（北京專用）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第十四章 第4講 實(shí)驗(yàn)：用油膜法估測(cè)分子的大小精練（含解析）

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1、第4講　實(shí)驗(yàn):用油膜法估測(cè)分子的大小 A組　基礎(chǔ)鞏固 1.(2017豐臺(tái)一模)“用油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了構(gòu)建分子模型的物理思想,也體現(xiàn)了通過對(duì)宏觀量的測(cè)量來實(shí)現(xiàn)對(duì)微觀量的間接測(cè)量方法。 ①某同學(xué)的操作步驟如下: A.取一定量的無水酒精和油酸,制成一定濃度的油酸酒精溶液; B.在量筒中滴入一滴該溶液,測(cè)出它的體積; C.在蒸發(fā)皿內(nèi)盛一定量的水,再滴入一滴油酸酒精溶液,待其散開穩(wěn)定; D.在蒸發(fā)皿上覆蓋帶方格的透明玻璃板,描出油膜形狀,算出油膜的面積。 該同學(xué)上述實(shí)驗(yàn)步驟中有問題的是　　　(填字母代號(hào))。? ②若該同學(xué)計(jì)算出滴在水面上油酸酒精溶液中油酸的體積為V,測(cè)得單

2、分子油膜的面積為S,則油酸分子的直徑D=　　　。? 答案?、貰C?、赩S 解析　①直接測(cè)一滴溶液的體積誤差太大,可測(cè)30~50滴溶液的體積,再算出一滴溶液的體積,這樣誤差較小,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;向蒸發(fā)皿滴入油酸酒精溶液前,需在水面上撒上一薄層痱子粉,故C項(xiàng)錯(cuò)誤。 ②認(rèn)為油酸分子緊密排列,由柱體體積公式可知D=VS。 2.(2018朝陽二模)在“用油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)用滴管吸取體積濃度為η的油酸酒精溶液,一滴一滴地滴入量筒,記下體積為V的油酸酒精溶液的滴數(shù)為N。之后的操作步驟如下: A.將帶有方格的玻璃板放在淺盤上,待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后,用彩筆將油酸薄膜的形狀畫在玻璃板上

3、 B.將痱子粉均勻地撒在淺盤內(nèi)的水面上,用滴管吸取體積濃度為η的油酸酒精溶液,從低處向水面中央滴入一滴 C.根據(jù)方格數(shù)目,估算出油酸薄膜的面積為S 以上操作步驟正確的順序是　　　　(填序號(hào))。計(jì)算油酸分子直徑的表達(dá)式為　　　　。? 答案　BAC　d=ηVNS 解析　一滴溶液中純油酸體積為V油=VN·η,又V油=Sd,則d=V油S=ηVNS。 3.(2018海淀零模)“用油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了構(gòu)建分子模型的物理思想,應(yīng)用了通過對(duì)宏觀量的測(cè)量來間接測(cè)量微觀量的方法。 ①某同學(xué)進(jìn)行了下列操作: A.取一定量的無水酒精和油酸,制成一定濃度的油酸酒精溶液。測(cè)量一滴油酸酒精溶液中純

4、油酸的體積V B.將一滴油酸酒精溶液滴到水面上,在水面上自由地?cái)U(kuò)展為形狀穩(wěn)定的油酸薄膜 C.向淺盤中倒入約2 cm深的水,將痱子粉均勻地撒在水面上 D.將畫有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上計(jì)算出油酸膜的面積S E.將玻璃板蓋到淺水盤上,用彩筆將油酸膜的輪廓畫在玻璃板上 正確合理的操作順序是　　　　　。(填字母代號(hào))? ②若該同學(xué)計(jì)算出滴在水面上油酸酒精溶液中純油酸的體積為V,測(cè)得單分子油膜的面積為S,則油酸分子的直徑D=　　　。? 答案　①ACBED?、赩S 4.(2017朝陽一模)在“用油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)配置好油酸酒精溶液,并測(cè)出一滴油酸酒精溶液中所含純油酸

5、的體積為V,之后又進(jìn)行了下列操作,其中錯(cuò)誤的一項(xiàng)是　　　;其余正確操作的合理順序是　　　　　。? A.將一滴純油酸滴到水面上,讓它在水面上自由地?cái)U(kuò)散為油酸膜 B.將一滴油酸酒精溶液滴到水面上,讓它在水面上自由地?cái)U(kuò)散為油酸膜 C.向淺水盤中倒入約2 cm深的水,將痱子粉均勻地撒在水面上 D.將畫有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上計(jì)算出油酸膜的面積S,再根據(jù)d=VS估算出油酸分子的直徑 E.將玻璃板蓋到淺水盤上,用彩筆將油酸膜的輪廓畫在玻璃板上 答案　A　CBED 解析　“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中,必須使用油酸酒精溶液,因?yàn)橐坏渭冇退崴肿觽€(gè)數(shù)太多,形成的油膜將極大,故A

