2022年高考物理实验提升特训专题15 热学实验（原卷版）

2022年高考物理实验提升特训专题专题15热学实验1．（1）在做“用油膜法估测分子的大小”实验时，已经准备的器材有：油酸酒精溶液、滴管、玻璃板、彩笔、浅盘和水，要完成本实验，还欠缺的器材有________。（2）在用油膜法粗测分子直径的实验中，在哪些方面做了理想化的假设：_______；实验中滴在水面的是酒精油酸溶液而不是纯油酸，这是因为______；在将酒精油酸溶液滴向水面前，要先在水面上均匀撒些痱子粉，这样做是为了________。（3）下面4个图反映“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）。（4）在做用油膜法估测分子大小的实验中，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（如图所示）测得油膜占有的小正方形个数为X。①用以上字母表示油酸分子的大小d＝__________。 ②从图中数得油膜占有的小正方形个数为X＝________。2．在粗测油酸分子大小的实验中，具体操作如下：①取油酸注入250mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到200mL的刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸的酒精溶液；②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒达到为止，恰好共滴了100滴；③在边长约40cm的浅水盘内注入约2cm深的水，将细石膏粉均匀地撒在水面上，再用滴管吸取油酸的酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，酒精挥发后，油酸在水面上尽可能地散开，形成一层油膜，膜上没有石膏粉，可以清楚地看出油膜轮廓；④待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上绘出油酸膜的形状；⑤如图所示，将画有油酸膜形状的玻璃板放在边长为的方格纸上。（1）根据实验操作中的数据可知一滴油酸酒精溶液中所含的油酸为_____m3，油膜面积为_____m2，求得的油膜分子直径为_____m（此空结果取1位有效数字）。（2）若阿伏加德罗常数为NA（mol-1），油酸的摩尔质量为M（kg/mol），油酸的密度为ρ（kg/m3），则下列说法正确的是_____。A．1kg油酸所含分子数为B．1m3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（3）某同学实验中最终得到的油酸分子直径和大多数同学的比较，数据偏大，对出现这种结果的原因，下列说法中可能正确的是_____。A．错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算B．计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理C．画油膜轮廓时，没等轮廓稳定下来就立刻画好D．水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开3．在“用油膜法估测分子大小”的实验中(1)本实验中做了三点理想化假设，①将油酸分子视为球形；②_________________；③___________________；(2)需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是_____________________；(3)某同学进行了如下操作：①在浅盘内盛一定量的水，滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定；②在量筒中滴入一滴油酸酒精溶液，测出它的体积；③在浅盘上覆盖透明玻璃，油膜稳定后描出油膜形状，再用方格纸测量油膜面积；④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；⑤用一滴油酸酒精溶液的体积除以油膜面积，得到油酸分子直径。A．上述步骤中有错误或疏漏的是：___________________________；B．上述步骤的正确顺序是：__________________；（均填写序号）(4)配制好浓度为0.06%的油酸酒精溶液（单位体积溶液中含有纯油酸的体积），1 mL上述溶液用注射器刚好滴75滴；形成油酸薄膜，下图为油膜稳定后的形状，每个正方形小方格的边长为10mm。下列有关该实验说法正确的有（____）A．油膜的面积为100mm2B．一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为8.0×10－6mLC．油酸分子的直径约为7.4×10－9mD．油酸未完全散开，会使计算结果比实际值偏小4．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为___________。(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：A．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B．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C．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D．向浅盘中倒入约2cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上以上操作的合理顺序是___________（填字母代号）。　 (3)若实验时痱子粉撒的太厚，则所测的分子直径会___________（选填“偏大”或“偏小”）。(4)本实验中油膜的形成是分子力的作用效果。图甲为分子力F随分子间距r的变化图线，图乙为某同学参照图甲所做的分子势能Ep随分子间距r的变化图线。请你对图乙的合理性做出分析，填在下面表格相应的位置中。指出合理或不合理之处并简述理由合理之处___________________________不合理之处___________________________5．（1）在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，实验的简要步骤如下： A．配置油酸酒精溶液：将油酸和酒精按体积比配制好，然后把油酸酒精溶液一滴一滴滴入量筒中，算出一滴油酸酒精溶液的体积B．把带有小方格的塑料板放在浅盘上，然后将油酸膜的形态用彩笔画在塑料板上，数出薄膜所占格数，根据小方格个数估算出油膜面积C．向浅盘中倒入一定量的水，在水面均匀地撒入滑石粉（或痱子粉）D．