第50讲 热学实验（专项训练）（安徽专用）（教师版）

第50讲热学实验目录01课标达标练TOC\o"1-2"\h\u 1题型01油膜法原理与操作 2题型02油膜法数据处理与误差分析 5题型03气体实验基本原理与操作 7题型04气体实验数据处理与误差分析 902核心突破练 1203真题溯源练 15

01油膜法原理与操作1.（1）如图1反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的4个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是（用符号表示）；（2）在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，将油酸溶于酒精，其浓度为每1000mL溶液中有0.6mL油酸。用注射器测得1mL上述溶液有75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，画出油膜的形状。如图2所示，坐标纸中正方形方格的边长为1cm，试求：①油酸膜的面积是cm2：②每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是，③按以上实验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）若阿伏加德罗常数为NA，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．1kg油酸所含有分子数为B．油酸所含分子数为C．1个油酸分子的质量为

D．油酸分子的直径约为【答案】bcadB【详解】（1）[1]用“用油膜法估测分子的大小”的实验步骤为：配制油酸酒精溶液→测定一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积→准备浅水盘→形成油膜→描绘油膜边缘→测量油膜面积→计算分子直径。因此操作先后顺序排列应是bcad。（2）①[2]图中油膜中大约有个小方格，则油酸膜的面积为②[3]每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为③[4]油酸分子的直径为（3）[5]A．1kg油酸所含有分子数为故A错误；B．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错误；D．设油酸分子的直径为，则有解得故D错误。故选B。2.（24-25高三下·四川攀枝花·三统）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02油膜法数据处理与误差分析3.（24-25高三下·安徽九师联考·模拟）在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验过程中。（1）单分子油膜：油酸分子式为，它的一个分子可以看成由两部分组成，一部分是，另一部分是，对水有很强的亲和力。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，其中酒精溶于水中，并很快挥发。油酸中一部分冒出水面，而部分留在水中，油酸分子就直立在水面上，形成一个单分子层油膜。（2）配制溶液：将1mL纯油酸配制成2000mL的油酸酒精溶液。（3）测量体积：用量筒测出1mL溶液共有80滴。（4）平静水面：在边长为30~40cm浅盘里倒入2~3cm深清水，待水面稳定后将爽身粉均匀地撒在水面上。（5）滴入溶液：用清洁滴管将配制好的1滴溶液轻轻滴入浅盘中。（6）描线：待油膜散开稳定后，用描线笔描出油膜轮廓。（7）数格，每格边长是0.5cm，油膜轮廓如图所示。①油膜的面积为（结果保留两位有效数字）；②油酸分子的直径约为m（结果保留两位有效数字）；③在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，实验小组测得油酸分子直径的结果明显偏小，原因可能是。A．油酸在水面未完全散开时即描线B．计算油膜面积时把所有不足一格的方格计算在内C．用量筒测出1mL溶液的滴数时，多数了滴数【答案】BC【详解】[1]根据题意可知，油膜所占坐标纸格数约140格，故油膜面积为[2]一滴油酸酒精混合溶液纯油酸的体积为油酸分子的直径约为[3]A．油酸在水面未完全散开时即描线会导致面积S偏小，故直径偏大，A错误；B．计算油膜面积时把所有不足一格的方格计算在内，会导致面积S偏大，故直径偏小，B正确；C．用量筒测出1mL溶液的滴数时，多数了滴数，会导致计算的油酸体积偏小，故直径偏小，C正确。故选BC。4.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。(1)此后，图甲中操作正确的顺序可以是B（用字母符号表示）。(2)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乙所示。图中每个小正方形格的边长为，则油酸薄膜的面积；可估算出油酸分子的直径为（用、、、、表示）。【答案】(1)DAC(2)90a²【详解】（1）实验过程正确操作步骤如下：（1）先用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积，再根据油酸酒精溶液的浓度计算出油酸的体积；（2）往浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上；（3）用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上；（4）待薄膜形状稳定后，将玻璃板平放在浅盘上，将油酸膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上；（5）将画有油酸膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油酸膜的面积，根据油酸的体积和油酸膜的面积计算出油酸分子直径的大小。据此可知，实验步骤的正确操作顺序是BDAC。（2）[1]由图乙可知，油膜轮廓包围方格数约为90个故油酸薄膜的面积为[2]每滴油酸溶液中含有纯油酸的体积为则油酸分子的直径为03气体实验基本原理与操作5．（2025·安徽蚌埠·适应性）图甲为“探究气体等温变化的规律”的实验装置，用细软管将注射器的小孔与压强传感器连接，管内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)实验时，采集多组数据并绘出图乙所示的图像。实验过程中，若气体温度保持不变，对应的图像是曲线；若气体温度逐渐升高，则对应的图像是曲线。（均选填“①”“②”或“③”）(2)某同学用不同质量的同种气体在相同温度条件下完成上述实验，绘制出的图像如图丙，若图线a、b的斜率之比为2∶1，则图线a、b对应的气体质量之比。【答案】(1)③②(2)2∶1【详解】（1）[1]根据玻意耳定律化简可得故实验过程中，若气体温度保持不变，对应的图像是曲线③；[2]根据理想气体状态方程化简可得则若气体温度逐渐升高，图像的斜率逐渐增大，则对应的图像是曲线②。