高三物理一轮复习试题：油膜法测分子大小实验

第42讲 实验：用油膜法估测分子的大小

1.在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，实验简要步骤如下：

A.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数(不足半个的舍去，多于半个的算一个)，再根据方格的边长求出油膜的面积S

B.将一滴酒精油酸溶液滴在水面上，待油膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜形状描画在玻璃板上

C.用浅盘装入约2 cm深的水，然后把痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上

V

D.用公式d＝，求出薄膜厚度，即为油酸分子的大小

S

E.根据酒精油酸溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V

F.用注射器或滴管将事先配好的酒精油酸溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积时的滴数

上述实验步骤的合理顺序是： . 答案：CFBAED

2.在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，体积为V的油滴在水面上形成近似圆形的单分子油膜，油膜直径为D，则测得油分子的直径大约为( )

4VπD22VπD2A.2 B. C.2 D. πD4VπD2V答案：A

3.某学生在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，计算结果偏大，可能是由于( ) A.油酸未完全散开 B.油酸中含有大量酒精

C.计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格 D.求每滴体积时，1 mL的溶液的滴数多记了10滴 答案：AC

4.1967年，拖雷—坎永号油轮在英吉利海峡触礁，使大约8万吨原油溢出，污染了英国一百多公里的海岸线，使25000只海鸟死亡.石油流入海中危害极大，在海洋中泄漏1 t可覆盖12 km2的海面.由此可计算油膜的厚度约是分子直径数量级的 倍.(设油的密度为0.91×103 kg/m3，计算结果保留一位有效数字)

答案：9×102

5.在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，准备有以下器材：用酒精稀释过的油酸、滴管、痱子粉、浅盘及水、玻璃板、彩笔.还缺少的器材有 .若将1 cm3的油酸溶于酒精，制成200 cm3的油酸酒精溶液.已知1 cm3溶液有50滴，现取1滴油酸酒精溶液滴在水面上.随着酒精溶于水，油酸在水面上形成一单分子薄层.已测出这一薄层的面积为0.2 2

m，由此可以估算出油酸分子的直径为 m.

－

答案：量筒、坐标纸 5×1010

在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，所用酒精油酸溶液的浓度为每104 mL

溶液中有纯油酸6 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，用笔在玻璃板上描出油酸的轮廓形状，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图所示，坐标中正方形方格的边长为1 cm.试求：

(1)油酸膜的面积是 cm2.

(2)每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积是 mL. (3)按以上实验数据估测出油酸分子直径为 m.

－－

答案：(1)157 (2)8×106 (3)5×1010

用心 爱心 专心

第43讲 单 元 小 结

1.如图所示，绝热汽缸中间用固定栓将可无摩擦移动的导热隔板固定，隔板质量不计，左右两室分别充有一定量的氢气和氧气(视为理想气体).初始时，两室气体的温度相等，氢气的压强大于氧气的压强，松开固定栓直至系统重新达到平衡，下列说法正确的是[2007年高考·江苏物理卷]( )

A.初始时氢分子的平均动能大于氧分子的平均动能 B.系统重新达到平衡时，氢气的内能比初始时的小

C.松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中，有热量从氧气传递到氢气 D.松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中，氧气的内能先增大后减小

解析：①初状态下由两气体的温度相等可知它们的平均动能相等，选项A错误. ②由隔板的导热性可知重新达到平衡时氢气、氧气的温度相等，且等于初状态下的温度，故氢、氧气体的内能都等于初状态下的内能，选项B错误.

③松开固定栓后隔板向右移动的过程，氧气内能增加，氢气内能减少，故有热量从氧气传向氢气才能使温度重新达到平衡，选项C、D正确.

答案：CD

2.氧气钢瓶充气后压强高于外界大气压，假设缓慢漏气时瓶内外温度始终相等且保持不变，忽略氧气分子之间的相互作用.在该漏气过程中瓶内氧气[2007年高考·重庆理综卷]( )

A.分子总数减少，分子总动能不变 B.密度降低，分子平均动能不变 C.吸收热量，膨胀做功 D.压强降低，不对外做功

解析：①漏气过程分子总数减少，分子平均动能不变，总动能减少，选项A错误、B正确.

