1.2科学测量：用油漠法估测油酸分子的大小同步练习（含解析）2023——2024学年高物理鲁科版（2019）选择性必修第三册

1.2科学测量：用油漠法估测油酸分子的大小同步练习
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．某同学在做“用油膜法估测油酸分子大小”的实验时，下列操作使实验结果偏小的是（　　）
A．直接使用了纯油酸
B．撒的痱子粉过多，导致油酸未能完全散开
C．求每滴溶液体积时，的溶液的滴数多计了10滴
D．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
2．某兴趣小组在做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时，将配制好的油酸酒精溶液滴入撒好痱子粉的水盘，下列说法正确的是（　　）
A．滴入油酸酒精溶液时，滴管下端应远离水面
B．为清晰显示油膜的边界，应滴入油酸酒精溶液后再撒上痱子粉
C．滴入油酸酒精溶液后，出现如图所示的图样是因为痱子粉撒得太少太薄
D．配制好的油酸酒精溶液放置太久，会导致分子直径测量值偏小
3．实验对检验物理规律至关重要，物理实验的方法多种多样，下列实验用到的方法分析正确的是（ ）
A．用图甲所示装置，探究加速度与力、质量的关系主要用到了理想实验法
B．用图乙所示装置，探究向心力大小的相关因素主要用到了等效法
C．用图丙所示装置，测量重力加速度主要用到了极限法
D．如图丁所示水面上单分子油膜的示意图，测量分子直径主要用了累积测量法和估测法
4．下列四个实验说法正确的是（ ）
A．图A是显微镜下观察布朗运动，间隔相等时间颗粒运动位置连线图，连线表示颗粒的运动轨迹
B．图B是油膜法测量分子直径，若痱子粉撒的太厚，测量的分子直径偏大
C．图C测量玻璃砖折射率实验，玻璃砖两个界面必须平行
D．图D双缝干涉实验测量某种单色光波长，在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示，改变双缝间的距离后，干涉条纹如图乙所示，图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离改变为原来的2倍
5．在“用油膜法估测分子的大小”的活动中，规范正确操作后，画出如图所示的油膜形状。已知油酸酒精溶液的浓度为η，n滴溶液的体积为V，油膜面积为S，则（ ）
A．油酸分子的大小（直径）为
B．活动中，应先滴一滴油酸酒精溶液后再均匀地撒上适量的爽身粉
C．若爽身粉撒的过厚，会导致分子直径测量值偏大
D．估测油膜面积时，将不足一格都当作一格计入面积，将导致所测分子直径偏大
6．在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，把1滴油酸酒精溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，画出如图所示的油膜形状。已知该溶液浓度为，n滴溶液的体积为V，油膜面积为S，则（　　）

A．油酸分子直径为
B．实验中，应先滴溶液后撒爽身粉
C．n滴该溶液所含纯油酸分子数为
D．计算油膜面积时，将不足一格都当作一格计入面积，将导致所测分子直径偏大
7．在“用油膜法估测分子的大小”实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每溶液中有纯油酸，用注射器测得上述溶液为80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，用彩笔在玻璃板上描出油膜的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，已知坐标中正方形方格的边长为，油膜面积约有118格。则油膜分子直径最接近（　　）
A． B． C． D．
8．在做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时，所用油酸酒精溶液的浓度为η，测得油酸酒精溶液的滴数为n，在水面上滴上一滴油酸酒精溶液，待油膜形状稳定后，将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描下油膜的形状，数出对应的方格个数为；方格的边长为1cm，则（　　）
A．油酸分子的直径为cm
B．油酸分子的直径为cm
C．形成油膜的油酸分子个数为
D．形成油膜的油酸分子个数为
二、多选题
9．在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，下列实验步骤错误的有（　　）
