1.2科学测量：用油膜法估测油酸分子的大小基础巩固练习（Word版含答案）

1.2科学测量：用油膜法估测油酸分子的大小基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第三册
一、选择题（共15题）
1．在“用油膜法估测分子大小”的实验中，配制好适当比例的油酸酒精溶液，用注射器和量筒测得1mL含上述溶液50滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开，测出油膜的面积，便可算出油酸分子的直径。某同学计算出的油酸分子的直径结果明显偏大，可能的原因是（　　）
A．油酸未完全散开
B．油酸中含有大量酒精
C．计算油膜面积时将所有不足一格的方格均记为了一格
D．求每滴溶液中纯油酸的体积时，1mL溶液的滴数多记了几滴
2．下列说法正确的是（　　）
A．气体温度升高，则每个气体分子的动能都将变大
B．分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小
C．一定质量理想气体温度升高，则内能可能增大
D．用油膜法估测分子大小，如果油膜没有充分展开，测出来的分子大小将偏小
3．在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，下列做法不正确的是（　　）
A．用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，若100滴溶液的体积是1 mL，则1滴溶液中含有油酸小于10-2mL
B．往浅盘里倒入适量的水，再将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上
C．用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，同时将玻璃板放在浅盘上，并立即在玻璃板上描下油酸膜的形状
D．将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，计算轮廓范围内正方形的个数，并求得油膜的面积
E．根据1滴油酸酒精溶液中油酸的体积V和油膜面积S就可以算出油膜厚度d=，即油酸分子的直径
4．在“用油膜法估测分子大小”的实验中，能将油膜的厚度近似认为等于油酸分子的直径，下列措施可行的是(　　)
A．把痱子粉均匀地撒在水面上，测出其面积
B．取油酸一滴，滴在撒有均匀痱子粉的水面上形成面积尽可能大的油膜
C．取油酸酒精溶液一滴，滴在撒有均匀痱子粉的水面上形成面积尽可能大的油膜
D．把油酸酒精溶液滴在撒有均匀痱子粉的水面上后，要立即描绘油酸在水面上的轮廓
5．为了尽可能准确地估测出油膜分子的大小，下列哪些措施是可行的（　　）
A．油酸浓度适当大一些 B．油酸浓度适当小一些
C．油酸扩散后立即绘出轮廓图 D．油酸放置较长时间后再进行实验
6．在“用油膜法估测分子的大小”实验中，实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是(　　)
A．可使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓
B．对油酸溶液起到稀释作用
C．有助于测量一滴油酸的体积
D．有助于油酸的颜色更透明便于识别
7．在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，将一滴油酸酒精溶液滴入事先撒有均匀痱子粉的水槽中，待油膜充分散开后，在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图所示。坐标纸上正方形小方格的边长为10mm，已知油酸酒精溶液中油酸浓度为0.2%，400滴油酸酒精溶液滴入量筒后的体积是1.2mL，则油酸分子的直径为（　　） m。（结果均保留两位有效数字）
A．7.3×10-10 B．7.4×10-10 C．7.5×10-10 D．7.6×10-10
8．做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时，四个同学都发生了一个操作错误，导致最后所测分子直径的偏大的是（　　）
A．甲同学在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，导致油酸酒精溶液旳实际浓度比计算值小了
B．乙同学用注射器测得58滴油酸酒精的溶液为1mL，不小心错记录为59滴
C．丙同学在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射器取一溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针管比原来的粗
D．丁同学计算油膜面积时，把凡是半格左右的油膜都算成了一格
9．在用油膜法估测分子大小的实验中，已知识纯油酸的摩尔质量为M，密度为ρ，一滴油酸溶液中含纯油酸的质量为m，一滴油酸溶液滴在水面上扩散后形成的纯油酸油膜最大面积为S，阿伏伽德罗常数为NA．以上各量均采用国际单位制，对于油酸分子的直径和分子数量有如下判断，其中正确的是（ ）
①油酸分子直径d= ②油酸分子直径d=
③一滴油酸溶液中所含油酸分子数n=
④一滴油酸溶液中所含油酸分子数n=
A．①和③ B．①和④ C．②和④ D．②和③
10．在做“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6mL。用注射器测得1mL上述溶液中有液滴50滴。把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图所示。坐标纸中正方形方格的边长为20mm。则根据上述数据估测出油酸分子的直径是（　　）
A．1×10-9m B．2×10-10m C．5.5×10-10m D．8×10-11m
11．2021年4月29日，长征五号B遥二运载火箭搭载空间站天和核心舱发射成功。下列“学生实验”能在空间站重演的是（　　）
A．用DIS研究加速度和质量的关系 B．用DIS研究机械能守恒定律
C．研究共点力的合成 D．用单分子油膜估测分子的大小
12．关于分子动理论，下列说法正确的是（　　）
A．相同质量的水和冰在0℃时，分子平均动能一定相等
B．若仅知道氦气的摩尔体积和阿伏加德罗常数，就能算出氦气分子的体积
C．当分子间的作用力表现为斥力时，分子间的距离越小，分子势能越小
D．用“油膜法”估测分子直径时，滴在水面的油酸酒精溶液体积为V，铺开的油膜面积为S，则可估算出油酸分子的直径为
13．在“用油膜法估测分子的大小”实验中所用的油酸酒精溶液为每1000mL溶液中有纯油酸0.6mL。用注射器测得1mL上述溶液为80滴，把1滴该溶 液滴入盛水的浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开，测得油膜的轮廓形状如图所示。图中每个小正方形方格的边长均为1cm，下列说法不正确的是（　　）
A．实验时将油酸分子看成球体
B．实验时不考虑各油酸分子间的间隙
C．使用油酸酒精溶液的目的是让油酸在水面上形成单层分子油膜
D．该实验测出油酸分子的直径约是6.5×10－8m
14．对热现象的认识和应用，下列说法正确的是（　　）
A．晶体的导热性能一定是各向异性
B．空气相对湿度越大时，暴露在空气中的水蒸发的越慢
C．要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，可在高温条件下利用分子的布朗运动来完成
D．“油膜法估测分子大小”的实验中，估算油酸分子直径用的是油酸酒精溶液的体积除以油膜的面积
15．下列哪一组物理量，可以估算出一团气体中分子间的平均距离
A．该气体的密度、体积和摩尔质量
B．阿伏伽德罗常数、该气体的摩尔质量和质量
C．阿伏伽德罗常数、该气体的摩尔质量和密度
D．阿伏伽德罗常数、该气体的质量和体积
二、填空题（共4题）
16．(1)在“用油膜法估测分子大小”的实验中，用移液管量取0.25mL油酸，倒入标注250mL的容量瓶中，再加入酒精后得到250mL的溶液．然后用滴管吸取这种溶液，向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的液面达到量筒中1mL 的刻度，再用滴管取配好的油酸溶液，向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜稳定后，放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜，如图所示．坐标格的正方形大小为2cm×2cm．由图可以估算出油膜的面积是________cm2（保留2位有效数字)，由此估算出油酸分子的直径是_________m（保留1位有效数字）.
