用油膜法估测分子的大小试题及答案-高中物理-云返教育

在科学测量中，人们常常把对微观量的测量转化为对宏观量的测量，用油膜法测分子的直径就是一个典型的例子．
（1）在油膜法测分子直径时，我们需要作两点假设：；　．
（2）现按1：200的比例配制好油酸酒精溶液，然后用滴管取n 滴滴入量筒，记下体积为V．再从量筒中取一滴溶液滴在平静的水面上，扩展成面积为S的单分子油膜，则该油滴的分子直径为　．

答案解析

类型： 解答题 难度系数：中

用单分子油膜法测定液体分子大小时，要求油滴在水面上散开到最大面积，形成_单分子油膜，其理论基础是将分子看作．若油滴体积为V，油膜面积为S，则分子直径约为d=　，一般分子直径的数量级为　 m．已知水的密度是1.0×10³kg/m³，如果忽略水分子间的空隙，试估算一个水分子的体积为　 m³．

答案解析

类型： 解答题 难度系数：中

利用油膜法估测油酸分子直径的大小，实验器材有：浓度为0.05%（体积百分数）的油酸酒精溶液、最小刻度为0.1mL的量筒、盛有适量清水的45×50cm²浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸．下面是实验步骤：
①用滴管将浓度为0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入1mL油酸酒精溶液时的滴数N；
②将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上，用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液，从低处向水面中央一滴一滴地滴入，直到油酸薄膜有足够大的面积又不与器壁接触为止，记下滴入的滴数n；
③将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上；
④将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，算出油酸薄膜的面积S cm²．
请用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子直径的大小（单位：cm）

答案解析

类型： 解答题 难度系数：中

（1）在做用油膜法估测分子大小的实验中，
①在测定分子大小的油膜法实验中，下面的假设与该实验无关的是
A．油膜中分子沿长度方向排列
B．油膜为单层分子且分子都是球形
C．油膜的体积等于分子体积之和
D．分子是一个挨一个排列，间隙忽略
②已知实验室中使用的酒精油酸溶液的体积浓度为A，又用滴管测得每N滴这种酒精油酸的总体积为V，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为a的正方形小格的纸上，测得油膜占有的小正方形个数为X．用以上字母表示油酸分子的大小d=　．
③用油膜法测出分子直径后，要测出阿伏加德罗常数，只需知道油滴的　
A．摩尔质量 B．摩尔体积 C．体积 D．密度
（2）如图所示装置验证碰撞中的动量守恒，A、B两球直径相同，质量分别为m₁、m₂．
①实验中所必须用的测量工具是　、　．
②设入射球、被碰球的质量分别为m₁、m₂，为了减少实验误差，下列说法正确的是　 
A．m₁=m₂Β．m₁＞m₂C．降低碰撞实验器材的高度D．入射小球释放点要适当高一些
③某次实验得出小球的落点情况如图所示，若碰撞中动量守恒，则两小球质量之比m₁：m₂=　．

答案解析

类型： 解答题 难度系数：中

（1）用油膜法估测油酸分子直径的大小．
①现将1滴配置好的油酸溶液滴入盛水的浅盘中，让油膜在水面上尽可能散开，待液面稳定后，在水面上形成油酸的油膜；
②把带有方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描绘出油膜的边界轮廓，形状如图1所示．已知坐标方格边长为L，按要求数出油膜轮廓线包括的方格是n个，则油酸的面积约是　 cm²；

③已知1滴油酸溶液中含纯油酸的体积为V，由以上数据估测出油酸分子的直径为　 cm．
（2）一个定值电阻，其阻值约在40-50Ω之间，现需要测量其阻值．
给出的实验器材有：
电池组E 电动势9V，内阻约为0.5Ω
电压表V 量程0-10V，内阻20KΩ
电流表A₁量程0-50mA，内阻约为20Ω
电流表A₂量程0-300mA，内阻约为4Ω
滑动变阻器R₁，阻值范围0-100Ω，额定电流1A
滑动变阻器R₂，阻值范围0-1700Ω，额定电流0.3A
电键S、导线若干
如图2所示有两种电路可供选择．测量中为了减小测量误差，实验所用电流表应为　（填代号），滑动变阻器应为　（填代号）．实验中应选用图2中　所示电路图．
（3）在验证机械能守恒定律的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，当地的重力加速度为10m/s²，所用重物的质量为1.0kg，实验中得到的一条点迹清晰的纸带，如图3所示．若把第一个点记做O，另选连续的四个点A、B、C、D做为测量点，经测量知道A、B、C、D点到O点的距离分别为62.9cm、70.2cm、77.8cm、85.8cm．根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能的减少量为　 J，动能的增加量为　 J．（计算结果保留两位有效数字）

