- 热学实验
- 共16题
体积为V的油滴,滴在平静的水面上,扩展成面积为S的单分子油膜,则该油滴的分子直径约为 ,已知阿伏伽德罗常数为NA,油的摩尔质量为M,则一个油分子的质量为 。
正确答案
,
解析
略
知识点
(1)如题12A-1图所示,一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成,轻杆的末端装有形状记忆合金制成的叶片,轻推转轮后,进入热水的叶片因伸展而 “划水”,推动转轮转动。离开热水后,叶片形状迅速恢复,转轮因此能较长时间转动。下列说法正确的是
A. 转轮依靠自身惯性转动,不需要消耗外界能量
B. 转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身
C. 转动的叶片不断搅动热水,水温升高
D. 叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量
(2)如题12A-2图所示,内壁光滑的气缸水平放置。一定质量的理想气体被密封在气缸内,外界大气压强为P0。现对气缸缓慢加热,气体吸收热量Q后,体积由V1增大为V2。则在此过程中,气体分子平均动能_________(选增“增大”、“不变”或“减小”),气体内能变化了_____________。
(3)某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前,查阅数据手册得知:油酸的摩尔质量M=0.283kg·mol-1,密度ρ=0.895×103kg·m-3.若100滴油酸的体积为1ml,则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是多少?(取NA=6.02×1023mol-1.球的体积V与直径D的关系为,结果保留一位有效数字)
正确答案
(1)D
(1)增大;
(1)10m2
解析
(1)轻推转轮后,叶片开始转动,由能量守恒定律可知,叶片在热水中吸收的热量在空气中释放和使叶片在热水中的膨胀做功,所以叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量,D正确。
(2)由于对气缸缓慢加热,温度升高,气体分子平均动能增大;根据热力学第一定律,其中气体对外做功。气体内能变化。
(3)一个油酸分子的体积,由球的体积与直径的关系得分子直径,最大面积,解得:S=10m2。
知识点
27.在“用单分子油膜估测分子大小”实验中,
(1)某同学操作步骤如下:
①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;
②在量筒中滴入一滴该溶液,测出它的体积;
③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;
④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:_______。
(2)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。
正确答案
(1)②在量筒中滴入N滴溶液;③在水面上先撒上痱子粉
(2)
解析
略。
知识点
某同学在“用油膜法估测分子的大小”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)油酸中含有大量酒精
(C)计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格
(D)求每滴油酸体积时,1 mL的溶液的滴数多记了10滴
正确答案
A C
解析
略
知识点
在“用单分子油膜估测单分子的大小”的实验中,按照酒精与油酸体积比为m∶n配制油酸酒精溶液,现用滴管滴取油酸酒精溶液,N滴溶液的总体积为V。
(1)用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘,待稳定后将油酸薄膜轮廓描绘在坐标纸上,如图所示。已知坐标纸上每个小方格面积为S,则油膜面积为_________。
(2)估算油酸分子直径的表达式为__________。(用题目中物理量的字母表示)
正确答案
(1)10S
(2)
解析
略
知识点
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40 cm的浅盘里倒入约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。
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__________。(填写步骤前面的数字)
(2)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)
正确答案
(1)④①②⑤③;(2)5×10-10
解析
(1)依据实验顺序,首先配置混合溶液(④),然后在浅盘中放水和痱子粉(①),将一滴溶液滴入浅盘中(②),将玻璃板放在浅盘上获取油膜形状(⑤),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(③),故正确的操作顺序为④①②⑤③;
(2)一滴油酸酒精溶液的体积为:V==SD,其中S=0.13cm2,故油酸分子直径D===5×10-10m。
知识点
在“用单分子油膜估测分子大小”实验中,
(1)某同学操作步骤如下:
①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;
②在量筒中滴入一滴该溶液,测出它的体积;
③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;
④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:_______。
(2)若油酸酒精溶液体积浓度为,一滴溶液的体积为,其形成的油膜面积为,则估测出油酸分子的直径为_______m。
正确答案
(1)②在量筒中滴入N滴溶液 ③在水面上先撒上痱子粉
(2) 1.2×10-9
解析
在量筒中滴入N滴该溶液,测出它的体积,则一滴的体积: ,减小实验误差;先撒上痱子粉,再滴入酒精溶液,已形成稳定的轮廓,测出油酸分子的直径为
知识点