(2)如图，一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置．玻璃管的下部封有长l1=25.0cm的空气柱，中间有一段长l2=25.0cm的水银柱，上部空气柱的长度l3=50.0cm．已知大气压强为p0=75.0cmHg．现将一活塞（图中未画出）从玻璃管开口处缓慢往下推，使管下部空气柱长度变为l1'=20.0cm.假设活塞下推过程中没有漏气，不计活塞的厚度．求活塞下推的距离______．
17．在“用油膜法估测分子大小”实验中，油酸酒精溶液浓度为A，记下N滴溶液总体积为V，则一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V油酸=____；在透明方格纸板上数得一滴油酸酒精溶液形成的油膜占有的正方形小格个数为X，已知小格的边长为a，则油酸分子直径D=____．
18．在用油膜法粗测分子直径的实验中，将1cm3的油酸溶于酒精，制成300cm3的油酸酒精溶液，测得1cm3的油酸酒精溶液有50滴。现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13m2由此估算出油酸分子的直径为________m（结果保留1位有效数字）。
19．测量分子大小的方法有很多,如油膜法、显微法
(1)在“用油膜法估测分子大小”的实验中,用移液管量取0.25mL油酸,倒入标注250mL的溶液．然后用滴管吸取这种溶液向小量筒中滴入100滴溶液,溶液的液面达到量筒中1mL的刻度,再用滴管取配好的油酸溶液,向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴入2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜待薄膜稳定后,放在带有正方形坐标格的玻璃板下勾画出油膜边框，如图所示．坐标格的正方形大小为2cm×2cm．由图可以估算出油膜的面积是____________cm2,由此估算出油酸分子的直径是______m．(保留一位有效数字)
(2)根据查找资料,得知油酸分子的直径为4.6×10-10m,则造成实验结果偏差的原因可能是______________
A．痱子粉撒得过多
B．勾画油膜边框时面积圈大了
C．计算每滴油酸酒精溶液的体积时,1mL的溶液的滴数多记了几滴
D．在滴入量筒之前,配置的溶液在空气中搁置了较长时间
(3)如图是用扫描隧道显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片．这个量子围栏是由48个铁原子在铜的表面排列成直径为1.43×10-8m的圆周而组成的．由此可以估算出铁原子的直径约为______m．(保留两位有效数字)
三、综合题（共4题）
20．在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，已知配制的油酸酒精溶液纯油酸与溶液体积之比为。测出此溶液有25滴，在三次实验中分别取其中一滴在水面上自由扩展后形成的油膜面积S见下表。试完成表格并算出测量结果，看看测量结果与公认的油酸分子大小的数量级是否一致。
次数 d的平均值/m
1 0.533
2 0.493
3 0.563
21．某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”实验前，查阅数据手册得知：油酸的摩尔质量，密度。若100滴油酸的体积为1mL，则一滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是多少？（取，球的体积V与直径D的关系为，结果保留一位有效数字）
22．在标准状况下，体积为V的水蒸气可视为理想气体，已知水蒸气的密度为，阿伏伽德罗常数为，水的摩尔质量为M，水分子的直径为d．
（1）计算体积为V的水蒸气含有的分子数；
（2）估算体积为V的水蒸气完全变成液态水时，液态水的体积将液态水分子看成球形，忽略液态水分子间的间隙．
23．在做“用油膜法估测分子大小”的实验中，油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液中有纯油酸5mL，用注射器测得1 mL上述溶液中有液滴52滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把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20mm。请根据上述数据及信息进行估算（结果均保留1位有效数字）。
（1）油膜的面积S；
（2）每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V；
（3）油酸分子的直径d。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
2．B
3．C
4．C
5．B
6．B
7．C
8．A
9．C
10．C
11．C
12．A
13．D
14．B
15．C
16． 2.6×102 8×10-10 17.5cm
17．
18．5×10-1
19． ； ； AD；
20．1.5×10-10m；1.6×10-10m；1.4×10-10m；其平均值为1.5×10-10m；这与公认值的数量级相吻合。
21．1×102m2
22．（1）；（2）．
23．（1）2×10-2m2；（2）1×10-11m3；（3）5×10-10m
答案第1页，共2页