②气体漏气过程不断对外做功，要保持温度不变，瓶内气体通过钢瓶壁向外吸热，选项C正确、D错误.

答案：BC

3.如图所示，某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中.设水温均匀且恒定，筒内空气无泄漏.不计气体分子间的相互作用，则被淹没的金属筒在缓慢下降过程中，筒内空气体积减小[2006年高考·重庆理综卷]( )

A.从外界吸热 B.内能增大 C.向外界放热 D.内能减小 解析：金属筒在下降过程中，水对筒的压强增大，因此气体的压强增大，气体体积减小，外界对气体做功.因水温恒定，气体内能不变，而外界对气体做了功，则气体应向外界放热，选项C正确.

答案：C

4.如图所示，绝热隔板K把绝热的汽缸分隔成体积相等的两部分，K与汽缸壁的接触是光滑的，两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b.气体分子之间相互作用势能可忽略.现通过电热丝对气体a加热一段时间后，a、b各自达到新的平衡[2005年高考·全国理综卷Ⅰ]( )

A.a的体积增大了，压强变小了 B.b的温度升高了

C.加热后a的分子热运动比b的分子热运动更激烈 D.a增加的内能大于b增加的内能

解析：a气体受热膨胀，通过活塞压缩气体b，对b做功，气体b体积减小，由热力学第一定律知，b内能增加，温度升高，则b气体压强增大.最终达到平衡时，a气体和b气体压强相等，而a气体体积变大，所以a气体的温度大于b气体的温度.故选项B、C、D正确.

答案：BCD

用心 爱心 专心

5.为研究影响家用保温瓶保温效果的因素，某位同学在保温瓶中灌入热水，现测量初始水温，经过一段时间后再测量末态水温.改变实验条件，先后共做了6次实验，实验数据记录如下表： 瓶内水量 初始水温 时间 末态水温 序号 (mL) (℃) (h) (℃) 1 1000 91 4 78 2 1000 98 8 74 3 1500 91 4 80 4 1500 98 10 75 5 2000 91 4 82 6 2000 98 12 77 下列研究方案中符合控制变量方法的是[2007年高考·北京理综卷]( ) A.若研究瓶内水量与保温效果的关系，可用第1、3、5次实验数据 B.若研究瓶内水量与保温效果的关系，可用第2、4、6次实验数据 C.若研究初始水温与保温效果的关系，可用第1、2、3次实验数据 D.若研究保温时间与保温效果的关系，可用第4、5、6次实验数据

解析：在本实验中，只有第1、3、5次初始温度相同，降温时间相同，为控制变量来研究瓶内水量与保温效果的关系.故选项A正确.

答案：A

6.对一定量的气体，下列说法正确的是[2007年高考·全国理综卷Ⅱ]( ) A.在体积缓慢地不断增大的过程中，气体一定对外做功 B.在压强不断增大的过程中，外界对气体一定做功 C.在体积不断被压缩的过程中，内能一定增加

D.在与外界没有发生热量交换的过程中，内能一定不变 答案：A

7.对一定量的气体，下列说法正确的是[2008年高考·全国理综卷Ⅱ]( ) A.气体的体积是所有气体分子的体积之和 B.气体分子的热运动越剧烈，气体温度就越高

C.气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的 D.当气体膨胀时，气体分子之间的势能减小，因而气体的内能减少

解析：气体分子距离远大于分子大小，所以气体的体积远大于所有气体分子体积之和，选项A错误；温度是物体分子平均动能的标志，是表示分子热运动剧烈程度的物理量，选项B正确；气体压强的微观解释是大量气体分子频繁撞击器壁产生的，选项C正确；气体膨胀，说明气体对外做功，但不能确定吸热和放热情况，故不能确定内能变化情况，选项D错误.

