第48讲 热学实验(复习讲义)(浙江专用)2026年高考物理一轮复习讲练测
2025-10-30
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内容正文:
第48讲 热学实验
目录
01考情解码·命题预警 1
02体系构建·思维可视 3
03核心突破·靶向攻坚 3
考点一 用油膜法估测油酸分子的大小 3
知识点1 用油膜法估测油酸分子的大小 4
考向1 用油膜法估测油酸分子的大小 5
考点二 探究气体等温变化的规律 7
知识点1 探究气体等温变化的规律 8
考向1 教材原型实验 9
考向2 创新拓展实验 12
04真题溯源·考向感知 16
考点要求
考察形式
2025年
2024年
2023年
热学实验
选择题
非选择题
考情分析:
1.浙江物理选考中热学实验相关内容考查频率相对不高,但仍是重要组成部分,题型、难度等具有一定特点,且常与热学其他知识综合考查。
2.从命题思路上看,试题情景为
考查内容多基于教材中的热学实验原理,如探究等温条件下气体压强与体积的关系实验,可能会在教材原型实验基础上,通过改变实验装置或实验条件等方式进行创新考查,要求考生灵活运用所学实验知识,理解实验的本质和原理。
复习目标:
目标一:对于 “用油膜法估测油酸分子直径” 实验,要透彻理解其核心原理,即把油酸分子视为球形,且油酸在水面上形成单分子层油膜,油膜的厚度就等于油酸分子的直径。
目标二:针对 “探究等温条件下气体压强与体积的关系” 实验,要深刻理解实验依据的玻意耳定律,明确实验中 “等温” 条件的重要性,以及如何保证实验过程中气体温度不变(如缓慢操作,避免气体与外界发生明显热交换;实验装置避免阳光直射等)。
考点一 用油膜法估测油酸分子的大小
知识点1 用油膜法估测油酸分子的大小
一、实验原理
实验采用油酸在水面上形成一层 单分子 油膜的方法估测油酸分子的大小。当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,其中的酒精溶于水,并很快挥发,在水面上形成如图甲所示形状的一层纯 油酸 薄膜。如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积,即可算出油酸分子的大小。用V表示一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积,用S表示单分子油膜的面积,用d表示油酸分子的直径,如图乙所示,则d= 。
二、实验器材
清水、浅盘、注射器(或胶头滴管)、坐标纸、玻璃板、爽身粉(或石膏粉)、油酸酒精溶液、烧杯(或量筒)、彩笔。
三、实验过程
1.在 浅盘 中盛入适量的水(约2 cm深),静置一段时间使水处于稳定状态。
2.用注射器(或胶头滴管)取事先配好的体积浓度为k的 油酸酒精 溶液,逐滴滴入烧杯(或量筒)中,记下滴入1 mL溶液的滴数N。
3.将适量爽身粉(或石膏粉) 均匀 地撒在水面上。
4.用注射器(或胶头滴管)靠近水面将一滴 油酸酒精 溶液滴在水面上。
5.待油酸膜的面积稳定后,把玻璃板放在浅盘上,用彩笔描绘出 油膜 的形状。
四、数据处理
1.计算一滴溶液中油酸的体积:V=(mL)。
2.计算油膜的面积S:以边长为1 cm的正方形为单位,计算轮廓内正方形的个数,大于半个的算 一个 ,不足半个的 舍去 。
3.计算油酸的分子直径:d=(注意单位统一)。
五、注意事项
1.在水面上撒爽身粉(或石膏粉)时,注意不要触动浅盘中的水。
2.在有机玻璃板上描绘轮廓时动作要轻而迅速,眼睛视线要始终与玻璃板垂直。
3.油酸酒精溶液配制后不要长时间放置,以免改变浓度,产生误差。
4.注射器针头高出水面的高度应在1 cm之内。当针头靠水面很近(油酸未滴下之前)时,会发现针头下方的粉层已被排开,是由针头中酒精挥发所致,不影响实验效果。
5.本实验只要求估算油酸分子的大小,实验结果数量级符合要求即可。
考向1 用油膜法估测油酸分子的大小
例1 (2024·浙江·一模)在“用油膜法估测分子的大小”实验中,将体积为V1的纯油酸配成总体积为V2的油酸酒精溶液,用注射器取体积为V0的上述溶液,再把它一滴一滴地全部滴入烧杯,滴数为N。
(1)把一滴油酸酒精溶液滴入浅盘中,待稳定后得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示。图中每个小正方形格的边长为a,可估算出油酸分子的直径为__________。
A. B. C. D.
(2)若配制好的油酸酒精溶液敞口后放置了较长时间再使用,实验得到的油酸分子直径数据 (选填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
【答案】(1)B
(2)偏小
【详解】(1)轮廓包围方格约为68个,故油酸薄膜的面积为
每滴溶液中含有纯油酸的体积为
油酸分子的直径为
故选B。
(2)根据
若配制好的油酸酒精溶液敞口后放置了较长时间再使用,由于酒精的挥发,使得油酸酒精溶液浓度变大,而代入计算的浓度偏小,一滴油酸酒精溶液中纯油酸体积测量值偏小,则计算得到的油酸分子直径将偏小。
【变式训练1】(2024·浙江湖州·二模)有同学完成“用油膜法估测油酸分子的大小”实验。
(1)在实验中油酸体积占油酸酒精溶液总体积的比例最为合适的是___________
A.1:50 B.1:500 C.1:5000
(2)由于没有方格纸,该同学首先在一张透明胶片上描出油膜的轮廓,测量胶片的面积S0,并用高精度的电子天平称量出整张胶片的质量M,然后沿轮廓剪下对应的油膜形状的胶片,其质量为m,则油膜的面积为 (用所给物理量符号来表示);
(3)下列操作有助于减小实验误差的是___________
A.撒粉时要尽量厚一些,覆盖整个浅盘
B.滴油酸酒精溶液时,针头需远离液面
C.滴油酸酒精溶液后需待油膜稳定后再测其面积
【答案】(1)B
(2)
(3)C
【详解】(1)在实验中油酸体积占油酸酒精溶液总体积的比例最为合适的是1:500,故选B;
(2)胶片厚度相同,则面积比等于质量比,即
(3)A.撒粉时若过厚,且覆盖整个浅盘,则不利于油酸形成单分子油膜,选项A错误;
B.滴油酸酒精溶液时,针头需远离液面,则油酸酒精溶液滴到水面上时可能会溅起,也不利于形成整片的油膜,选项B错误;
C.滴油酸酒精溶液后需待油膜稳定后再测其面积,选项C正确。
故选C。
【变式训练2】(2022·浙江台州·模拟预测)(1)在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中,如图所示,理想的油膜形状非常接近圆形,下列选项中会影响油膜形状规整程度的是 。
A.注射器针管较大,但没有超出实验要求的范围
B.滴入油酸酒精溶液时,注射器针头明显偏离浅盘中央
C.操作不仔细,缺乏耐心,如撒粉不均匀,水面还未平静就滴入油酸酒精溶液
(2)在一次实验中得到了如图所示的油膜,如果按此油膜来计算分子直径,测量结果相对真实值会 (填“偏大”、“偏小”或“无误差”)。
【答案】 BC/CB 偏大