把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，直至薄膜形态稳定E．计算出油膜的厚度请将上述实验步骤按合理的顺序排列__________________（2）在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中有纯油酸5mL．用注射器测得1mL上述溶液有液滴100滴．把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待稳定后，将玻璃板放在浅盘上描出油膜轮廓，再将玻璃板放在坐标纸上，其形状如图所示，坐标纸中正方形小方格的边长为1cm．则：①油膜的面积约为_________cm2(保留两位有效数字)．②每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________cm3③根据上述数据，估算出油酸分子的直径d＝_________m(保留一位有效数字)．（3）实验中水槽所撒痱子粉太厚会导致测量结果______（选填“偏大”或“偏小”）．6．如图甲是“用DIS研究在温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”的实验装置。主要步骤如下： ①将压强传感器调零；②在活塞上均匀涂抹润滑油，把活塞移至注射器满刻度处；③逐一连接注射器、压强传感器、数据采集器、计算机；④推动活塞，记录多组注射器内气体的体积V，以及相应的压强传感器示数p。（1）实验操作中，活塞上均匀涂抹润滑油，主要目的是为了___________；（2）为了保持封闭气体的温度恒定，下列措施可行的是___________；A．注射器必须固定在竖直平面内B．用手握注射器推拉活塞C．缓慢推动活塞（3）测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后，为直观反映压强与体积之间的关系，若以p为纵坐标，则应以_________为横坐标在坐标系中描点作图；小明所在的小组不断压缩气体，由测得数据发现发现图线的上端出现了一小段弯曲，产生这一现象的可能原因是：_______（答一种即可）。（4）另一小组实验时缓慢推动活塞，记录4组注射器上的刻度数值V，以及相应的压强传感器示数p。在采集第5组数据时，压强传感器的软管脱落，重新接上后继续实验，又采集了4组数据，其余操作无误。该小组绘出的关系图像应是____________。A．B．C．D． 7．利用图装置验证气体等温变化实验规律，用一个带两根细管的橡皮塞塞紧烧瓶的瓶口，压强传感器通过其中一根不带阀门的细管连通烧瓶中的空气，另一根带阀门的细管连通注射器。开始时阀门处于关闭状态，注射器针筒的最大刻度线到阀门之间充满了水。实验时打开阀门，缓慢推动注射器活塞向烧瓶内注入水。根据注射器刻度记录注入水的体积V，同时记录对应气体的压强p值，得到多组实验数据。利用图像法处理数据得到甲图。（1）甲图中的纵坐标为___________（填“V”或“”），利用甲图中的数据可得烧瓶的体积为___________；（2）通过对实验装置的不断完善，可准确测出气体的体积V'，做出p—V'图像如图乙，图线在V1、V2之间所围的面积的物理意义是___________；（3）某同学在处理数据时发现pV'乘积随压强p增大而变小，导致这个现象的原因是___________。8．某同学利用如图所示的装置，来测定一颗形状不规则的石子的体积，图（a）中A为压强传感器，A与计算机相连，可以直接读出注射器内封闭气体的压强，注射器与传感器A之间的软管内气体的体积不能忽略。 （1）将石子装进注射器，通过推、拉活塞改变封闭气体的体积和压强。操作中，为了减小误差请写出两种减小误差的方法___________；若实验过程中不慎将活塞拔出针筒，则必须废除之前获得的数据，重做实验，这是为了________。（2）实验中通过活塞所在刻度读取了多组气体体积V及对应压强p，为了在坐标系中获得直线图像，应取y轴、x轴分别为_________（选填“V、”或“p、”）（3）选择合适的坐标后，该同学通过描点作图，得到直线的函数图像如图（b）所示，若已知传感器和注射器连接处的软管容积为，则这颗石子的体积为__________。（4）若该同学整个过程操作正确，则随着V的减小，p、V乘积会________（填“变大”、“不变”或“变小”）。【答案】在活塞周围涂上润滑油；不能用手握住注射器封闭气体的部分保持封闭气体质量不变、变小9．某同学用研究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系，实验装置如图1所示，实验中通过注射器示数读出气体体积V，用气压传感器记录气体压强p，研究气体压强和体积的关系。（1）关于本实验过程中的说法正确的是（______）A．推拉活塞时，为了读数准确，动作要快B．推拉活塞时，为了稳定，手要握住注射器筒C．压强传感器与注射器之间的软管脱落后，应立即重新接上，继续实验并记录数据 D．活塞和针筒之间的摩擦并不影响压强的测量（2）某同学在做实验时，按实验要求组装好实验装置，然后按实验要求推动活塞，使注射嚣内空气体积发生变化，实验数据如下表所示，请在图2中做出V与的关系图像。（________）序号1181.0380.9632161.1600.8623141.3110.7634121.5120.6625101.7840.560682.1780.459762.7930.358 （3）本实验中，可以由V与的关系图像验证气体等温变化时p与V关系，其依据是V与成___________（选填“正比”或“反比”）（4）由于在实验中未考虑软管中气体的体积，实验结果有一定的误差，此误差属于___________（选填“系统误差”或“偶然误差"）（5）由图像可以求得软管中气体的体积为___________（保留2位有效数字）10．用研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图所示，实验步骤如下：①把注射器活塞移至注射器中间位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接；②移动活塞，记录注射器的刻度值V，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p； ③用图图像处理实验数据。现有三个实验小组分别操作实验，根据实验数据得到图像分别为图中①②③所示的图，分析可能的原因是：①组实验图像的原因：________②组实验图像的原因：________③组实验图像的原因：________A．实验中，用手握住注射器，造成气体温度升高B．实验中，封闭在注射器内气体的质量太大C．实验中，气体压强测量值小于实际值D．实验中，没有给活塞抹油而造成漏气E.实验中，推拉活塞时，动作过快。F.实验中，压强传感器与注射器之间的软管封闭不严。G.实验中，外界大气压强发生了变化。H.实验中，没有考虑注射器前端空间引起的误差。