(1)在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中,有下列实验步骤:
a.用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待油膜形状稳定。
b.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。
c.往浅盘里倒入约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。
d.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,正确的操作顺序是__________。(填写步骤前面的字母)
②将1 cm3的油酸溶于酒精,制成200 cm3的油酸酒精溶液;测得l cm3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,测得所形成的油膜面积是0.16 m2。由此估算出油酸分子的直径为_________m。(结果保留一位有效数字)
(2)某实验小组利用如图1所示的电路测量一节干电池的电动势和内电阻。现有的实验器材为:
A.待测干电池(电动势约为1.5V)
B.电压表(量程3V)
C.电压表(量程15V)
D.电流表(量程0.6A)
E.电流表(量程3A)
F.滑动变阻器(阻值范围0~10Ω)
G.滑动变阻器(阻值范围0~100Ω)
H.开关、导线若干
①实验中,电压表应选用____,电流表应选用____,滑动变阻器应选用____。(选填器材前的字母)
②在图2中按图1用笔画线代替导线将电路连线补充完整。
③如图3所示,他们根据实验数据绘制出U-I图像,其中U是电压表的读数,I是电流表的读数。由此可以得到,干电池的电动势E=________V,内电阻r=________Ω。(结果保留两位有效数字)
④该实验小组还制作了一个水果电池。他们先将一电压表(量程3V、内阻2000Ω)与水果电池的两极相连,电压表的读数为0.70V;再将一数字电压表(内阻约为100MΩ)与水果电池的两极相连,读数为0.91V。由以上数据,可估算出该水果电池的内电阻r=________Ω。
正确答案
见解析。
解析
(1)① c、a、d、b
②
(2)① B; D ; F;
② 答案见下图
③ 1.4;0.91
④ 6.0×102
知识点
(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溶液的浓度为A,N滴溶液的总体积为V。在浅盘中的水面上均匀撒上痱子粉,将一滴溶液滴在水面上,待油膜稳定后,在带有边长为a的正方形小格的玻璃板上描出油膜的轮廓(如图所示),测得油膜占有的正方形小格个数为X。
①用以上字母表示油酸分子的大小d=_____________。
②从图中数得X =____________。
(2)为了测量某一未知电阻Rx的阻值,某实验小组找来以下器材:电压表(0~3V,内阻约3kΩ)、电流表(0~0.6A,内阻约0. 5Ω)、滑动变阻器(0~15Ω,2A)、电源(E=3V,内阻很小)、开关与导线,并采用如图甲所示的电路图做实验。
①请按图甲所示的电路图将图乙中实物连线图补齐;
②图乙中,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P置于_______端(选填“a”、“b”)。
③闭合开关,缓慢调节滑动变阻器,得到多组电压表与电流表的读数,根据实验数据在 坐标系中描出坐标点,请你完成U-I图线;
④根据U-I图可得,该未知电阻的阻值Rx=______。(保留两位有效数字)
⑤由于实验中使用的电表不是理想电表,会对实验结果造成一定的影响,则该小组同学实验测出的电阻值_____________ Rx的真实值(填“>”、“<”或“=”)。
⑥利用现有的仪器,为了更加精确地测量这个电阻的阻值,请你给该实验小组提出建议并说明理由
。
正确答案
见解析。
解析
(1)① d = ② X = 62(60~65均给分)
(2)①实物图连线
②a(“左”也正确)
③连线如图
④Rx=5.0Ω(4.8Ω~5.0Ω均正确)
⑤ >
⑥由于待测电阻相对较小,所以建议电流表外接
知识点
(1)在做“用油膜法估测分子的大小”实验时,将6mL的油酸溶于酒精中制成104mL的油酸酒精溶液。用注射器取适量溶液滴入量筒,测得每滴入75滴,量筒内的溶液增加1mL。用注射器把1滴这样的溶液滴入表面撒有痱子粉的浅水盘中,把玻璃板盖在浅盘上并描出油酸膜边缘轮廓,如图所示。已知玻璃板上正方形小方格的边长为1cm,则油酸膜的面积约为________m²(保留两位有效数字)。由以上数据,可估算出油酸分子的直径约为________m(保留两位有效数字)。
(2)几位同学通过实验研究水果电池的电动势和内电阻。他们了解到水果电池的内电阻可能比较大,因此设计了一个如图1所示的电路进行测量。图中电压表和电流表的量程分别为1V和0.6mA。
① 他们制作了一个苹果电池组进行研究。请将图2中的实物按图1所示电路图连接成实验所用的电路。
② 利用图1所示电路,调节滑动变阻器的位置,测量出相应的电流I和电压U,并将电流I和相应的电压U用“﹢”标注在如图4所示的坐标纸上。其中一组电流和电压读数如图3所示,电压表的读数为________ V,电流表的读数为________ mA。
③ 请将图3所示的电流表、电压表的读数也用“﹢”标注在图4的坐标纸上,并画出这个苹果电池组的U﹣I图线。
④ 根据图4的U﹣I图线可求得该电池组的电动势E=________V(保留三位有效数字),内电阻r=________Ω(保留三位有效数字)。
⑤ 关于该实验的误差,下列说法正确的是________。
A.由于电压表内阻的影响,会使电源内电阻的测量值偏大
B.由于电压表内阻的影响,会使电源内电阻的测量值偏小
C.由于电流表内阻的影响,会使电源内电阻的测量值偏大
D.由于电流表内阻的影响,会使电源内电阻的测量值偏小
正确答案
见解析。
解析
(1)1.1×10-2~1.2×10-2,7.3×10-10~6.7×10-10
(2)① 如答图1所示
② 0.78,0.26
③ 如答图2所示
④ 1.14~1.18,1.42×103~1.53×103
⑤ C
知识点
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