【详解】(1)[1]A.注射器针管较大,但没有超出实验要求的范围不会影响油膜形状规整程度。故A错误;
B.滴入油酸酒精溶液时,注射器针头明显偏离浅盘中央可能导致油膜扩散到浅盘边界,从而使油膜形状不规整。故B正确;
C.操作不仔细,缺乏耐心,如撒粉不均匀等,导致油膜可能没有充分展开从而影响油膜形状的规整程度。故C正确。
故选BC。
(2)[2]图示油膜是因为油膜未能充分展开而形成“锯齿状”油膜,使所测油膜面积比实际面积偏小,根据
所以油酸分子的直径测量结果比真实值偏大。
考点二 探究气体等温变化的规律
知识点1 探究气体等温变化的规律
一、实验器材
带铁夹的铁架台、 注射器 、柱塞(与压力表密封连接)、压力表、 橡胶套 、刻度尺。
二、实验步骤与操作
1.如图甲所示,组装实验器材。
2.注射器两端有柱塞和橡胶套,管内密封一段 空气 柱,这段空气柱就是我们的研究对象。在实验过程中,我们可以近似认为空气柱的质量和 温度 不变。
3.用手把柱塞向下压,选取几个位置,同时读出刻度尺读数与 压力表 读数,记录数据。
4.用手把柱塞向上拉,选取几个位置,同时读出 刻度尺 读数与压力表读数,记录数据,计算出气体体积,也可以直接用刻度尺读数作为空气柱体积。
5.以压强p为纵坐标,以体积的倒数为横坐标,把以上各组数据在坐标系中描点,观察图像,进一步确定p与的关系。
三、数据记录与处理
1.设计表格记录数据
空气柱高度d/cm
空气柱体积V/mL
压强p/(105 Pa)
/mL-1
2.根据数据
绘制p-图像(如图乙所示)。
3.实验结论
在 温度 不变的条件下,一定质量的理想气体,气体压强与体积成 反比 。
四、误差分析
1.漏气造成空气柱质量变化。
改进措施:给注射器柱塞涂润滑油,使橡胶套尽量密封,压强不要 太大 。
2.空气柱温度不恒定造成误差。
改进措施:尽量在恒温环境操作,移动柱塞尽量 缓慢 。
3.空气柱体积和气压测量不准确。
改进措施:采用较细的注射器和准确度高的压力表。
五、注意事项
1.适用条件是温度保持不变,所以操作要缓慢,才能保证 温度 不变。
2.要等到示数稳定之后,再去读数。
3.研究对象为一定质量的气体,要防止 漏气 。
考向1 教材原型实验
例1 (2025·浙江·模拟预测)图为“探究气体等温变化的规律”实验的装置,下列说法正确的有( )
A.实验中可以快速拉动柱塞
B.实验用到了控制变量的物理思想
C.内部被封气体的压强应为压力表的示数减去大气压强
D.数据处理时,以压强为纵轴,以为横轴,能更直观地反映压强与体积的关系
【答案】BD
【详解】A.实验操作时柱塞应该缓慢地向下压或向上拉,以确保气体温度不变,故A错误;
B.保持温度不变,探究压强与体积关系,体现了控制变量的物理思想,故B正确;
C.压力表可直接测得内部被封气体的压强,故C错误;
D.理想气体等温变化,根据,可得,以压强为纵轴,以为横轴,图线为直线,能更直观地反映压强与体积的关系,故D正确。
故选BD。
【变式训练1】(2024·浙江·一模)用图所示装置完成“探究气体等温变化的规律”实验
(1)下列说法正确的是
A.实验时需要用手扶住注射器外壁
B.实验时缓慢地向上拉或向下压柱塞,是为了尽量减小注射器与柱塞间的摩擦
C.封闭一定质量的气体时,先要摘除橡胶套,拉动柱塞使之移到适当位置后,再用橡胶套封闭注射器的注射孔
(2)某实验小组进行了两次规范的实验,并由记录的数据作出了p—V图像,如图甲、乙图线所示。若两次实验气体的质量一定,则气体温度T甲 T乙;若两次实验气体的温度不变,则气体质量m甲 m乙(两空均选填“>”、“<”或“=”)。
【答案】(1)C
(2) > >
【详解】(1)[1]A.实验时为防止温度发生变化,不能用手握注射器推拉柱塞,故A错误;
B.实验时缓慢地向上拉或向下压柱塞,是为了防止温度发生变化,故B错误;
C.在封闭一定质量的气体时,要先摘除橡胶套,拉动柱塞使之移到适当位置后,再用橡胶套封闭注射器的注射孔,故C正确。
故选C。
(2)[1]在p-V图象中,根据
可得
即离坐标原点越远的等温线温度越高,故
[2]由克拉珀龙方程
式中m是气体的质量,M是摩尔质量,R是摩尔气体常量,可知在相同情况下,当温度T不变时,所选气体的质量m越大,pV值越大,可知
m甲>m乙
【变式训练2】(2024·浙江·模拟预测)(2)小张同学用如图所示装置做“探究气体等温变化的规律”实验。
①他把测得的实验数据列表分析,发现气体压强p和体积V的乘积数值越来越小。出现这一结果的原因可能是实验过程中
A.柱塞与筒壁间的摩擦力越来越大
B.环境温度升高了
C.外界大气压强发生了变化
D.注射器内的气体向外泄漏了
②关于本实验的下列说法中,正确的是
A.推拉柱塞时动作要快
B.柱塞涂润滑油主要是为了减小摩擦
C.注射器外侧刻度尺的刻度均匀但并未标单位,这对实验结果的可靠性不会有影响
【答案】 D C
【详解】①根据理想气体状态方程有
其中常量C与气体的种类和气体质量有关,实验中发现压强p和体积V的乘积数值越来越小,可知造成这一现象的可能原因是温度降低或气体质量减小。
故选D。
②A.本实验条件是温度不变,故推拉柱塞时,动作要慢,故A错误;
B.柱塞涂润滑油主要是为了封闭气体,保证气体质量一定,故B错误;
C.玻璃管外侧刻度均匀即可,具体刻度值对实验结果的可靠性不会有影响,故C正确。
故选C。
考向2 创新拓展实验
例2(2024·浙江·三模)使用如图1装置做“探究气体压强与体积的关系”的实验,已知压力表通过细管与注射器内的空气柱相连,细管隐藏在柱塞内部未在图中标明。
(1)为了探究压强p与体积V的关系,在测得需要的实验数据后,为达到“探究”的实验目的,用图像法进行数据分析,从下列选项中选出需要的步骤并按顺序排列______。
A.作图像,根据画出的图线猜测p与V的关系
B.作图像,根据画出的图线猜测p与V的关系
C.作图像,对p与V关系的猜测进行检验
D.作图像,对p与V关系的猜测进行检验
E.检验正确,得出p与V关系的结论
(2)第1小组为了探究一定质量的气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律,进行了两次实验,得到的图像如图2所示。第2小组根据某次实验数据作出的图如图3所示。下列说法正确的是______
A.实验前应将注射器里的空气完全排出
B.为了减少实验误差,可以在柱塞上涂上润滑油,以减少摩擦
C.由图2可知,第1小组的两次实验气体温度大小关系为
D.如图3所示,若第2小组实验操作正确,则为联通空气柱与压力表细管的体积
(3)如图4所示,小明从状态A缓慢拉升柱塞,使其到达状态B(体积为)。若此时突然提升柱塞,使其快速到达体积,则此时对应下图中的状态 (填“C”、“D”、“E”、“F”)(图中A、B、E为同一等温线上的点)
【答案】(1)ADE
(2)CD
(3)F
【详解】(1)根据实验原理可作p−V图像,根据画出的图线猜测p与V的关系,再作图像,对p与V关系的猜测进行检验,检验正确,得出p与V关系的结论。
故选ADE。
(2)A.实验是以注射器内的空气为研究对象,所以实验前注射器内的空气不能完全排出,故A错误;
