1、 第第 97 节节 热学热学实验实验 1. 2011年上海卷年上海卷 27（5分）在“用单分子油膜估测分子大小”实验中， 某同学操作步骤如下： 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； 在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积； 在蒸发皿内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定； 在蒸发皿上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积。 改正其中的错误： 若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%，一滴溶液的体积为4.8 10-3mL，其形成的油膜面积为40cm2， 则估测出油酸分子的直径为 m。 答案： （1）在量筒中滴入N滴溶液，在水面先撒上痱子粉。 （2）1.2
2、10 9。 解析：本题考查用油膜法估测分子直径大小的实验。 （1）实验中步骤，通过在量筒中滴入N滴溶 液，测出N滴溶液的体积，再取平均计算出每一滴溶液的体积，这样通过放大方法减小每一滴溶液的体 积的测量误差；步骤中为了让油酸酒精溶液更好地形成单分子油膜，可事先撒上痱子粉。 （2）一滴油 酸酒精溶液中含有的纯油酸的体积等于分子直径与油墨面积的乘积， 即VSD， 得油酸分子直径DV S 4.8 10 3 106 0.10% 40 10 4m1.2 10 9m。 2. 2011 年理综全国卷年理综全国卷 22 （6 分）在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤： 往边长约为40 cm 的
3、浅盘里倒入约2 cm 深的水待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。 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。 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。 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。 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： 上述步骤中，正确的顺序是_。 （填写步骤前面的数字） 将 1 cm3的油酸溶于酒精，制成 300 cm3的油酸酒精溶液；测得 l cm3的油酸酒精溶液有
4、 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 0.13 m2。由此估算出油酸分子的直 径为_m。 （结果保留 l 位有效数字） 答案： （1）； （2）5 1010 解析： （1）依据实验顺序，首先配置混合溶液（） ，然后在浅盘中放水和痱子粉（） ，将一滴溶 液滴入浅盘中（） ，将玻璃板放在浅盘上获取油膜形状（） ，最后用已知边长的坐标纸上的油膜形状 来计算油墨的总面积（） ，故正确的操作顺序为； （2）一滴油酸酒精溶液的体积为：V 1cm3 300cm3 50SD，其中 S0.13cm 2， 故油酸分子直径 DV S 1cm3 300cm3 50 0.13cm25
5、 10 10m。 3.2013 年上海卷年上海卷 29 （7 分）利用如图装置可测量大气压强和容器的容积。步骤如下： 将倒 U 形玻璃管 A 的一端通过橡胶软管与直玻璃管 B 连接，并注入适量的水，另一端插入橡皮 塞，然后塞住烧瓶口，并在 A 上标注此时水面的位置 K；再将一活塞置于 10ml 位置的针筒插入烧瓶， 使活塞缓慢推移至 0 刻度位置；上下移动 B，保持 A 中的水面位于 K 处， 测得此时水面的高度差为 17.1cm。 拔出橡皮塞，将针筒活塞置于 0ml 位置，使烧瓶与大气相通后再次 塞住瓶口；然后将活塞抽拔至 10ml 位置，上下移动 B，使 A 中的水面仍位 于 K，测得此时
6、玻璃管中水面的高度差为 16.8cm。 （玻璃管 A 内气体体积忽 略不计，1.0 103kg/m3，取 g10m/s2） （1）若用 V0表示烧瓶容积，p0表示大气压强，V 示针筒内气体的体 积，p1、p2表示上述步骤、中烧瓶内外气体压强差大小，则步骤、中，气体满足的方程分别 为_、_。 （2）由实验数据得烧瓶容积 V0=_ml，大气压强 p0=_Pa。 （3）（单选题）倒 U 形玻璃管 A 内气体的存在 A仅对容积的测量结果有影响 B仅对压强的测量结果有影响 C对二者的测量结果均有影响 D对二者的测量结果均无影响 答案：（1）p0(V0+ V)=( p0+ p1) V0; p0V0=( p
7、0- p2) (V0+ V); （2）560 9.58 104 （3）A 解析： （1）对于步骤，根据玻意耳定律可得 p0(V0+ V)=( p0+ p1) V0; B A K 对于步骤，根据玻意耳定律可得 p0V0=( p0- p2) (V0+ V)； （2）联立解得 V0 2 12 p pp V=56 10ml=560ml； p0 0 V V p1=56 0.171 1.0 103 10 Pa=9.58 104 Pa。 （3）倒 U 形玻璃管 A 内气体的存在仅对容积的测量结果有影响，选项 A 正确。 4. 2012 年物理上海卷年物理上海卷 28 （6 分）右图为“研究一定质量气体在压强
8、不变的条件下，体积变化与温度变化关系”的实验装置 示意图。粗细均匀的弯曲玻璃管 A 臂插入烧瓶，B 臂与玻璃管 C 下部用橡胶 管连接，C 管开口向上，一定质量的气体被水银封闭于烧瓶内。开始时，B、C 内的水银面等高。 （1）若气体温度升高，为使瓶内气体的压强不变，应将 C 管 _（填：“向上”或“向下”移动，直至_； （2） （单选）实验中多次改变气体温度， 用 t 表示气体升高的摄氏温度，用 h 表示 B 管内水银 面高度的改变量。根据测量数据作出的图线是 （ ） 答案： （1）向下，B、C 两管内水银面等高， （2）A， 解析： （1）为使气体压强不变应使两侧水银面相平，由于温度升高，左
9、侧气体体积膨胀，为使两边 液面相平，需使右侧玻璃管向下移动； （2）由于左侧发生的是等压变化，即 恒量 t sh T V T V 因此 ht 图象是一条过坐标原点的直线，因此 A 选项正确。 5.2015 年年上海上海卷卷 29 （9 分）简易温度计构造如图所示。两内径均匀的竖直玻璃管下端与软管连接， 在管中灌入液体后，将左管上端通过橡皮塞插入玻璃泡。在标准大气压下，调节右管的高度，使左右两 管的液面相平，在左管液面位置标上相应的温度刻度。多次改变温度，重复上 述操作。 （1） （单选题）此温度计的特点是 （A）刻度均匀，刻度值上小下大 （B）刻度均匀，刻度值上大下小 （A） t O h （B
10、） （C） （D） t O h t O h t h O A B C （C）刻度不均匀，刻度值上小下大 （D）刻度不均匀，刻度值上大下小 （2） （多选题）影响这个温度计灵敏度的因素有 （A）液体密度 （B）玻璃泡大小 （C）左管内径粗细 （D）右管内径粗细 （3）若管中液体是水银，当大气压变为 75cmHg 时，用该温度计测得的温度值_（选填“偏 大”或“偏小”） 。为测得准确的温度，在测量时需_ _。 答案： （1）A （2）BC （3）偏大；调整两管液面高度差，使右管液面比左管液面高 1cm，然后读数 解析： （1）玻璃管很细，其中因液面上升而改变气体的体积可以不计，也就是说可以认为气体是一 个等容变化，此时，气体的压强与热力学温度成正比，所以刻度均匀，刻度值上小下大，故选 A。 （2）因为这个温度计要求玻璃泡体积很大，而左玻璃管内径很细，误差才小，所以选 BC。 （3）因为该温度计是在标准大气压下标的刻度，所以当大气压是 75cmHg 时，用该温度计测得的 温度值偏大。为测得准确的温度，在测量时需要调整两管液面高度差，使右管液面比左管液面高 1cm， 也就是 76cmHg（相当于标准大气压） ，然后读数。
