浓度为，则每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积的表达式 CD.对活塞和气缸整体受力分析，弹簧的弹力F=(M十m)g,故 Ve CD错误：故选A. V,=V一下，小正方形（不是半个的舍去，多于半个的算一个） 考点三 的有效个数为8 [例1]【解析】(1)对活塞和砝码整体，由平衡条件S十mg=S, 油膜面积为S=8:2,刻油酸分子的直径d cV 解得此时汽缸内气体压强 p=1.1×10Pa ④A.油酸分子的直径d=,将滴入的油酸酒精滨液体积作为 (2)活塞和砝码稳定时，由平街条件知，汽缸内气体的压强仍为 p1=1,1X10P,对充入汽缸的气体和原有气体，由理想气体秋 油酸体椒进行计算，则计算时所用体积数值偏大，会导致计算结 态方程p1SM1十p2V。=p1SM2,解得汽缸内气体高度h2一66cm 果偏大，故A正确：B.油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶 液的浓度变大，则会导致计算站果偏小，故B错误：C.计算油膜 【答案】(1)1,1×10Pa(2)66cm 对点训练 面积时，只数了完整的方格数，则测量的面积S偏小，导致结果 计算偏大，故C正确：D,求每滴溶液中纯油酸的体积时，】mL溶 6.解析：B管在上方时，设B管中气体的压强为pm,长度-10m 液的滴故多记了5滴，纯油酸的体积将偏小，分子直径偏小，故D 则A管中气体的压强为p4-PB十20cmHg,长度=10cm 错误 倒置后，A管在上方，设A管中气体的压强为P:',A管内空气柱 故选AC 长度lA'=11cm 答案：I)CEADB(2)单分子B(3)货 8忠 已知A管的内径是B管的2倍，则水银柱长度为 (4)AC h=9 cm+14 cm=23 em 第2讲固体、液体和气体 则B管中气体压强为Pn'-p'+23cmHg B管内空气柱长度lg'=40cm-11cm-23cm=6cm 知识储备夺基 对A管中气体，由玻意耳定律有PlA=P1a 一，1.(1)品体非品体单品体多品体(2)确定各向同性 对B管中气体，由玻意耳定律有PBlg=pgI: 转化2.(1)①收缩②垂直(2)上升下降3.流动异 联立解得Pg=54.36cmHg 二，1.(2)①体积②密集程度 PA=Pn +20 cmHg=74.36 cmHg. 2.(1)气体实验定律(2)分子势能 答案：pu=54,36 cmHg p=74.36cmHg 3.反比正比正比pV: P2 不变增大增大 考点四 T [例2]【解析】由题图可知，+b过程，气体发生等温变化，气体 保持不变增大增大增大成小 压强减小而体积增大，故A正确：由理想气体状态方程y=C 思考判断(1)×(2)/(3)/(4)(5)/(6) 可知p=CT文，斜率k=CT,连接O,6的直线比连接O,(的直 核心考点研磨 线的针率小，所以b状态的温度低，·c过程，温度升高，压强增 考点一 大，且体积也增大，故B错误d过程，气体压强不变而体积变 对点训练 1.选BA.品体分为单晶体与多品体，单品体在物理性质上表现 小，由理想气体我态方程 =C可知，气体温度降低，故C错误 为各向异性，多品体在物理性虞上表现为各向同性，故A错误： B.晶体具有固定熔点，非晶体没有固定熔点，可知，只要是不具 一a过程，气体体积不变，压强变小，由理想气体找态方程学-C 有确定的嫁点的固体就必定是非晶体，故B正确：C,由同一种化 可知，气体温度降低，故D错误 学成分形成的物质在不同温度下可能以多种品体结构的形式存 【答案】A 在，故C错误D.在熔化过程中，品体要吸收热量，但温度保持不 对点训练 变，即平均动能不变，由于吸热，则内能增大，故D错误，故选B. 7,选B由题图知，p。=>p,故A,D错误：由a到h,T。<T 2.选CA.钢针能浮在水面上主要是由于水的表面张力作用，故 A错误：B.液体的表面张力表现为引力效果，方向平行于液面， -儿知V<Y,故B亚典，C错溪，故遮 故B错误，C,玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，由于烧熔后的液体 专题强化二十五应用气体实验定律解决 的表面张力的作用使其尖端变钝，可知，这是分子表面张力作用 的结果，故C正确：D.磨诗《观荷叶露珠》中有“霏微晓露成珠颗 两类模型问题 考点一 句，诗中荷叶和靠水表现为不浸羽，故D错误。故选C. 3,选CA,自热米饭盒爆炸前，盒内气体温度升高，气体分子平均 [例1]【解析】(1)设管的横栽面积为S,气体等温变化，有 动能增大，不是每一个气体分子速率都增大，故A错误：B.图乙 (o十ho)(2H一ha-I)S=pHS,解得p=90cmHg. 为气休分子逸率分布曲线，加热前自热求饭盒内气体所对应的 又有p十h1=p,解得h1=14cm 曲线为山，由于盒内气体温度升高，气体分子平均动能增大，密闭 (2)根据题意可知，气体的初态p1=p1十h。=80CmHg,V1三 气体的分子速率分布曲线可能会变成（曲线，故B错误：C,在自 (2H-h。-1)S=18S,T1=300K,气体的末态：=-h= 热米饭盒爆炸的醉间，盒内气体对外做功，且来不及与外界进行 72 cmHg.Va2=(2H-h)S=28S,根据P'_,解得T, 热量交换，根据热力学第一定律可知盒内气体内能减少，温度降 低，故C正确：D.自热来饭盒爆炸，是盒内气体温度升高，气体压 420K 强急制增大的结果，故D错误。故选C. 【答案】(1)h1=14cm(2)T。=420K 596