B.为了减少实验误差,可以在柱塞上涂上润滑油,以保证气密性良好,故B错误;
C.根据理想气体状态方程pV=CT可知,离坐标原点越远的等温线温度越高,则有,故C正确;
D.设联通空气柱与压力表细管的体积为,则有
整理可知
根据图像可知为联通空气柱与压力表细管的体积,故D正确;
故选CD。
(3)快速到达体积,气体对外界做功,热量几乎不变,根据热力学第一定律
可知,内能减小,温度降低,则对应图中的状态F。
【变式训练1】(2025·安徽·模拟预测)某实验小组的同学在实验室利用图示的实验装置完成“探究一定质量气体的压强和体积的关系”实验。
(1)实验时,为判断气体的压强和体积的定性关系, 填“需要”或“不需要”测出针筒内空气柱的横截面积;
(2)关于该实验,下列说法正确的是_____;(填选项前字母序号)
A.推拉活塞时,动作要慢
B.实验中要用手握住针筒前端以保持注射器稳定
C.若实验中不慎将活塞拉出针筒,将活塞塞回针筒后可继续实验
(3)若连接注射器与压强传感器的塑料管内的气体体积不能忽略,小组同学测得注射器内气体压强为p,体积为V,为了在直角坐标系中得到直线,应该作 填“”或“图线,图线与纵轴的截距为 。
【答案】(1)不需要
(2)A
(3)
【详解】(1)由玻意耳定律有,等式两边的面积消去了,所以不需要测出针筒内空气柱的横截面积。
(2)A.为了保证气体的温度不变,推拉活塞时,动作要慢,故A正确;
B.用手握住注射器,会改变气体的温度,故B错误;
C.若实验中不慎将活塞拉出针筒,气体的质量发生变化,应该重新做实验,故C错误。
故选A。
(3)[1][2]塑料管中的气体体积为,则,则有,所以应作图,且图线与纵轴的截距为:。
【变式训练2】(2025·湖北·三模)某同学用DIS研究温度不变时一定质量的气体压强与体积的关系,实验装置如图所示,实验中通过注射器示数读出气体体积V,用气压传感器记录气体压强p,研究气体压强和体积的关系。
(1)关于本实验过程中的说法正确的是________。
A.推拉活塞时,为了读数准确,动作要快
B.推拉活塞时,为了稳定,手要握住注射器筒
C.压强传感器与注射器之间的软管脱落后,应立即重新接上,继续实验并记录数据
D.活塞和针筒之间的摩擦并不影响压强的测量
(2)某同学在做实验时,按实验要求组装好实验装置,然后按实验要求推动活塞,使注射器内空气体积发生变化,实验数据如下表所示,请在图中作出V与的关系图像。
序号
V/mL
p/(×105 Pa)
/(×10-5 Pa-1)
1
18
1.038
0.963
2
16
1.160
0.862
3
14
1.311
0.763
4
12
1.512
0.661
5
10
1.784
0.561
6
8
2.178
0.459
7
6
2.793
0.358
(3)本实验中,可以由V与的关系图像验证气体等温变化时p与V的关系,其依据是V与成 (选填“正比”或“反比”)。
(4)由于在实验中未考虑软管中气体的体积,实验结果有一定的误差,此误差属于 (选填“系统误差”或“偶然误差”)。
(5)由图像可以求得软管中气体的体积为 mL。(保留两位有效数字)
【答案】(1)D
(2)见解析
(3)正比
(4)系统误差
(5)1.2
【详解】(1)A.推拉活塞时,动作要慢,使温度与环境温度保持一致,故A错误;
B.推拉活塞时,手不能握住注射器,防止对其起加热作用,故B错误;
C.压强传感器与注射器之间的软管脱落后,气体质量变化,需重新实验,故C错误;
D.活塞和针筒之间的摩擦并不影响压强的测量,故D正确。
故选D。
(2)将表格中的数据在坐标轴中描出来,然后用直线连接起来,连线的时候,使尽可能多的点分布在直线上,不在直线上的点均匀分布在直线两侧,图像如图所示
(3)当温度不变时,一定质量的气体压强p与体积V的积是一个常数,则有pV=C,即
可得V与成正比。
(4)由于在实验中未考虑软管中气体的体积,体积的读数值总是比实际值小,有一定的误差,此误差属于系统误差。
(5)设软管中气体的体积为V0,由图可知体积的读数值比实际值小V0,根据玻意耳定律可得p(V+V0)=C
则有
可知软管中气体的体积为图线的纵轴截距,由图像可得V0=0.358×20 mL-6 mL≈1.2 mL。
1. (2025·海南儋州·模拟预测)“探究气体等温变化的规律”的实验装置如图甲所示,用细软管将针管小孔与压强传感器连接密封一定质量的气体,用数据采集器连接计算机测量气体压强。
(1)操作过程中,下列说法正确的是______(填字母);
A.活塞涂润滑油可减小摩擦,便于气体压强的测量
B.若实验过程中不慎将活塞拉出针筒,将活塞塞回针筒后即可继续实验
C.要用手握住注射器主管以保持其稳定
D.外界大气压强发生变化,不会影响实验结论
(2)根据实验测得的多组p和V,作出图像如图乙所示,图像向下弯曲的可能原因有( )
A.实验过程中有进气现象
B.实验过程中有漏气现象
C.实验过程中气体温度降低
D.实验过程中气体温度升高
【答案】(1)D
(2)BC
【详解】(1)A.活塞涂润滑油可减小摩擦增加气密性,但对气体压强的测量没有影响,故A错误;
B.若实验过程中不慎将活塞拉出针筒,则气体的质量已经发生了变化,则不可以再将活塞塞回针筒继续实验了,故B错误;
C.用手握住注射器可能导致气体温度变化,则实验时不能用手握住注射器主管,故C错误;
D.外界大气压强发生变化对内部气体无影响,不会影响实验结论,故D正确。
故选D。
(2)由理想气体状态方程有变形得,可知图像向下弯曲斜率变小,则有可能是温度降低或发生了漏气现象。
故选BC。
2. (2025·河南·模拟预测)某同学做探究气体等温变化的规律实验的装置如图甲所示。
(1)关于该实验,下列说法正确的是________。(填正确答案标号)
A.实验时注射器内留有适量的空气,不能完全排出
B.向下压或向上拉柱塞时,动作要快,以免气体进入或漏出
C.向下压或向上拉柱塞时,手要紧紧握住整个注射器,以免晃动
D.柱塞移至某位置时,应迅速记录此时注射器内气柱的长度和压力表的示数
E.为了避免漏气,柱塞应均匀涂上润滑油
F.作出的图像可以直观反映出p与V的关系
(2)该同学测出了注射器内封闭气体的几组压强p和体积V的值后,以p为纵轴、为横轴,画出图像如图乙所示,则可能原因是________。(填正确答案标号)
A.实验过程中有漏气现象
B.实验过程中气体温度降低
C.实验过程中气体温度升高
(3)为了探究气体在不同温度时发生等温度变化是否遵循相同的规律,他进行了两次实验,得到的图像如图丙所示,由图可知两次实验气体的温度大小关系为 (选填“”、“”或“”)。
【答案】(1)AEF
(2)C
(3)
【详解】(1)A.实验是以注射器内的空气为研究对象,所以实验前注射器内的空气不能完全排出,故A正确;
B.空气柱的体积变化不能太快,要缓慢移动柱塞保证气体温度不变,故B错误;
C.手握注射器会使温度变化,所以向下压或向上拉柱塞时,手不可以握住整个注射器,故C错误;
D.柱塞移至某位置时,应等状态稳定后,记录此时注射器内气柱的长度和压力表的示数,故D错误;
E.柱塞移至某位置时,应等状态稳定后,记录此时注射器内气柱的长度和压力表的示数,故E正确;