答案解析

类型： 解答题 难度系数：中

（1）下列叙述中，正确的是
A．物体的温度越高，分子热运动就越剧烈，因此，每个分子的动能也就越大
B．布朗运动就是液体分子的热运动
C．一定质量的理想气体从外界吸收热量，其内能可能不变
D．根据热力学第二定律可知：热量能够从高温物体传到低温物体，但不可能从低温物体传到高温物体
（2）在利用油膜法估测油酸分子的大小的实验中，实验器材有：浓度为0.05%（体积分数）的油酸酒精溶液、最小刻度为0.1mL的量筒、盛有适量清水的45×50cm²浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸，下面是实验步骤，请填写所缺的步骤C：
A．用滴管将浓度为0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入1mL 油酸酒精溶液时的滴数N
B．将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上，用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液，从靠近水面处向水面中央一滴一滴地滴入，直到油酸薄膜有足够大的面积又不与器壁接触为止，记下滴入的滴数n
C．　
D．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，算出油酸薄膜的面积S cm²，请你用已给的和测得的物理量表示出单个油酸分子的直径d=　（单位：cm）

答案解析

类型： 解答题 难度系数：中

在用“油膜法估测分子大小”的实验中，配制的油酸溶液中纯油酸与溶液体积之比为1：500，1mL该溶液可滴250滴，那么一滴溶液的体积是 mL，所以一滴溶液中纯油酸的体积V=　 cm³．若实验中测得的结果如下表所示，则请根据所给数据通过计算填写出表中空白处③、④的数值（结果保留二位有效数字）．
次数1滴油酸溶液形成的
油膜面积S/cm²油酸分子直径d/cmd的平均值/m15331.5×10^-8④24931.6×10^-83563③

答案解析

类型： 解答题 难度系数：中

在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，以下几个主要的操作步骤相应要获得的实验数据是：
a．配制酒精油酸溶液时，必须记录并算出．
b．用滴管取配制好的酒精油酸溶液，然后逐滴滴入量筒中，…．这一步骤是为了测出　．
c．用滴管将配制好的酒精油酸溶液在水面上滴入1滴，待水面上形成的油膜的形状稳定后，…．这一步骤是为了测出　．

答案解析

类型： 解答题 难度系数：中

利用油酸在水面上形成一单分子层的油膜的实验，估测分子直径的大小．实验步骤如下：
（1）将5mL的油酸倒人盛有酒精的玻璃杯中，盖上盖并摇动，使油酸均匀溶解形成油酸酒精溶液，读出该溶液的体积为N（mL）
（2）用滴管将油酸酒精溶液一滴一滴地滴人空量杯中，记下当杯中溶液达到1mL时的总滴数n；
（3）在边长约40cm的浅盘里倒人自来水，深约2cm，将少许石膏粉均匀地轻轻撒在水面上；
（4）用滴管往盘中水面上滴1滴油酸酒精溶液．由于酒精溶于水而油酸不溶于水，于是该滴中的油酸就在水面上散开，形成油酸薄膜；
（5）将平板玻璃放在浅方盘上，待油酸薄膜形状稳定后可认为已形成单分子层油酸膜．用彩笔将该单分子层油酸膜的轮廓画在玻璃板上．
（6）取下玻璃板放在方格纸上，量出该单分子层油酸膜的面积S（cm²）．
在估算油酸分子大小时，可将分子看成球形．用以上实验步骤中的数据和符号表示，油酸分子直径的大小约为d= cm．
（Ⅱ）取一个横截面积是3×10^-2m²的不高的圆筒，筒内装水0.6kg，用来测量射到地面的太阳能，某天中午在太阳光照射2min后，水的温度升高了1℃．水的比热容为4.2×10³J/kg?℃）．
（1）计算在阳光直射下，地球表面每平方米每秒钟获得的能量．
（2）已知射到大气顶层的太阳能只有43%到达地球表面，另外57%被大气吸收和反射而未到达地球表面，太阳表面到地球表面的距离为r=1.5X10¹¹m，试估算出太阳辐射的功率．（此问结果保留二位有效数字）

答案解析

类型： 解答题 难度系数：中

（1）有以下说法：

A．“用油膜法估测分子的大小”实验中油酸分子直径等于纯油酸体积除以相应油酸膜的面积
B．理想气体在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成正比
C．气体分子的平均动能越大，气体的压强就越大
D．物理性质各向同性的一定是非晶体
E．液体的表面张力是由于液体分子间的相互作用引起的
F．控制液面上方饱和汽的体积不变，升高温度，则达到动态平衡后该饱和汽的质量增大，密度增大，压强也增大
G．让一小球沿碗的圆弧型内壁来回滚动，小球的运动是可逆过程其中正确的是．
（2）如图甲所示，用面积为S的活塞在汽缸内封闭着一定质量的空气，活塞上放一砝码，活塞和砝码的总质量为m，现对汽缸缓缓加热使汽缸内的空气温度从T_I升高到T₂，且空气柱的高度增加了△l，已知加热时气体吸收的热量为Q，外界大气压强为p，问此过程中被封闭气体的内能变化了多少？请在下面的图乙的V-T图上大致作出该过程的图象（包括在图象上标出过程的方向）．

