- 实验:用油膜法估测分子的大小
- 共242题
(1)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的浓度为,又用滴管测得每
滴这种酒精油酸的总体积为
,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
的正方形小格的纸上,测得油膜占有的小正方形个数为
(以上物理量的单位均为国际单位).
(i)(3分)用以上字母表示油酸分子直径的大小为 ____________m.
(ii)(3分)若,则从右图中测得油膜占有的面积为
(结果表示为数值形式).
(2)人造卫星绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态,物体对支持面没有压力,所以在这种环境中已无法用天平称量物体的质量。针对这种环境,某兴趣小组通过查阅资料获知,弹簧振子做简谐运动的周期(其中
是振子的质量,
是弹簧的劲度系数).他们设计了一种装置来间接测量物体的质量,如图所示,A是带夹子的金属块,金属块和夹子的总质量为
,B是待测质量的物体(可以被A上的夹子固定)弹簧的劲度系数
未知,但他们有一块秒表.
(i)(6分)请你简要写出测量待测物体质量的方法,测量的物理量用字母表示.
① ;
② .
(ii)(4分)用所测的物理量和已知物理量求待测物体质量的计算式为 .
正确答案
(1)nV/Nma2;86—88(范围内均可)。
(2)步骤一:在不夹物体B时,利用秒表测出弹簧振子A做简谐运动时n次全振动的时间t1.
步骤一:在夹上物体B后,利用秒表测出弹簧振子AB做简谐运动时n次全振动的时间t2.
则:
(1)此题涉及油膜法估测油酸分子直径。首先由油酸浓度计算一滴溶液内纯油酸的体积,在除以油膜的面积,即。在粗测油膜面积时,不足半格的舍去,大于半格算作一个,大于由
格,故面积约为
。
(2)此题涉及力学实验弹簧振子。由弹簧振子周期公式 知,测悬挂和不悬挂物体的振子周期,可通过测n次全振动获得,
和
联立可以解得
。
两个题目均需要根据公式进行计算,有一定的运算量,难度一般。
(1)(6分)已知某种气体的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏伽德罗常数为N。则该种气体中每个分子的质量为 ;分子的平均间距为 。
(2)(9分)如图甲所示,内径均匀、两端开口的U形管竖直放置,管中装入水银。稳定后,两管中水银面与管口的距离均为L=10cm。现将右侧管口密封,然后从左侧管口处将一活塞缓慢向下推入管中,直到左右两侧水银面高度差h=6cm时为止,如图乙所示。已知大气压强P0=75.8cmHg。求活塞在左管内竖直向下移动的距离。设管中气体温度不变。
正确答案
(1)m=,平均间距a=
(2)x="6.3675cm" ≈0.064m
试题分析:(1)气体中每个分子的质量m=;将气体分子看成立方体,设分子间的间距为a,
,平均间距a=
.
(2)解:设活塞向下运动的距离为x,活塞运动前,左、右两管上方气体的压强均为大气压P0,体积相同,设为V0。活塞运动后,设左、右两管上方气体的压强分别为P1、 P2,体积分别为V1、V2。
对左管气体,有:P0 V0= P1 V1 ① (1分)
对右管气体,有:P0 V0= P2 V2 ② (1分)
设管的横截面积为S,有:
V0=LS ③ (1分)
V1=(L-x+)S ④ (1分)
V2=(L-)S ⑤ (1分)
P1= P2+Ph ⑥ (2分)
以上联合求解得:
解得:x="6.3675cm" ≈0.064m (2分)
(1)某同学在《测定光波的波长》实验中的实验步骤有:
①取下遮光筒左侧的元件,调节光源高度,使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮;
②按合理顺序在光具座上放置各光学元件,并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上;
③用米尺测量双缝到屏的距离;
④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离.
在操作步骤②时还应注意______和______.
(2)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离______
A.增大单缝和双缝之间的距离
B.增大双缝和光屏之间的距离
C.将红色滤光片改为绿色滤光片
D.减小双缝之间的距离.
正确答案
(1)单缝和双缝的距离约为5-10cm,单缝和双缝平行;
(2)依据双缝干涉条纹间距规律△x=λ,要使△x增大,可以增大L,或减小d,还可以增大λ,故BD正确
故答案为:单缝和双缝的距离约为5-10cm,单缝和双缝平行;BD
在《用双缝干涉测光的波长》的实验中,调节分划板的位置,使分划板中心刻度线对齐某亮条纹的中心,如右图所示,则手轮上的读数为 mm,若实验测得5条亮条纹中心的距离为6.000mm,则相邻两条亮纹间的距离∆x= mm,已知双缝间距d=0.200mm,双缝到屏的距离L=600mm,则此光的波长λ= 。
正确答案
1.120mm 0.15mm
试题分析:手轮上的读数就是螺旋测微器的读数,固定刻度度半毫米的整数倍,为1mm,而可动刻度一共50格共0.5mm,所以每一个0.01mm,需要我们注意的是要估读一位,即读到0.001mm。对照图示,可动刻度为12.0*0.01mm=0.120mm,那么最终的读数就是固定刻度加可动刻度1mm+0.120mm=1.120mm。5条亮纹为4个间距,因此每个间距为,根据双缝干涉的相邻两条纹间距公式
,带入数据计算,可求出相应的波长
在“油膜法估测分子直径”的实验中:
①下列关于油膜法实验的说法中正确的是( )
②某老师为本实验配制油酸酒精溶液,实验室配备的器材有:面积为0. 25m2的蒸发皿,滴管,量筒(60滴溶液滴入量筒体积约为1毫升),纯油酸和无水酒精若干等。已知分子直径数量级为10-10m,则该老师配制的油酸酒精溶液浓度(油酸与油酸酒精溶液的体积比)至多为多少?
正确答案
①C;(2分)②1.5×10-3或0.15%(2分)
试题分析:直接滴油酸可以形成油膜,但是形不成单分子油膜,形成的油膜太厚了,即直接滴油酸无法形成符合条件的油膜,A错误;若撒的痱子粉过多,则油酸溶液在水面上形成的油膜面积偏小,B错误;油膜法测分子直径实验中,向水中滴入一滴酒精油酸溶液,在水面上形成单分子油膜,求出纯油的体积与油膜的面积,然后求出油酸分子的直径.C正确;如果油酸不加稀释形成的油膜面积很大,不便于测量,油酸可以溶于酒精,因此酒精溶液的作用是对油酸溶液起到稀释作用,D错误;
根据题意可知,形成的油膜的面积不能超过蒸发皿的面积,当油膜面积等于蒸发皿的面积时此时油酸浓度最大,一滴油酸的体积为:,一滴酒精油酸溶液的体积为:
,因此油酸的浓度为:
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