F.图像是一条倾斜的直线,作出图像可以直观反映出p与V的关系,故F正确。
故选AEF。
(2)因图像向上弯曲,说明在确定的体积下,压强比正常偏大,一定是温度升高了。
故选C。
(3)在图像中,根据,即,离坐标原点越远的等温线温度越高,故。
3. (2025·安徽芜湖·模拟预测)如图为“用传感器探究气体等温变化的规律”的实验装置,实验时某同学缓慢推动活塞,在使注射器内空气体积逐渐减小的过程中,由注射器壁上的刻度读出气体的体积V,由压强传感器测得的压强值p在计算机屏幕上实时显示,实验过程中该同学发现,注射器与传感器连接处有细微的漏气,则实验得到的图像可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】根据理想气体状态方程
整理可得
由此可知,注射器与传感器连接处有细微的漏气,图像的斜率会逐渐变小。
故选B。
4. (2025·河南·模拟预测)某同学用传感器探究气体等温变化规律,如图所示。缓慢推动活塞,使注射器内空气体积逐渐减小,由注射器读出气体的体积V,由传感器测得压强p。若实验过程封闭气体温度有缓慢且细微的升高,则得到的图像可能是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】根据理想气体状态方程
整理可得
若实验过程封闭气体温度有缓慢且细微的升高,则图像上的点与原点连线的斜率会逐渐变大。
故选B。
5. (2025·河北石家庄·三模)利用如图甲装置做“探究气体等温变化的规律”实验。主要实验步骤如下:
①将压力表的指针校准到0Pa;
②在柱塞上均匀涂抹润滑油,然后将柱塞移至注射器适当刻度处;
③将橡胶套套在注射器下端的开口处,它和柱塞一起把一段空气柱封闭;
④缓慢推动柱塞,记录多组注射器内气体的体积V及相应的压力表示数p。
(1)请指出以上哪些步骤中存在不妥之处: (填写序号);
(2)甲同学按正确步骤进行了实验,下表为记录的部分实验数据,其中有一次记录的实验数据错误,错误的是 (填对应的实验序号);
实验序号
1
2
3
4
封闭空气柱长度L/cm
3.50
3.00
2.80
2.50
封闭空气柱压强p/(×105Pa)
1.01
1.17
1.26
1.70
(3)该同学重新按正确步骤进行实验,根据实验所采集数据绘制了图像,如图乙所示,出现这种情况的可能原因是 (写出一种原因即可)。
【答案】(1)①
(2)4
(3)实验过程中有漏气现象或者环境温度降低
【详解】(1)第①步应将压力表的指针校准到1.0×105Pa;
(2)若实验数据无误,则每组数据的pL乘积应该近似相等,由表中数据可知,前3组数据pL乘积约为3.5×105 cm Pa,但第4组数据4.3×105 cm Pa,可知第4组数据有误;
(3)根据(C与气体的质量有关)
可知因图像末端斜率减小,可知其原因可能是气体质量减小,由漏气现象,或者环境温度降低。
6. (2025·山东·模拟预测)某实验小组用如图所示的装置来进行“探究气体等温变化的规律”实验时,需要保持不变的是气体的 ;
A.质量 B.温度 C.体积 D.压强
同时在实验过程中,不需要测出空气柱的横截面积,这体现的物理思想方法是 。
A.转化法 B.极限法 C.理想模型法 D.控制变量法
【答案】 AB A
【详解】[1]“探究气体等温变化的规律”,根据玻意耳定律等相关知识,需要保持气体的质量和温度不变,这样才能探究压强和体积的关系,AB选项符合题意。
故选 AB。
[2]实验中空气柱的横截面积不变,在探究压强和体积关系时,可将体积与长度建立联系(,S不变,V与L成正比 ),不需要测S,而改测气体的长度,体现的物理方法是转化法,故选A。
7. (2025·海南省直辖县级单位·二模)如图甲所示,利用特制的注射器做“探究气体等温变化时压强与体积的关系”的实验,已知压力表通过细管与注射器内的空气柱(可认为理想气体)相连,细管隐藏在柱塞内部未在图中标明,实验时保持气体不漏气。
(1)某同学缓慢推动柱塞,注射器内空气温度保持不变而体积逐渐减小,则此过程单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数 (选填“增多”“不变”“减少”),注射器内空气热传递情况为: (选填“吸热”“放热”“无热传递”);
(2)另一同学多次缓慢推动柱塞,注射器内空气体积逐渐减小,根据测量结果描绘的p-V图像如图乙所示的虚线,实线为一条双曲线,a为实线与虚线的交点,b为虚线上的一点。虚线与玻意耳定律不吻合,若是温度改变引起的,则可以判断Tb Ta(选填“>”“<”)。
(3)实验中测得几组p、V数据,为了更直观反映气体等温变化时压强与体积的关系,请你提出一条处理数据的方法: 。
【答案】(1) 增多 放热
(2)
(3)画出p-图像或算出pV的乘值
【详解】(1)度保持不变而体积逐渐减小,则压强增大,单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多;根据热力学第一定律,温度保持不变,体积逐渐减小, 则有,即放热。
(2)根据理想气体的状态方程可知,当P=P2时,Vb>Va,可得到Tb>Ta。
(3)若p-图像是过坐标原点的倾斜直线或pV的乘值近似相等都可以说明p与V成反比。
8. (2025·广东湛江·模拟预测)在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中:
(1)所用油酸酒精溶液每体积溶液中有纯油酸体积,用注射器和量筒测得体积的上述溶液有n滴,把一滴该溶液滴入盛水的撒有痱子粉的浅盘中,待水面稳定后,得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示,图中油酸薄膜的面积为S,则可求得油酸分子的直径为 (用、n、S表示)。
(2)某同学实验中最终得到的油酸分子直径数据偏大,可能是因为___________。
A.油膜中含有大量未溶解的酒精
B.计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格
C.水面上痱子粉撒得太多,油膜没有充分展开
D.用注射器和量筒测体积溶液滴数时多记录了几滴
【答案】(1)
(2)BC
【详解】(1)由于所用油酸酒精溶液每体积溶液中有纯油酸体积,则溶液的浓度为
用注射器和量筒测得体积为的上述溶液有n滴,则一滴溶液中纯油酸的体积为
油酸分子直径为
联立解得
(2)某同学实验中最终得到的油酸分子直径数据偏大,根据
A.油膜中含有大量未溶解的酒精,导致油膜面积测量值偏大,则油酸分子直径测量值偏小,故A错误;
B.计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格,导致油膜面积测量值偏小,则油酸分子直径测量值偏大,故B正确;
C.水面上痱子粉撒得太多,油膜没有充分展开,导致油膜面积测量值偏小,则油酸分子直径测量值偏大,故C正确;
D.用注射器和量筒测体积溶液滴数时多记录了几滴,导致油酸体积测量值偏小,则油酸分子直径测量值偏小,故D错误。
故选BC。