（2）根据化简可得则由题意可知故图线a、b对应的气体质量之比6.（2025·甘肃白银八中·三模）某实验小组使用如图所示装置探究等温条件下一定质量气体的压强与体积的关系。圆筒内通过可移动的柱塞密封一定质量的气体，柱塞下使用细绳悬挂重物，圆筒导热性良好，通过改变重物质量读取多组重物质量m、气体体积V的数值，并通过作图探究两者之间的关系。(1)柱塞处涂抹润滑油的目的是________。（多选）A．增加导热性B．增加气密性C．减小柱塞与圆筒之间的摩擦(2)该实验小组按照规范操作，通过作图探究两者之间的关系，为使图像呈直线，应描绘的是________。A．V-m B． C．(3)该实验小组逐步增大重物质量，得到（2）中的图像的斜率为k、纵截距为b，不考虑柱塞与圆筒间的摩擦，已知柱塞的横截面积为S，当地的重力加速度为g，测得当地的大气压强为，则柱塞的质量为（使用题中所给字母表示）。若当地的大气压强测量值偏小，则测得的柱塞的质量（填“大于”“小于”或“等于”）真实的柱塞的质量。【答案】(1)BC(2)B(3)小于【详解】（1）柱塞处涂抹润滑油的目的是为了密封气体，保证空气柱密闭性良好，同时减小柱塞与圆筒之间的摩擦，故BC正确。（2）设开始时圆筒内气体体积为，有整理得为使图像呈直线，应描绘图像。故选B。（3）[1]由上述分析结合图像的斜率和截距，可得，解得[2]若当地的大气压强测量值偏小，则测得的结果偏小。04气体实验数据处理与误差分析7.学校物理小组的同学们利用如图甲所示的实验装置探究一定质量的气体等压变化规律。注射器竖直固定在铁架台上，其中密封了一定质量的气体，柱塞上固定一重物，被密封的空气柱浸没在烧杯的液体中，液体中放置有温度计（图中未标出）。忽略柱塞与注射器之间的摩擦，通过改变烧杯内液体温度读取多组温度、体积数值，并作体积-温度图像。(1)下列说法正确的是___________（填选项字母）。A．温度计位置应尽量远离空气柱B．柱塞上应涂上润滑油C．每次改变烧杯中液体的温度时，应立即读出空气柱的体积(2)某同学作出体积-热力学温标图像如图乙所示，图像不过原点的原因可能是。(3)保持密封空气柱质量不变，改变重物质量，通过两次实验作出体积-热力学温标图像得到两条直线如图丙所示。若两条直线斜率分别为、，两次重物及柱塞的总质量分别为、，柱塞横截面积为S，重力加速度为g，则大气压强可表示为（使用题中所给字母表示）。【答案】(1)B(2)未考虑橡胶套内注射器细管的气体体积(3)【详解】（1）A．温度计尽量靠近注射器空气柱位置，以免温度计和空气柱存在温差，A项错误；B．柱塞上涂上润滑油减小摩擦增强密封性，B项正确；C．应该等充分热交换后温度计示数才能表示空气柱温度，C项错误。故选B。（2）设橡胶塞内气体体积为，则有即所以图像不过原点的原因是未考虑橡胶塞内注射器细管的气体体积。（3）由（2）知对柱塞及重物受力分析解得8.（24-25高三下·河南豫南高中联盟·5月联考）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。1．在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：A．用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定；B．将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积；C．往浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上；D．将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上；E．根据一滴溶液中纯油酸的体积和油膜的面积计算出油酸分子直径。（1）以上各实验步骤中正确的顺序是（填写步骤前面的字母）。（2）实验中所用的油酸酒精溶液的体积百分比浓度为0.05%，每滴溶液的体积为0.02mL，描出油酸膜边缘轮廓，正确数出约有100个小方格。已知玻璃板上正方形小方格的边长为1cm，则油酸膜的面积约为m2。由以上数据，可估算出油酸分子的直径为m。（3）某同学在该实验中最终得到的油酸分子的直径和其他大多数同学的比较，数据偏大。出现这种结果的原因，可能是。A．计算油酸膜面积时，错将所有不完整的方格作为完整的方格处理B．水面上爽身粉撒的较多，油酸膜没有充分展开C．求每滴溶液体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴【答案】CADBEB【详解】（1）[1]根据实验步骤的合理性顺序应为CADBE（2）[2]油酸膜的面积[3]油酸体积（3）[4]A．计算油酸膜面积时，错将所有不完整的方格作为完整的方格处理，增大了油膜的面积，只能导致分子直径偏小，而实际偏大，故选项A错误；B．水面上爽身粉撒的较多，油酸膜没有充分展开，致使油膜的面积偏小，所以计算分子直径偏大，故选项B正确；C．求每滴溶液体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴，导致一滴油酸体积偏小，导致分子直径计算值偏小，而实际值偏大，故选项C错误。故选B。2.（24-25高三下·安徽师大附中·质检）用图示装置探究玻意耳定律，将一定质量的空气封闭在导热性能良好的注射器内，注射器与压强传感器相连．(1)实验时，为判断气体压强与体积的关系，（填“需要”或“不需要”）测出针筒内空气柱的横截面积；(2)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(3)实验中通过针筒上的刻度读取了多组气体体积V和压强传感器采集的压强p，为了得到一条过原点的直线，应建立（填“V”或“”）图像．【答案】(1)不需要(2)D(3)【详解】（1）因注射器的截面积处处相等，则只需要测出气体的长度即可知道体积关系，则实验时，为判断气体压强与体积的关系不需要测出针筒内空气柱的横截面积；（2）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，选项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，选项B错误；C．用手握住注射器可能或导致气体温度变化，则实验时不能用手握住注射器主管，选项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，选项D正确。故选D。（3）实验中通过针筒上的刻度读取了多组气体体积V和压强传感器采集的压强p，为了得到一条过原点的直线，根据即可知应建立。3.在“油膜法估测分子直径”的实验中，我们通过宏观量的测量间接计算微观量。（1）本实验利用了油酸分子易在水面上形成（选填“单层”或“多层”）分子油膜的特性。若将含有纯油酸体积为V的一滴油酸酒精溶液滴到水面上，形成面积为S的油酸薄膜，则由此可估测油酸分子的直径d=。（2）某同学实验中先取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液，测量并计算一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积后，接着又进行了下列操作：