6、是錯(cuò)誤的。 B組　綜合提能 1.(1)在做“用油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)時(shí),已經(jīng)準(zhǔn)備的器材有:油酸酒精溶液、滴管、淺盤和水、玻璃板、彩筆,要完成本實(shí)驗(yàn),還欠缺的器材有　。? (2)在用油膜法粗測(cè)分子直徑的實(shí)驗(yàn)中,在哪些方面做了理想化的假設(shè):　;? 實(shí)驗(yàn)中滴在水面的是油酸酒精溶液而不是純油酸,且通常只滴一滴,這是因?yàn)椤?? 在將油酸酒精溶液滴向水面前,要先在水面上均勻撒些痱子粉,這樣做是為了　　　　　　　　。? (3)下圖反映“用油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)中的4個(gè)步驟,將它們按操作先后順序排列應(yīng)是　　　　(用符號(hào)表示)。? (4)在做“用油膜法估測(cè)分子大小”的實(shí)驗(yàn)中,

7、已知實(shí)驗(yàn)室中使用的油酸酒精溶液的體積濃度為A,又用滴管測(cè)得N滴這種油酸酒精溶液的總體積為V,將一滴這種溶液滴在淺盤中的水面上,在玻璃板上描出油膜的邊界線,再把玻璃板放在畫有邊長為a的正方形小格的紙上,如圖所示,測(cè)得油膜占有的小正方形個(gè)數(shù)為x。 ①用以上字母表示油酸分子直徑的大小d=　　　　;? ②從圖中數(shù)得油膜占有的小正方形個(gè)數(shù)為x=　　　　。? 答案　(1)量筒、痱子粉、坐標(biāo)紙、試劑瓶　(2)將油膜看成單分子膜,將油酸分子看做球形,認(rèn)為油酸分子是一個(gè)緊挨一個(gè)的　純油酸粘滯力較大,直接測(cè)量體積時(shí)誤差太大　界定油膜的邊界　(3)dacb　(4)①VANxa2　②110(108~112均

8、正確) 解析　(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求,所缺的器材為量筒、痱子粉、坐標(biāo)紙、試劑瓶。 (2)見答案。 (3)由實(shí)驗(yàn)可知正確操作順序?yàn)閐acb。 (4)①一滴純油酸的體積為AVN,一滴油酸在水面上散開的面積為xa2,則d=VANxa2。 ②由圖中可數(shù)出油膜占有小正方形個(gè)數(shù)約為110個(gè)。 2.油酸酒精溶液的濃度為每1 000 mL油酸酒精溶液中含有油酸0.6 mL,現(xiàn)用滴管向量筒內(nèi)滴加50滴上述溶液,量筒中的溶液體積增加了1 mL,若把一滴這樣的油酸酒精溶液滴入足夠大的盛水的淺盤中,由于酒精溶于水,油酸在水面展開,穩(wěn)定后形成的油酸薄膜的形狀如圖所示。若每一小方格的邊長為25 mm,試問:

9、 (1)這種估測(cè)方法是將每個(gè)油酸分子視為　　　　模型,讓油酸盡可能地在水面上散開,則形成的油膜可視為　　　　油酸薄膜,這層油酸薄膜的厚度可視為油酸分子的　　　　。圖中油酸薄膜的面積為　　　　m2;每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是　　　　m3;根據(jù)上述數(shù)據(jù),估測(cè)出油酸分子的直徑是　　　　m。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)? (2)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過程中,在距水面約2 cm的位置將一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油酸薄膜,實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到,油酸薄膜的面積擴(kuò)張后又收縮了一些,這是為什么呢? 請(qǐng)寫出你分析的原因:　。? 答案　(1)球體　單分子　直徑　4.4×10-2　1.2×10-11　2.7×10-10　(2)見解析 解析　(1)油膜約占70個(gè)小格,面積約為 S=70×25×25×10-6 m2≈4.4×10-2 m2 一滴油酸酒精溶液含有純油酸的體積為 V=150×0.61000×10-6 m3=1.2×10-11 m3 油酸分子的直徑約等于油膜的厚度 d=VS=1.2×10-114.4×10-2 m≈2.7×10-10 m (2)主要有兩個(gè)原因:①水面受下落液滴沖擊,先下陷后又恢復(fù)水平,因此油酸薄膜面積會(huì)先擴(kuò)張后收縮;②油酸酒精溶液中的酒精揮發(fā),使液面收縮。 6