9. (2025·湖南常德·三模)在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,小红将的纯油酸配制成的油酸酒精溶液,用注射器测得溶液为80滴。
(1)某次实验,小红把1滴该溶液滴入撒有痱子粉的盛水浅盘,待液面稳定后,呈现出如图所示的“锯齿”边沿图样,出现该图样的可能原因是___________;
A.浅盘中装的水量过多
B.油酸酒精溶液滴得过少
C.油酸酒精溶液放置时间过久
D.痱子粉撒得太多,且厚度不均匀
(2)小红调整后再次实验,把1滴该溶液滴入撒有痱子粉的盛水浅盘,待液面稳定后,将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上,用彩笔在玻璃板上描出油酸膜的轮廓,其形状如图所示,坐标方格中正方形的边长为,油膜所占坐标纸的格数约为50个,由此可估测出油酸分子的直径是 m (保留一位有效数字);
(3)若阿伏加德罗常数为,油酸的摩尔质量为M,油酸的密度为。则下列说法正确的是_________。
A.油酸所含有分子数为 B.油酸所含分子数为
C.单个油酸分子的质量为 D.油酸分子的直径约为
【答案】(1)D
(2)
(3)BC
【详解】(1)油酸酒精溶液滴得过少,只会使形成的油膜面积较小;油酸酒精溶液放置时间过久,只会使溶液浓度发生变化;浅盘中装的水量过多等均不是“锯齿” 边沿的形成原因;而痱子粉撒得太多,且厚度不均匀,会使油酸在水面上扩散时受到的阻力不均匀,导致呈现出 “锯齿” 边沿图样。
故选D。
(2)滴入浅盘中的纯油酸体积为
膜所占坐标纸的格数约为50个,油膜的面积为
油分子直径m;
(3)A.1kg油酸所含有分子数为,故A错误;
B.1m3油酸所含分子数为,故B正确;
C.1个油酸分子的质量为故C正确;
D.设油酸分子的直径为d,则有,解得,故D错误。
故选BC。
10. (2025·湖北·模拟预测)油酸酒精溶液的浓度为每1000mL油酸酒精溶液中含有油酸,现用滴管向量筒内滴加50滴上述溶液,量筒中的溶液体积增加了1mL,若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大的盛水的浅盘中,由于酒精溶于水,油酸在水面展开,稳定后形成的油膜的形状如图所示。若每一小方格的边长为25mm,试问:
(1)该实验体现了理想化模型的思想,实验中我们的理想假设有 。
A.把油酸分子视为球形
B.油酸在水面上充分散开形成单分子油膜
C.油酸分子是紧挨着的没有空隙
D.油酸不溶于水
(2)图中油酸膜的面积为 根据上述数据,估测出油酸分子的直径是 m。结果保留两位有效数字
(3)某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较,数据偏大,对出现这种结果的原因,下列说法中可能正确的是 。
A.水面上痱子粉撒得较多,油酸膜没有充分展开
B.计算油酸膜面积时,错将不完整的方格作为完整方格处理
C.在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时,滴数多记了几滴
D.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算
【答案】(1)ABC
(2)
(3)AD
【详解】(1)A.把油酸分子视为球形,是理想化模型,故A正确;
B.油酸在水面上充分散开形成单分子油膜,是理想化模型,故B正确;
C.油酸分子是紧挨着的没有空隙,是理想化模型,故C正确;
D.油酸不溶于水,不是理想化模型,故D错误。
故选ABC。
(2)[1]不足半格,则舍去,超过半格,当作一格,由题图可知油膜约占70个小格,则面积为
[2]一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为
则油酸分子的直径为
(3)某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较,数据偏大,根据
A.水面上痱子粉撒得较多,油酸膜没有充分展开,则油膜测量值偏小,使得油酸分子的直径计算结果偏大,故A正确;
B.计算油酸膜面积时,错将不完整的方格作为完整方格处理,则油膜测量值偏大,使得油酸分子的直径计算结果偏小,故B错误;
C.在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时,滴数多记了几滴,则一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积测量值偏小,使得油酸分子的直径计算结果偏小,故C错误;
D.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算,则一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积测量值偏大,使得油酸分子的直径计算结果偏大,故D正确。
故选AD。
11. (2025·四川攀枝花·三模)物体是由大量分子组成的,分子非常微小。在“在用油膜法估测分子的大小”的实验中,实验步骤如下:
(i)将体积为a的油酸溶液配制成体积为b的油酸酒精溶液;
(ii)取油酸酒精溶液用滴定管滴出体积为c的溶液,记录滴出的油酸酒精溶液的滴数n;
(iii)用滴定管往浅盘内的水面上滴1滴油酸酒精溶液;
(iv)撒痱子粉或细石膏粉在水面上;
(v)待油膜稳定后,拿出玻璃板盖上描出油膜的边界;
(vi)将玻璃板放置在小方格坐标纸上,计算油膜的面积S;
(vii)计算油酸分子直径。
(1)请指出实验步骤中的一处错误: 。
(2)如图所示为实验中把玻璃板盖在浅盘上描出1滴油酸酒精溶液滴入水中形成的油酸膜的轮廓,图中正方形小方格的边长为1cm,则油酸膜的面积是 。(格数不足半格记为0,超过半格记为1,保留整数位)
(3)根据实验步骤,油酸分子直径D可表示为 。(用题中字母表示)
【答案】(1)步骤(i)中体积为a的油酸溶液应为体积为a的油酸,步骤(iii)(iv)顺序颠倒
(2)62
(3)
【详解】(1)步骤(i)中体积为a的油酸溶液应为体积为a的油酸,步骤(iii)(iv)顺序颠倒了。
(2)正方形小方格面积,通过计算发现小格子有62个,则油酸膜的面积是
油酸膜的面积是
(3)题意可得一滴油酸酒精溶液中纯油酸体积
则油酸分子直径
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第48讲 热学实验
目录
01考情解码·命题预警 1
02体系构建·思维可视 3
03核心突破·靶向攻坚 3
考点一 用油膜法估测油酸分子的大小 3
知识点1 用油膜法估测油酸分子的大小 4
考向1 用油膜法估测油酸分子的大小 5
考点二 探究气体等温变化的规律 6
知识点1 探究气体等温变化的规律 6
考向1 教材原型实验 8
考向2 创新拓展实验 10
04真题溯源·考向感知 12
考点要求
考察形式
2025年
2024年
2023年
热学实验
选择题
非选择题
考情分析:
1.浙江物理选考中热学实验相关内容考查频率相对不高,但仍是重要组成部分,题型、难度等具有一定特点,且常与热学其他知识综合考查。
2.从命题思路上看,试题情景为
考查内容多基于教材中的热学实验原理,如探究等温条件下气体压强与体积的关系实验,可能会在教材原型实验基础上,通过改变实验装置或实验条件等方式进行创新考查,要求考生灵活运用所学实验知识,理解实验的本质和原理。
复习目标:
目标一:对于 “用油膜法估测油酸分子直径” 实验,要透彻理解其核心原理,即把油酸分子视为球形,且油酸在水面上形成单分子层油膜,油膜的厚度就等于油酸分子的直径。
目标二:针对 “探究等温条件下气体压强与体积的关系” 实验,要深刻理解实验依据的玻意耳定律,明确实验中 “等温” 条件的重要性,以及如何保证实验过程中气体温度不变(如缓慢操作,避免气体与外界发生明显热交换;实验装置避免阳光直射等)。
考点一 用油膜法估测油酸分子的大小
知识点1 用油膜法估测油酸分子的大小
一、实验原理
实验采用油酸在水面上形成一层 单分子 油膜的方法估测油酸分子的大小。当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,其中的酒精溶于水,并很快挥发,在水面上形成如图甲所示形状的一层纯 油酸 薄膜。如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积,即可算出油酸分子的大小。用V表示一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积,用S表示单分子油膜的面积,用d表示油酸分子的直径,如图乙所示,则d= 。
二、实验器材
清水、浅盘、注射器(或胶头滴管)、坐标纸、玻璃板、爽身粉(或石膏粉)、油酸酒精溶液、烧杯(或量筒)、彩笔。
三、实验过程
1.在 浅盘 中盛入适量的水(约2 cm深),静置一段时间使水处于稳定状态。
2.用注射器(或胶头滴管)取事先配好的体积浓度为k的 油酸酒精 溶液,逐滴滴入烧杯(或量筒)中,记下滴入1 mL溶液的滴数N。
3.将适量爽身粉(或石膏粉) 均匀 地撒在水面上。
4.用注射器(或胶头滴管)靠近水面将一滴 油酸酒精 溶液滴在水面上。
5.待油酸膜的面积稳定后,把玻璃板放在浅盘上,用彩笔描绘出 油膜 的形状。
四、数据处理
1.计算一滴溶液中油酸的体积:V=(mL)。
2.计算油膜的面积S:以边长为1 cm的正方形为单位,计算轮廓内正方形的个数,大于半个的算 一个 ,不足半个的 舍去 。
3.计算油酸的分子直径:d=(注意单位统一)。
五、注意事项
1.在水面上撒爽身粉(或石膏粉)时,注意不要触动浅盘中的水。
2.在有机玻璃板上描绘轮廓时动作要轻而迅速,眼睛视线要始终与玻璃板垂直。
3.油酸酒精溶液配制后不要长时间放置,以免改变浓度,产生误差。
4.注射器针头高出水面的高度应在1 cm之内。当针头靠水面很近(油酸未滴下之前)时,会发现针头下方的粉层已被排开,是由针头中酒精挥发所致,不影响实验效果。
5.本实验只要求估算油酸分子的大小,实验结果数量级符合要求即可。
考向1 用油膜法估测油酸分子的大小
例1 (2024·浙江·一模)在“用油膜法估测分子的大小”实验中,将体积为V1的纯油酸配成总体积为V2的油酸酒精溶液,用注射器取体积为V0的上述溶液,再把它一滴一滴地全部滴入烧杯,滴数为N。
(1)把一滴油酸酒精溶液滴入浅盘中,待稳定后得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示。图中每个小正方形格的边长为a,可估算出油酸分子的直径为__________。
A. B. C. D.
(2)若配制好的油酸酒精溶液敞口后放置了较长时间再使用,实验得到的油酸分子直径数据 (选填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
【变式训练1】(2024·浙江湖州·二模)有同学完成“用油膜法估测油酸分子的大小”实验。
(1)在实验中油酸体积占油酸酒精溶液总体积的比例最为合适的是___________
A.1:50 B.1:500 C.1:5000
(2)由于没有方格纸,该同学首先在一张透明胶片上描出油膜的轮廓,测量胶片的面积S0,并用高精度的电子天平称量出整张胶片的质量M,然后沿轮廓剪下对应的油膜形状的胶片,其质量为m,则油膜的面积为 (用所给物理量符号来表示);
(3)下列操作有助于减小实验误差的是___________
A.撒粉时要尽量厚一些,覆盖整个浅盘
B.滴油酸酒精溶液时,针头需远离液面
C.滴油酸酒精溶液后需待油膜稳定后再测其面积
【变式训练2】(2022·浙江台州·模拟预测)(1)在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中,如图所示,理想的油膜形状非常接近圆形,下列选项中会影响油膜形状规整程度的是 。
A.注射器针管较大,但没有超出实验要求的范围
B.滴入油酸酒精溶液时,注射器针头明显偏离浅盘中央
C.操作不仔细,缺乏耐心,如撒粉不均匀,水面还未平静就滴入油酸酒精溶液
(2)在一次实验中得到了如图所示的油膜,如果按此油膜来计算分子直径,测量结果相对真实值会 (填“偏大”、“偏小”或“无误差”)。
考点二 探究气体等温变化的规律
知识点1 探究气体等温变化的规律
一、实验器材
带铁夹的铁架台、 注射器 、柱塞(与压力表密封连接)、压力表、 橡胶套 、刻度尺。
二、实验步骤与操作
1.如图甲所示,组装实验器材。
2.注射器两端有柱塞和橡胶套,管内密封一段 空气 柱,这段空气柱就是我们的研究对象。在实验过程中,我们可以近似认为空气柱的质量和 温度 不变。
3.用手把柱塞向下压,选取几个位置,同时读出刻度尺读数与 压力表 读数,记录数据。
4.用手把柱塞向上拉,选取几个位置,同时读出 刻度尺 读数与压力表读数,记录数据,计算出气体体积,也可以直接用刻度尺读数作为空气柱体积。
5.以压强p为纵坐标,以体积的倒数为横坐标,把以上各组数据在坐标系中描点,观察图像,进一步确定p与的关系。
三、数据记录与处理
1.设计表格记录数据
空气柱高度d/cm
空气柱体积V/mL
压强p/(105 Pa)
/mL-1
2.根据数据
绘制p-图像(如图乙所示)。
3.实验结论
在 温度 不变的条件下,一定质量的理想气体,气体压强与体积成 反比 。
四、误差分析
1.漏气造成空气柱质量变化。
改进措施:给注射器柱塞涂润滑油,使橡胶套尽量密封,压强不要 太大 。
2.空气柱温度不恒定造成误差。
改进措施:尽量在恒温环境操作,移动柱塞尽量 缓慢 。
3.空气柱体积和气压测量不准确。
改进措施:采用较细的注射器和准确度高的压力表。
五、注意事项
1.适用条件是温度保持不变,所以操作要缓慢,才能保证 温度 不变。
2.要等到示数稳定之后,再去读数。
3.研究对象为一定质量的气体,要防止 漏气 。
考向1 教材原型实验
例1 (2025·浙江·模拟预测)图为“探究气体等温变化的规律”实验的装置,下列说法正确的有( )
A.实验中可以快速拉动柱塞
B.实验用到了控制变量的物理思想