①向浅盘中倒入约2cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上；②将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地扩展为形状稳定的油酸薄膜；③将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸薄膜的轮廓画在玻璃板上；④将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算油酸薄膜的面积。若图中正方形小方格的边长为2cm，则油酸薄膜的面积为（计算结果保留2位有效数字）。（3）若实验时痱子粉撒得太厚，则所测的分子直径会（选填“偏大”或“偏小”）。【答案】单层偏大【详解】（1）[1]本实验利用了油酸分子易在水面上形成单层分子油膜的特性；[2]油酸分子的直径d=（2）[3]根据图中信息，不足一半的方格舍去，超过一半的当作整体，则小方格的总数为103个，则油膜的面积为S=103×2×2cm2=412cm2=m2（3）[4]实验过程中，若油膜没有完全散开，则油酸溶液在水面上形成的油膜面积偏小，由d=可知，实验测量的油酸分子的直径偏大。1.（2025·广西·高考真题）在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中（

）A．估测油酸分子大小时，油酸分子可以视为球形B．油膜的形状稳定后，油酸分子仍然在做热运动C．计算油膜面积时，忽略所有不完整的小正方形D．与油酸酒精溶液相比，纯油酸更容易在水面形成单分子油膜【答案】AB【详解】A．在油膜法测分子直径的实验中，把油膜看成单分子油膜，且分子紧密排列。由于分子形状复杂，为简化计算，通常将其视为球形模型，油膜的厚度可以近似看成是球形分子的直径，故A正确；B．分子在永不停息地做无规则热运动，与宏