答案解析

类型： 解答题 难度系数：中

利用油膜法可粗略测定分子的大小和阿伏加德罗常数．已知油酸的摩尔质量为M，密度为ρ．n滴油酸的总体积为V，一滴油酸所形成的单分子油膜的面积为S．则每个油酸分子的直径d= ；阿伏加德罗常数N_A= ．

答案解析

类型： 填空题 难度系数：中

用油膜法估测油酸分子直径的大小．
①现将1滴配置好的浓度为1/400的油酸水溶液滴入盛水的浅盘中，让油膜在水面上尽可能散开，待液面稳定后，在水面上形成油酸的          油膜：
②把带有方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描绘出油膜的边界轮廓，形状如图所示．已知坐标方格边长为L，按要求数出油膜轮廓线包括的方格是n个，则油酸的面积约是          ；
③测得v₀=l.0毫升油酸溶液能滴出k滴油酸溶液，由以上数据估测出油酸分子的直径的计算式为          （用v₀、n、k、L表示）．

答案解析

类型： 填空题 难度系数：中

体积是V的油酸，滴在水面上，最终扩展成面积为S的单分子油酸薄膜，由此可估算出油酸分子直径的大小是．

答案解析

类型： 填空题 难度系数：中

（1）在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，已经准备的器材有：油酸酒精溶液、滴管、浅盘和水、玻璃板、彩笔和坐标纸，要完成本实验，还欠缺的器材有          ．
（2）已知油酸酒精溶液中，油酸的浓度为0.05%（体积分数），1mL这样的溶液合80滴，现将1滴溶液滴在水面上．这滴溶液中纯油酸的体积是          m³．
（3）用彩笔描绘出的油膜轮廓线后，印在坐标纸上，如图所示．已知坐标纸每一小格的边长为1cm，则油膜的面积为          m²．
（4）根据上面的数据，估算油酸分子的直径是          m（结果取一位有效数字）．

答案解析

类型： 填空题 难度系数：中

在做“用油膜法估测分子大小”的实验时，油酸酒精溶液的浓度为每1000ml，溶液中有纯油酸1ml，用注射器测得1mL上述溶液有200滴，把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，测得油酸膜的近似轮廓如图所示，图中正方形小方格的边长为1cm，则每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 mL，油酸膜的面积是 cm²．根据上述数据，估测出油酸分子的直径是 m．利用单分子油膜法可以粗测分子的大小和阿伏加德罗常数，如果已知体积为V的一滴油在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S，这种油的密度为ρ，摩尔质量为M，则阿伏加德罗常数的表达式为．

答案解析

类型： 填空题 难度系数：中

物体是由分子组成的，分子有一定大小，可用法粗略测定．在测分子直径的实验中，若油酸酒精溶液的浓度是1：300，每1cm³溶液有250滴液滴，而1滴溶液滴在水面上时自由散开的面积为120cm²，则由此可估算出油酸分子的直径约为 m．

答案解析

类型： 填空题 难度系数：中

在“用油膜法测分子的大小”的实验中，如果测得体积为V的一油滴在水面上散开形成单分子油膜的面积为S，则这种油分子的直径为．测量结果表明分子直径的数量级一般为 m．

答案解析

类型： 填空题 难度系数：中

在“用油膜法测分子大小”的实验中，
（1）用油膜法粗测分子直径实验的原理方法是．
A．将油膜分子看成球形 B．不考虑各油分子间的间隙
C．考虑了各油分子间的间隙 D．将油膜分子看成正方体
（2）用滴管将浓度为0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入1mL油酸酒精溶液时的滴数N，将其中一滴滴至水面形成单分子油膜，经测量，油膜的面积为Scm²．由以上数据，可测得油酸分子直径的表达式为 cm．（用题目中的字母和有关物理常量表示）

答案解析

类型： 填空题 难度系数：中

在“油膜法估测分子大小”实验中：将1cm³的油酸溶于酒精，制成300cm³的油酸酒精溶液．已知1cm³溶液有20滴，现取1滴油酸酒精溶液滴到水面上，最后扩展成面积为0.15m²的油膜，由此估算出油酸分子直径为．在该实验中滴入油酸酒精溶液之前，要在水面上均匀的撒上薄薄的一层痱子粉，其作用是：．

答案解析

类型： 填空题 难度系数：中

在用油膜法估测分子的大小的实验中，已知一滴溶液中油酸的体积为V，配制的油酸溶液中，纯油酸与溶液体积之比为1：500，1mL溶液能滴25滴，那么1滴溶液的体积是 mL，所以1滴溶液中油酸体积V= cm³．

答案解析

类型： 填空题 难度系数：中

用油膜法估测分子的大小试题及答案-高中物理-云返教育

高中物理用油膜法估测分子的大小分页列表