A．用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴入一滴到烧杯中，记下注射器上滴出前后的刻度读数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积
B．在装有水、撒适量痱子粉的浅盘中滴入一滴已配制好的溶液，待薄膜形状稳定
C．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
D．根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格，计算出油膜的面积，将一滴油酸酒精溶液的体积除以面积计算出油酸分子直径的大小
10．在做“用油膜法估测分子的大小”实验时，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），1ml上述溶液用注射器刚好滴75滴；在撒有均匀痱子粉的水面上用注射器滴1滴油酸酒精溶液，水面上形成油酸薄膜，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100cm2
B．一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为8.0×10-6ml
C．油酸分子的直径约为7.4×10-9m
D．为减小误差应将注射器移到水面中央靠近水面处滴入溶液
E．数油膜面积时不慎将几个不足一格的按一格计算，不影响估算结果的数量级
11．以下实验中，说法正确的是（　　）
A．“双缝干涉实验”中，将屏向靠近双缝的方向移动，可增加从目镜中观察到的条纹个数
B．“油膜法实验”中，水面上爽身粉撒的较多，油酸分子的直径测量值偏小
C．“观察光敏电阻特性实验”如图所示，光照增强，电压表示数减小
D．“探究变压器线圈两端的电压与匝数关系实验”中，实际情况是原副线圈测得的电压之比大于匝数之比
12．如图在“用油膜法估测分子的大小”实验中，下列说法正确的是（　　）
A．实验中把适量痱子粉均匀酒在水面上即可，不能太多
B．酒精溶液的作用是使油酸和痱子粉之间形成清唽的边界轮廓
C．实验中的理想化假设是油膜为单层分子且分子是一个挨一个排列的
D．只需要测量油膜面积，即可求出油酸分子直径
E．实验中油酸分子的直径等于纯油酸的体积除以相应油酸膜的面积
三、实验题
13．在“用油膜法估测分子的大小”实验中，小物同学用体积为A的纯油酸配置成体积为B的油酸酒精溶液，用注射器取体积为C的油酸酒精溶液，再把它一滴一滴地全部滴入烧杯，滴数为N。
(1)此后实验操作的正确排序为：____________（用字母符号表示）。
A．描绘油膜轮廓 B．取油酸酒精溶液 C．撒粉 D．滴油酸酒精溶液
(2)把1滴该溶液滴入浅盘里，稳定后测得油酸膜面积为S，估算出油酸分子的直径大小为 （用以上字母表示）；
(3)小物同学的计算结果明显偏大，其原因可能是____________
A．计算油膜面积时所有不足一格的方格全部按满格计数
B．痱子粉末太薄使油酸边界不清，导致油膜面积测量值偏大
C．未等痱子粉完全散开，就在玻璃片上描绘了油膜轮廓
D．用注射器测得1mL溶液有N滴时数成了滴
14．在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：
①往边长约为的浅盘里倒入约深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上
②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定
③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，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小
④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
⑤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，完成下列填空：
(1)上述步骤中，正确的顺序是 。
(2)油酸酒精溶液的浓度为每溶液中有纯油酸，用注射器测得上述溶液有50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，图中约有40个格子，则每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 ，根据上述数据，估测出油酸分子的直径是 （此结果保留三位有效数字）