C.内部被封气体的压强应为压力表的示数减去大气压强
D.数据处理时,以压强为纵轴,以为横轴,能更直观地反映压强与体积的关系
【变式训练1】(2024·浙江·一模)用图所示装置完成“探究气体等温变化的规律”实验
(1)下列说法正确的是
A.实验时需要用手扶住注射器外壁
B.实验时缓慢地向上拉或向下压柱塞,是为了尽量减小注射器与柱塞间的摩擦
C.封闭一定质量的气体时,先要摘除橡胶套,拉动柱塞使之移到适当位置后,再用橡胶套封闭注射器的注射孔
(2)某实验小组进行了两次规范的实验,并由记录的数据作出了p—V图像,如图甲、乙图线所示。若两次实验气体的质量一定,则气体温度T甲 T乙;若两次实验气体的温度不变,则气体质量m甲 m乙(两空均选填“>”、“<”或“=”)。
【变式训练2】(2024·浙江·模拟预测)(2)小张同学用如图所示装置做“探究气体等温变化的规律”实验。
①他把测得的实验数据列表分析,发现气体压强p和体积V的乘积数值越来越小。出现这一结果的原因可能是实验过程中
A.柱塞与筒壁间的摩擦力越来越大
B.环境温度升高了
C.外界大气压强发生了变化
D.注射器内的气体向外泄漏了
②关于本实验的下列说法中,正确的是
A.推拉柱塞时动作要快
B.柱塞涂润滑油主要是为了减小摩擦
C.注射器外侧刻度尺的刻度均匀但并未标单位,这对实验结果的可靠性不会有影响
考向2 创新拓展实验
例2(2024·浙江·三模)使用如图1装置做“探究气体压强与体积的关系”的实验,已知压力表通过细管与注射器内的空气柱相连,细管隐藏在柱塞内部未在图中标明。
(1)为了探究压强p与体积V的关系,在测得需要的实验数据后,为达到“探究”的实验目的,用图像法进行数据分析,从下列选项中选出需要的步骤并按顺序排列______。
A.作图像,根据画出的图线猜测p与V的关系
B.作图像,根据画出的图线猜测p与V的关系
C.作图像,对p与V关系的猜测进行检验
D.作图像,对p与V关系的猜测进行检验
E.检验正确,得出p与V关系的结论
(2)第1小组为了探究一定质量的气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律,进行了两次实验,得到的图像如图2所示。第2小组根据某次实验数据作出的图如图3所示。下列说法正确的是______
A.实验前应将注射器里的空气完全排出
B.为了减少实验误差,可以在柱塞上涂上润滑油,以减少摩擦
C.由图2可知,第1小组的两次实验气体温度大小关系为
D.如图3所示,若第2小组实验操作正确,则为联通空气柱与压力表细管的体积
(3)如图4所示,小明从状态A缓慢拉升柱塞,使其到达状态B(体积为)。若此时突然提升柱塞,使其快速到达体积,则此时对应下图中的状态 (填“C”、“D”、“E”、“F”)(图中A、B、E为同一等温线上的点)
【变式训练1】(2025·安徽·模拟预测)某实验小组的同学在实验室利用图示的实验装置完成“探究一定质量气体的压强和体积的关系”实验。
(1)实验时,为判断气体的压强和体积的定性关系, 填“需要”或“不需要”测出针筒内空气柱的横截面积;
(2)关于该实验,下列说法正确的是_____;(填选项前字母序号)
A.推拉活塞时,动作要慢
B.实验中要用手握住针筒前端以保持注射器稳定
C.若实验中不慎将活塞拉出针筒,将活塞塞回针筒后可继续实验
(3)若连接注射器与压强传感器的塑料管内的气体体积不能忽略,小组同学测得注射器内气体压强为p,体积为V,为了在直角坐标系中得到直线,应该作 填“”或“图线,图线与纵轴的截距为 。
【变式训练2】(2025·湖北·三模)某同学用DIS研究温度不变时一定质量的气体压强与体积的关系,实验装置如图所示,实验中通过注射器示数读出气体体积V,用气压传感器记录气体压强p,研究气体压强和体积的关系。
(1)关于本实验过程中的说法正确的是________。
A.推拉活塞时,为了读数准确,动作要快
B.推拉活塞时,为了稳定,手要握住注射器筒
C.压强传感器与注射器之间的软管脱落后,应立即重新接上,继续实验并记录数据
D.活塞和针筒之间的摩擦并不影响压强的测量
(2)某同学在做实验时,按实验要求组装好实验装置,然后按实验要求推动活塞,使注射器内空气体积发生变化,实验数据如下表所示,请在图中作出V与的关系图像。
序号
V/mL
p/(×105 Pa)
/(×10-5 Pa-1)
1
18
1.038
0.963
2
16
1.160
0.862
3
14
1.311
0.763
4
12
1.512
0.661
5
10
1.784
0.561
6
8
2.178
0.459
7
6
2.793
0.358
(3)本实验中,可以由V与的关系图像验证气体等温变化时p与V的关系,其依据是V与成 (选填“正比”或“反比”)。
(4)由于在实验中未考虑软管中气体的体积,实验结果有一定的误差,此误差属于 (选填“系统误差”或“偶然误差”)。
(5)由图像可以求得软管中气体的体积为 mL。(保留两位有效数字)
1. (2025·海南儋州·模拟预测)“探究气体等温变化的规律”的实验装置如图甲所示,用细软管将针管小孔与压强传感器连接密封一定质量的气体,用数据采集器连接计算机测量气体压强。
(1)操作过程中,下列说法正确的是______(填字母);
A.活塞涂润滑油可减小摩擦,便于气体压强的测量
B.若实验过程中不慎将活塞拉出针筒,将活塞塞回针筒后即可继续实验
C.要用手握住注射器主管以保持其稳定
D.外界大气压强发生变化,不会影响实验结论
(2)根据实验测得的多组p和V,作出图像如图乙所示,图像向下弯曲的可能原因有( )
A.实验过程中有进气现象
B.实验过程中有漏气现象
C.实验过程中气体温度降低
D.实验过程中气体温度升高
2. (2025·河南·模拟预测)某同学做探究气体等温变化的规律实验的装置如图甲所示。
(1)关于该实验,下列说法正确的是________。(填正确答案标号)
A.实验时注射器内留有适量的空气,不能完全排出
B.向下压或向上拉柱塞时,动作要快,以免气体进入或漏出
C.向下压或向上拉柱塞时,手要紧紧握住整个注射器,以免晃动
D.柱塞移至某位置时,应迅速记录此时注射器内气柱的长度和压力表的示数
E.为了避免漏气,柱塞应均匀涂上润滑油
F.作出的图像可以直观反映出p与V的关系
(2)该同学测出了注射器内封闭气体的几组压强p和体积V的值后,以p为纵轴、为横轴,画出图像如图乙所示,则可能原因是________。(填正确答案标号)
A.实验过程中有漏气现象
B.实验过程中气体温度降低
C.实验过程中气体温度升高
(3)为了探究气体在不同温度时发生等温度变化是否遵循相同的规律,他进行了两次实验,得到的图像如图丙所示,由图可知两次实验气体的温度大小关系为 (选填“”、“”或“”)。
3. (2025·安徽芜湖·模拟预测)如图为“用传感器探究气体等温变化的规律”的实验装置,实验时某同学缓慢推动活塞,在使注射器内空气体积逐渐减小的过程中,由注射器壁上的刻度读出气体的体积V,由压强传感器测得的压强值p在计算机屏幕上实时显示,实验过程中该同学发现,注射器与传感器连接处有细微的漏气,则实验得到的图像可能是( )