答案：BC

8.如图所示，由导热材料制成的汽缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，活塞与汽缸壁之间无摩擦，活塞上方存有少量液体.将一细管插入液体，由于虹吸现象，活塞上方液体逐渐流出.在此过程中，大气压强与外界的温度保持不变.关于这一过程，下列说法正确的是[2008年高考·宁夏理综卷]( )

A.气体分子的平均动能逐渐增大

B.单位时间内气体分子对活塞撞击的次数增多 C.单位时间内气体分子对活塞的冲量保持不变 D.气体对外界做功等于气体从外界吸收的热量

解析：由于液体逐渐流出，故每一时刻活塞都可看做处于平衡状态，即被封闭气体的压

Mg

强p＝p0＋缓慢地减小，选项C错误；又因为汽缸是导热材料制成的，故气体的温度保

S

持恒定，气体分子的平均动能不变，选项A错误；分子的平均动能不变，压强减小，故知单位时间内气体分子对活塞的撞击次数减少，选项B错误；气体的温度保持不变，说明内能不变，由热力学第一定律知，|W|＝Q，选项D正确.

用心 爱心 专心

答案：D

－

9.已知地球半径约为6.4×106 m，空气的摩尔质量约为29×103 kg/mol，一个标准大气压约为1.0×105 Pa.利用以上数据可估算出地球表面大气在标准状态下的体积为[2008年高考·全国理综卷Ⅰ]( )

A.4×1016 m3 B.4×1018 m3 C.4×1020 m3 D.4×1022 m3

mgmg

解析：大气压是由大气重量产生的.大气压强p＝＝，代入数据可得地球表面大

S4πR2－

气质量m＝5.2×1018 kg.标准状态下1 mol气体的体积v＝22.4×103 m3，故地球表面大气体积

18

m5.2×10－

V＝v＝22.4×103 m3＝4×1018 m3，选项B正确. －3×m029×10

答案：B

10.(1)如图所示，把一块洁净的玻璃板吊在橡皮筋的下端，使玻璃板水平地接触水面，如果你想使玻璃板离开水面，必须用比玻璃板重力 的拉力向上拉橡皮筋，原因是水分子和玻璃的分子间存在 作用.

(2)往一杯清水中滴入一滴红墨水，一段时间后，整杯水都变成了红色，这一现象在物理学中称为 现象，是由于分子的 而产生的.(这一过程是沿着分子热运动的无序性熵增加的方向进行的)

[2008年高考·广东物理卷]

答案：(1)大 引力 (2)扩散 无规则运动 11.有以下说法：

A.气体的温度越高，分子的平均动能越大

B.即使气体的温度很高，仍有一些分子的运动速率是非常小的 C.对物体做功不可能使物体的温度升高

D.如果气体分子间的相互作用力小到可以忽略不计，则气体的内能只与温度有关

E.一由不导热的器壁做成的容器，被不导热的隔板分成甲、乙两室.甲室中装有一定质量的温度为T的气体，乙室为真空，如图所示.提起隔板，让甲室中的气体进入乙室，若甲室中气体的内能只与温度有关，则提起隔板后当气体重新达到平衡时，其温度仍为T

F.空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作是不遵守热力学第二定律的

G.对于一定量的气体，当其温度降低时，速率大的分子数目减少，速率小的分子数目增加

H.从单一热源吸取热量使之全部变成有用的机械功是不可能的 其中正确的是 .[2007年高考·海南物理卷] 答案：ABEG

12.某压力锅的结构如图所示.盖好密封锅盖，将压力阀套在出气孔上，给压力锅加热，当锅内气体压强达到一定值时，气体就把压力阀顶起.假定在压力阀被顶起时，停止加热.

(1)若此时锅内气体的体积为V，摩尔体积为V0，阿伏加德罗常数为NA，写出锅内气体分子数的估算表达式.

(2)假定在一次放气过程中，锅内气体对压力阀及外界做功1 J，并向外界释放了2 J的热量.锅内原有气体的内能如何变化？变化了多少？

(3)已知大气压强p随海拔高度H的变化满足p＝p0(1－aH)，其中常数a>0，结合气体定律定律分析在不同的海拔高度使用压力锅，当压力阀被顶起时锅内气体的温度有何不同.[2007年高考·山东理综卷]

解析：(1)设锅内气体分子数为n

Vn＝NA. V0

(2)根据热力学第一定律有：

用心 爱心 专心