(3)某学生在“用油膜法估测分子大小”的实验中，计算结果明显偏大，可能是由于________。
A．油酸未完全散开
B．计算油膜面积时，舍去了所有不足1格的方格
C．计算油膜面积时，将所有不足1格的方格记作1格
四、解答题
“保护环境，人人有责。”、“人类与自然互助，文明与环境和谐。”、“打造一方净土，共享一片蓝天”。一句句的保护环境宣传语，告诉我们要保护生态环境、保护大自然，乃至整个地球。如果现在把生态环境都破坏了，那么，未来还会有人类吗？人类，还会有明天吗？为保证环境和生态平衡，在生产活动中严禁污染水源。在某一水库中，一艘快艇正在进行水上训练。
15．在下图中，表示物体做匀变速直线运动的图像是（　　）

A．①② B．②③ C．①③ D．①④
16．快艇在行进时受到与速度平方成正比的阻力，即满足关系：f=kv2。若快艇以速度v匀速飞行时，发动机的功率为P，若快艇以速度nv匀速飞行，发动机的功率为（　　）
A．nP B．2nP C．n2P D．n3P
17．快艇以15m/s的速度匀速行驶，发现前方有障碍物，经0.5s反应后关闭发动机以加速度a1匀减速运动，经5s后速度为10m/s，求：滑行的加速度 m/s2和行进距离 m。
18．快艇匀速行驶，速度为8m/s。油箱突然破裂，柴油迅速流入水中，从漏油开始到船员堵住漏油共用1.5分钟。漏出的油在水面上形成宽约为100m的长方形油层，假设油层是单分子油膜该油层的面积是多少 m2
19．实际漏出油的体积1.44×10-3m3（油分子的直径约为10-10m）则该油层的厚度约为分子直径的多少倍 。
20．在做“用油膜法估测分子的大小”实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液中有纯油酸6 mL。用注射器测得1 mL上述溶液为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，坐标中正方形小方格的边长为20 mm。求：
（1）油酸膜的面积是多少？
（2）每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少？
（3）根据上述数据，估测出油酸分子的直径是多少？
21．某同学设计了如下一个用“油膜法测分子大小”的实验。他配制的油酸酒精溶液的浓度为103mL溶液中有纯油酸1mL，用注射器量得1mL上述油酸酒精溶液中有液滴50滴，将其中的1滴滴入水面撒有痱子粉的浅盘里，待稳定后，形成了清晰的油膜轮廓。然后将一有机玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下了油膜的形状。但他没有坐标纸，就先用游标卡尺测出了该玻璃板的厚度如图甲所示，然后用剪刀剪出了面积等于油膜形状的有机玻璃板，如图乙所示，并用天平称出其质量为0.3kg，已知该有机玻璃板的密度为，请根据以上数据估测：
（1）油膜的实际面积；
（2）油酸分子的直径。
22．某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前，网上查阅数据得知：油酸的摩尔质量，密度，若每油酸酒精溶液中含有纯油酸，用滴管向量筒内滴滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加。已知球的体积与直径的关系为，取。问：（结果均保留一位有效数字）
（1）一个油酸分子的体积约为多少？
（2）一滴上述油酸酒精溶液所能形成的单分子油膜的面积约是多少？
第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
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参考答案：
1．C
【详解】A．估测油酸分子直径大小时，计算公式为
直接用纯油酸，未进行稀释，因为分子量比较大，分子间作用力较大，不容易被水分子分散，不能实现单分子油膜状态，计算时油膜面积按单分子油膜计算，油膜面积S偏小，测量结果偏大，故A错误；
B．油酸未完全散开，油膜面积S偏小，故得到的分子直径将偏大，故B错误；
C．求每滴体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴，由
可知，纯油酸的体积将偏小，则计算得到的分子直径将偏小，故C正确；
D．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，S将偏小，故得到的分子直径将偏大，故D错误。
故选C。
2．D
【详解】A.滴入油酸酒精溶液时，滴管下端应靠近水面，故A错误；