A. B.
C. D.
4. (2025·河南·模拟预测)某同学用传感器探究气体等温变化规律,如图所示。缓慢推动活塞,使注射器内空气体积逐渐减小,由注射器读出气体的体积V,由传感器测得压强p。若实验过程封闭气体温度有缓慢且细微的升高,则得到的图像可能是( )
A. B. C. D.
5. (2025·河北石家庄·三模)利用如图甲装置做“探究气体等温变化的规律”实验。主要实验步骤如下:
①将压力表的指针校准到0Pa;
②在柱塞上均匀涂抹润滑油,然后将柱塞移至注射器适当刻度处;
③将橡胶套套在注射器下端的开口处,它和柱塞一起把一段空气柱封闭;
④缓慢推动柱塞,记录多组注射器内气体的体积V及相应的压力表示数p。
(1)请指出以上哪些步骤中存在不妥之处: (填写序号);
(2)甲同学按正确步骤进行了实验,下表为记录的部分实验数据,其中有一次记录的实验数据错误,错误的是 (填对应的实验序号);
实验序号
1
2
3
4
封闭空气柱长度L/cm
3.50
3.00
2.80
2.50
封闭空气柱压强p/(×105Pa)
1.01
1.17
1.26
1.70
(3)该同学重新按正确步骤进行实验,根据实验所采集数据绘制了图像,如图乙所示,出现这种情况的可能原因是 (写出一种原因即可)。
6. (2025·山东·模拟预测)某实验小组用如图所示的装置来进行“探究气体等温变化的规律”实验时,需要保持不变的是气体的 ;
A.质量 B.温度 C.体积 D.压强
同时在实验过程中,不需要测出空气柱的横截面积,这体现的物理思想方法是 。
A.转化法 B.极限法 C.理想模型法 D.控制变量法
7. (2025·海南省直辖县级单位·二模)如图甲所示,利用特制的注射器做“探究气体等温变化时压强与体积的关系”的实验,已知压力表通过细管与注射器内的空气柱(可认为理想气体)相连,细管隐藏在柱塞内部未在图中标明,实验时保持气体不漏气。
(1)某同学缓慢推动柱塞,注射器内空气温度保持不变而体积逐渐减小,则此过程单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数 (选填“增多”“不变”“减少”),注射器内空气热传递情况为: (选填“吸热”“放热”“无热传递”);
(2)另一同学多次缓慢推动柱塞,注射器内空气体积逐渐减小,根据测量结果描绘的p-V图像如图乙所示的虚线,实线为一条双曲线,a为实线与虚线的交点,b为虚线上的一点。虚线与玻意耳定律不吻合,若是温度改变引起的,则可以判断Tb Ta(选填“>”“<”)。
(3)实验中测得几组p、V数据,为了更直观反映气体等温变化时压强与体积的关系,请你提出一条处理数据的方法: 。
8. (2025·广东湛江·模拟预测)在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中:
(1)所用油酸酒精溶液每体积溶液中有纯油酸体积,用注射器和量筒测得体积的上述溶液有n滴,把一滴该溶液滴入盛水的撒有痱子粉的浅盘中,待水面稳定后,得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示,图中油酸薄膜的面积为S,则可求得油酸分子的直径为 (用、n、S表示)。
(2)某同学实验中最终得到的油酸分子直径数据偏大,可能是因为___________。
A.油膜中含有大量未溶解的酒精
B.计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格
C.水面上痱子粉撒得太多,油膜没有充分展开
D.用注射器和量筒测体积溶液滴数时多记录了几滴
9. (2025·湖南常德·三模)在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,小红将的纯油酸配制成的油酸酒精溶液,用注射器测得溶液为80滴。
(1)某次实验,小红把1滴该溶液滴入撒有痱子粉的盛水浅盘,待液面稳定后,呈现出如图所示的“锯齿”边沿图样,出现该图样的可能原因是___________;
A.浅盘中装的水量过多
B.油酸酒精溶液滴得过少
C.油酸酒精溶液放置时间过久
D.痱子粉撒得太多,且厚度不均匀
(2)小红调整后再次实验,把1滴该溶液滴入撒有痱子粉的盛水浅盘,待液面稳定后,将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上,用彩笔在玻璃板上描出油酸膜的轮廓,其形状如图所示,坐标方格中正方形的边长为,油膜所占坐标纸的格数约为50个,由此可估测出油酸分子的直径是 m (保留一位有效数字);
(3)若阿伏加德罗常数为,油酸的摩尔质量为M,油酸的密度为。则下列说法正确的是_________。
A.油酸所含有分子数为 B.油酸所含分子数为
C.单个油酸分子的质量为 D.油酸分子的直径约为
10. (2025·湖北·模拟预测)油酸酒精溶液的浓度为每1000mL油酸酒精溶液中含有油酸,现用滴管向量筒内滴加50滴上述溶液,量筒中的溶液体积增加了1mL,若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大的盛水的浅盘中,由于酒精溶于水,油酸在水面展开,稳定后形成的油膜的形状如图所示。若每一小方格的边长为25mm,试问:
(1)该实验体现了理想化模型的思想,实验中我们的理想假设有 。
A.把油酸分子视为球形
B.油酸在水面上充分散开形成单分子油膜
C.油酸分子是紧挨着的没有空隙
D.油酸不溶于水
(2)图中油酸膜的面积为 根据上述数据,估测出油酸分子的直径是 m。结果保留两位有效数字
(3)某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较,数据偏大,对出现这种结果的原因,下列说法中可能正确的是 。
A.水面上痱子粉撒得较多,油酸膜没有充分展开
B.计算油酸膜面积时,错将不完整的方格作为完整方格处理
C.在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时,滴数多记了几滴
D.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算
11. (2025·四川攀枝花·三模)物体是由大量分子组成的,分子非常微小。在“在用油膜法估测分子的大小”的实验中,实验步骤如下:
(i)将体积为a的油酸溶液配制成体积为b的油酸酒精溶液;
(ii)取油酸酒精溶液用滴定管滴出体积为c的溶液,记录滴出的油酸酒精溶液的滴数n;
(iii)用滴定管往浅盘内的水面上滴1滴油酸酒精溶液;
(iv)撒痱子粉或细石膏粉在水面上;
(v)待油膜稳定后,拿出玻璃板盖上描出油膜的边界;
(vi)将玻璃板放置在小方格坐标纸上,计算油膜的面积S;
(vii)计算油酸分子直径。
(1)请指出实验步骤中的一处错误: 。
(2)如图所示为实验中把玻璃板盖在浅盘上描出1滴油酸酒精溶液滴入水中形成的油酸膜的轮廓,图中正方形小方格的边长为1cm,则油酸膜的面积是 。(格数不足半格记为0,超过半格记为1,保留整数位)
(3)根据实验步骤,油酸分子直径D可表示为 。(用题中字母表示)
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