第一章第二节实验：用油膜法估测油酸分子的大小-高二物理人教版(2025)选择性必修第三册课后习题

第一章第二节实验：用油膜法估测油酸分子的大小——高二物理人教版(2025)选择性必修第三册课后习题一、基础识记题（夯实实验基础，巩固核心概念）1.用油膜法估测油酸分子大小的实验中，核心原理是将油酸分子视为________，且认为油酸在水面上形成________油膜，此时油膜的________即为油酸分子的直径（用d表示），其表达式为d=________（用纯油酸体积V和油膜面积S表示）。2.实验中使用油酸酒精溶液而不直接使用纯油酸，其主要目的是________________；配制油酸酒精溶液时，需准确控制油酸与酒精的比例，目的是________________。3.实验中，为了清晰显示油膜的轮廓，需要在水面上均匀撒上________（填实验器材）；待油膜形状稳定后，将________盖在浅盘上，用彩笔描绘出油膜的轮廓。二、实验操作题（规范操作步骤，规避实验误差）4.请按正确的实验顺序，将下列实验步骤的字母序号填写在横线上：________。A.用注射器或滴管将配制好的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时的滴数，计算出一滴油酸酒精溶液的体积B.用浅盘装入约2cm深的水，将痱子粉均匀撒在水面上C.根据油酸酒精溶液的浓度，计算出一滴溶液中纯油酸的体积VD.将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油膜形状稳定后，用玻璃板描绘出油膜轮廓E.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（不足半个舍去，多于半个算一个），计算出油膜面积SF.用公式d=V/S计算油酸分子的直径，多次实验取平均值5.实验操作中，下列做法正确的是（）A.滴入油酸酒精溶液后，立即描绘油膜轮廓B.撒痱子粉时，需均匀覆盖水面，避免局部过厚或过薄C.用注射器滴液时，针尖应紧贴水面，防止溶液飞溅D.描绘油膜轮廓时，玻璃板应与水面平行，避免挤压油膜6.实验中，若某同学在描绘油膜轮廓时，油酸未完全散开，会导致测量的油膜面积S________（填“偏大”“偏小”或“不变”），最终估算的分子直径d________（填“偏大”“偏小”或“不变”），请简要说明原因：________________________________。三、计算题（掌握数据处理，提升计算能力）7.某实验小组配制的油酸酒精溶液中，每1000mL溶液中含有纯油酸1mL。用注射器测得50滴该溶液的体积为1mL，将1滴该溶液滴入盛水的浅盘后，描绘出的油膜轮廓占有的方格数为80个（方格边长为1cm）。求：（1）1滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸体积；（2）油膜的面积；（3）油酸分子的直径（结果保留两位有效数字）。8.另一个实验小组做实验时，将1cm³的油酸溶于酒精中，制成200cm³的油酸酒精溶液，已知1cm³该溶液有50滴。现取1滴溶液滴到水面上，形成的单分子油膜面积为0.2m²，求油酸分子的直径，并判断该结果是否合理（已知油酸分子直径的数量级为10⁻¹⁰m）。四、误差分析与拓展题（深化实验理解，培养探究能力）9.分析下列实验操作会导致估算的油酸分子直径偏大、偏小还是无影响，并说明理由：（1）配制的油酸酒精溶液浓度偏高（即纯油酸占比偏大）；（2）计算油膜面积时，将所有不足半个的方格都计为一个；（3）实验中使用的浅盘直径过小，油膜超出浅盘范围。10.借鉴“用油膜法估测油酸分子大小”的实验设计思路（分割法、理想化模型），解决下列问题：（1）现有一捆粗细均匀的细铁丝，无法直接测量其横截面积，请设计实验方案，写出所需器材和测量步骤；（2）实验室现有电子秤最小只能称量1g，若需称量0.01g的食盐，如何操作？请定量说明步骤。五、参考答案与解析1.球形；单分子层；厚度；V/S解析：实验核心是建立理想化模型，将油酸分子视为球形，且认为其在水面上紧密排列形成单分子层油膜，油膜厚度即分子直径，由体积与面积的比值计算。2.稀释油酸，使油酸能在水面上均匀散开，形成单分子层油膜；准确计算一滴溶液中纯油酸的体积，减小实验误差3.痱子粉（或石膏粉）；玻璃板4.B→A→C→D→E→F解析：实验需先准备水和痱子粉，再测量一滴溶液体积、计算纯油酸体积，接着滴液、描轮廓、算面积，最后计算分子直径。5.BD解析：A项，需待油膜稳定后再描轮廓，否则面积测量不准确；C项，针尖应远离水面，避免挤压油膜，导致油膜变形。6.偏小；偏大；油酸未完全散开，测量的油膜面积小于实际单分子层油膜面积，由d=V/S可知，V不变，S偏小，则d偏大。7.解：（1）油酸酒精溶液的浓度为1/1000，1滴溶液的体积为1mL/50=0.02mL=2×10⁻⁸m³纯油酸体积V=2×10⁻⁸m³×(1/1000)=2×10⁻¹¹m³（2）油膜面积S=80×(1cm×1cm)=80cm²=8×10⁻³m²（3）分子直径d=V/S=2×10⁻¹¹m³/(8×10⁻³m²)=2.5×10⁻⁹m8.解：（1）油酸酒精溶液的浓度为1/200，1滴溶液的体积为1cm³/50=0.02cm³=2×10⁻⁸m³纯油酸体积V=2×10⁻⁸m³×(1/200)=1×10⁻¹⁰m³（2）分子直径d=V/S=1×10⁻¹⁰m³/0.2m²=5×10⁻¹⁰m该结果合理，因为其数量级为10⁻¹⁰m，与油酸分子直径的实际数量级一致。9.（1）偏大；浓度偏高，计算出的纯油酸体积V偏大，由d=V/S可知，S不变，V偏大，则d偏大。（2）偏小；将不足半个的方格计为一个，测量的油膜面积S偏大，由d=V/S可知，V不变，S偏大，则d偏小。（3）偏大；油膜超出浅盘范围，测量的油膜面积S偏小，由d=V/S可知，V不变，S偏小，则d偏大。10.（1）所需器材：刻度尺、天平、细铁丝、铅笔测量步骤：①用天平测出整捆细铁丝的总质量m；②用刻度尺测出整捆细铁丝的总长度L；③查得铁的密度ρ，由V=m/ρ计算出整捆