B.为清晰显示油膜的边界，应先撒上痱子粉再滴入油酸酒精溶液，故B错误；
C.由图可知油膜没有充分展开，说明水面上痱子粉撒得太多太厚。故C错误；
D.配制好的油酸酒精溶液放置太久，由于酒精挥发，则油酸酒精溶液的浓度会偏大，则在水面上散开时的面积会偏大，则根据
可知分子直径的测量值偏小。故D正确。
故选D。
3．D
【详解】A．用图甲所示装置，探究加速度与力、质量的关系主要用到了控制变量法，故A错误；
B．用图乙所示装置，探究向心力大小的相关因素主要用到了控制变量法，故B错误；
C．用图丙所示装置，测量重力加速度主要用到了累积法，故C错误；
D．如图丁所示水面上单分子油膜的示意图，测量分子直径主要用了累积测量法和估测法，故D正确。
故选D。
4．B
【详解】A．图中连线是位置间距离，不是颗粒运动轨迹，故A错误；
B．根据可得，若痱子粉晒的太厚，测量的单分子油膜面积偏小，所以测量直径偏大，故B正确；
C．图C测量玻璃砖折射率实验，玻璃砖两个界面可以不平行，故C错误；
D．根据可得条纹间距变为原来两倍，双缝间距应为原来的，故D错误。
故选B。
5．C
【详解】A．一滴溶液中油酸的体积为
油酸分子直径为
故A错误；
B．在水面上先撒上爽身粉，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定，故B错误；
C．若爽身粉撒的过厚，会导致油膜不能充分散开，面积偏小，所以分子直径测量值偏大，故C正确；
D．计算油膜面积时，将不足一格都当作一格计入面积，将导致面积偏大，所测分子直径偏小，故D错误。
故选C。
6．C
【详解】A．一滴溶液中油酸的体积为
①
油酸分子直径为
②
故A错误；
B．在水面上先撒上爽身粉，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定，故B错误；
C．一个油酸分子体积
③n滴该溶液所含纯油酸分子数为
④
联立①②③④得
故C正确；
D．计算油膜面积时，将不足一格都当作一格计入面积，将导致面积偏大，所测分子直径偏小，故D错误。
故选C。
7．A
【详解】油膜面积约有118格，则油膜的面积
1滴溶液中含纯油酸的体积为
油膜分子直径
故选A。
8．B
【详解】AB．根据题意可得，1滴油酸溶液中油酸的体积为
形成的面积为
则油酸分子的直径为
故A错误，B正确；
CD．根据题意可知，每个油酸分子体积为
则形成油膜的油酸分子个数为
故CD错误。
故选B。
9．AD
【详解】A．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油酸酒精溶液的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积，故A错误，满足题意要求；
B．在装有水、撒适量痱子粉的浅盘中滴入一滴已配制好的溶液，待薄膜形状稳定，故B正确，不满足题意要求；
C．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，故C正确，不满足题意要求；
D．根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格，计算出油膜的面积，将一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积除以面积计算出油酸分子直径的大小，故D错误，满足题意要求。
故选AD。
10．BDE
【详解】A．图中每个正方形小方格的面积为
数图中轮廓线所围小方格数为116个（大于半个的算一个，小于半个的舍弃），图中油酸薄膜的面积为
故A错误；
B．一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为
故B正确；
C．由
可得油酸分子的直径约为
故C错误；
D．为了减小误差应将注射器移到水面中央靠近水面处滴入溶液，故D正确；
E．数油膜面积时不慎将几个不足一格的按照一格计算，不影响估算结果的数量级，故E正确。
故BDE。
11．ACD
【详解】A．根据双缝干涉条纹间距公式
“双缝干涉实验”中，将屏向靠近双缝的方向移动，双缝干涉条纹间距减小，从目镜中观察到的条纹个数增加，故A正确；
B．“油膜法实验”中，水面上爽身粉撒的较多，油酸未完全散开，油酸分子层的测量面积偏小，油酸分子的直径测量值偏大，故B错误；
C．“观察光敏电阻特性实验”如图所示，光照增强，光敏电阻阻值减小，电路总电阻减小，总电流增大，滑动变阻器滑头右侧两端的电压增大，光敏电阻两端的电压减小，电压表示数减小，故C正确；
D．由于变压器漏磁、铁芯发热，“探究变压器线圈两端的电压与匝数关系实验”中，实际情况是原副线圈测得的电压之比大于匝数之比，故D正确。
故选ACD。
12．ACE
【详解】A．为了使油酸分子紧密排列，实验时先将痱子粉均匀洒在水面上，再把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，注意适量痱子粉均匀洒在水面上即可，不能太多，故A正确；
B．实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是尽可能地减小滴入水面的油酸的含量，它不能使边界清晰，故B错误；
C．该实验中的理想化假设是油膜为单层分子且都是球形，分子是一个挨一个排列，它们间的间隙可忽略，故C正确；
D．油膜为单分子紧密排列的，因此单分子油膜的厚度被认为是油酸分子的直径，但要想测出直径需要再测量油酸的体积，故D错误；
E．实验中油酸分子的直径等于纯油酸的体积除以相应油酸膜的面积，单分子油膜的厚度被认为是油酸分子的直径，故E正确。
故选ACE。
13．(1)CBDA
(2)
(3)CD
【详解】（1）“油膜法估测分子大小”实验中先把痱子粉均匀撒到水面上，再用注射器取一定的溶液，然后滴到水中，再盖上玻璃盖，用笔在玻璃上描出油酸的轮廓，把坐标纸铺在玻璃上，故顺序为CBDA。
（2）体积为C的油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为
一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为
所以油酸分子的直径大小为
（3）A．油膜面积测量值偏大，由上式可知d的测量值偏小，故A错误；
B．痱子粉末太薄使油酸边界不清，导致油膜面积测量值偏大，d的测量值偏小，故B错误；
C．未等痱子粉完全散开，就在玻璃片上描绘了油膜轮廓，导致油膜面积测量值偏小，d的测量值偏大，故C正确；
D．求每滴的体积时，溶液有N滴时数成了（N-1）滴，则体积偏大，d的测量值偏大，故D正确。
故选CD。
14．(1)④①②⑤③
(2)
(3)AB
【详解】（1）“用油膜法估测分子的大小”实验的步骤为：配制油酸酒精溶液→测定一滴油酸酒精溶液的体积④→准备浅水盘①→形成油膜②→描绘油膜边缘⑤→测量油膜面积，计算分子直径③。
（2）[1]每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为
[2]油酸膜的面积约为
把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，则油酸分子直径为
（3）A．油酸未完全散开，S偏小，测量直径偏大，A正确；
B．计算油膜面积时，舍去了所有不足1格的方格，S偏小，测量直径偏大，B正确；
C．计算油膜面积时，将所有不足1格的方格记作1格，S偏大，测量直径偏小，C错误。
故选AB。
15．C 16．D 17． 70 18． 19．200
【解析】15．根据图像的斜率表示加速度，图像的斜率表示速度。
①图表示物体做匀变速直线运动；
②图表示物体做匀速直线运动；
③图表示物体做匀变速直线运动；
④图表示物体做加速度变小的加速直线运动；
所以表示物体做匀变速直线运动的图像是①③。
故选C。
16．由题可知若快艇以速度v匀速飞行时，发动机的功率为P，有
所以当快艇以速度nv匀速飞行，发动机的功率为P1，有
故选D。
17．[1]由加速度定义式有快艇滑行的加速度为
[2]由运动学公式有快艇减速行进距离为
快艇在反应时间行进距离为
所以快艇行进距离为
18．1.5分钟为90s，假设油层是单分子油膜即该油层的面积是
19．该油层的厚度为
所以则该油层的厚度约为分子直径的200倍。
20．（1）2.32×10-2m2；（2）1.2×10-5 mL；（3）5×10-10 m
【详解】（1）轮廓包围方格约为58个，则油膜的面积
S=58×(2×10-2)2 m2=2.32×10-2m2
（2）每滴溶液中含有纯油酸的体积
（3）油酸分子直径
21．（1）4×10-2m2；（2）5×10-10m
【详解】（1）由图甲读出有机玻璃板的厚度为
油膜的实际面积为
（2）根据题意可得一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为
则油酸分子直径为
22．（1）；（2）
【详解】（1）一个油酸分子的体积约为
（2）由球的体积与直径的关系
可得分子直径为
一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积为
故一滴油酸酒精溶液所能形成的单分子油膜的面积为
联立解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页