文档内容
第 66 讲 热学实验
目录
01 模拟基础练
【题型一】用油膜法估测油酸分子的大小
【题型二】探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系
02 重难创新练
【题型一】用油膜法估测油酸分子的大小
1.在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中：
(1)“将油酸分子看成球形”采用的方法是________。
A.理想模型法 B.等效替代法
C.控制变量法 D.微量放大法
(2)有下列实验步骤：
①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；
②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爽身粉均匀地撒在水面上；
③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；
④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；
⑤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，根据油酸的体积和油膜的面积计算出油
酸分子直径的大小。
(3)某老师将一滴油酸酒精溶液滴入事先洒有均匀爽身粉的水槽中，待油膜充分散开后，在玻璃板上描出油
膜的轮廓，该油膜的面积是8.0×10－3 m2；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1.2×10－6 m3，则油酸分子直径为________m(结果保留2位有效数字)。
2.如图在“油膜法估测分子直径”的实验中，我们可以通过宏观量的测量间接计算微观量。(1)某同学实验中先配制一定浓度的油酸酒精溶液，接着又进行了下列操作，操作的合理顺序是
________(填字母代号)。
A.将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地扩展为形状稳定的油酸薄膜
B.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上并计算油酸薄膜的面积
C.将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸薄膜的轮廓画在玻璃板上
D.向浅盘中倒入约2 cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上
(2)实验中，若测量并计算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为 2.5×10－11 m3，测量并计算出油膜的面积
为4.0×10－2 m2，则油酸分子的直径为________m(计算结果保留2位有效数字)。
(3)该同学做实验时，水面上痱子粉撒得太多，使得油膜没有充分展开，这种情况会导致分子直径 d的测量
结果________真实值(选填“大于”“小于”或“等于”)。
3.(1)如图反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的 4 个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是
________(用符号表示)。
(2)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，将油酸溶于酒精，其浓度为每 1 000 mL溶液中有0.6 mL
油酸。用注射器测得1 mL上述溶液有75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，画出油膜
的形状，如图所示，坐标纸中正方形方格的边长为1 cm，试求：
①油酸膜的面积约为________cm2；
②每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________(结果保留2位有效数字)；
③按以上实验数据估测出油酸分子的直径是________m(结果保留2位有效数字)。
(3)若阿伏加德罗常数为N ，油酸的摩尔质量为M。油酸的密度为ρ。则下列说法正确的是________。
A
A.1 kg油酸所含有分子数为ρN
A
B.1 m3油酸所含分子数为
C.1个油酸分子的质量为
D.油酸分子的直径约为【题型二】探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系
4.某小组利用如图所示装置研究“一定质量气体温度不变时，压强与体积的关系”，图中装置 1为压强传
感器，装置2为数据采集器，带刻度的注射器内封闭了一定质量的气体，推动活塞可以改变气体体积 V，
实验所用测量压强的装置较特殊，测量的是注射器内部气体和外部大气(压强为p)的压强差Δp，在多次改
0
变体积后，得到如下数据：
Δp/×105 pa 0 0.11 0.25 0.43 0.67
V/mL 10 9 8 7 6
(1) 每 次 气 体 的 状 态 调 整 后 ， 都 要 等 一 会 儿 再 记 录 数 据 ， 这 是 为 了
__________________________________________________________________。
(2)研究小组基于数据，以Δp为y轴，作出的函数图线为直线，则x轴是________。
(3)若图像斜率为 k，该直线的函数表达式是__________，图像纵轴截距的绝对值的物理含义是
________________。
5.某实验小组用图所示实验装置来进行“探究气体等温变化的规律”实验。
(1)在本实验操作的过程中，需要保持不变的量是气体的温度和________。
(2)关于该实验的操作，下列说法正确的是________。
A.在柱塞上涂抹润滑油可以提高装置的气密性
B.实验时应快速推拉柱塞并迅速读数，以避免气体与外界发生热交换
C.推拉柱塞及读取数据时不要用手握住注射器下端，以避免改变气体的温度
D.实验必须测量柱塞的横截面积，以获知被封闭气体的体积
(3)为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，实验小组在不同的环境温度下进行了实
验，得到的p－V图像如图4所示，由图可知，这两次实验气体的温度大小关系为T________T(选填“<”
1 2
“＝”或“>”)。
(4)实验小组同学作出p－图像，发现当气体压强增大到一定值后，实验数据描绘的图线偏离过原点的直线。
若是因实验装置漏气导致的偏离，则描绘的图线可能如图5的________(选填“①”或“②”)所示。请通过分析说明你的判断_____________________________________________________________。
6.(2024·云南师范大学附中月考)某同学通过如图甲所示的实验装置，利用玻意耳定律来测定一颗形状不规
则的小固体的体积。图甲中A为压强传感器，通过一小段软管连接到注射器前端(不漏气)，活塞移动时保
证封闭住的气体也不漏气。
(1)实验中移动活塞时尽量缓慢，原因是____________________________________
__________________________________________________________________。
(2)将小固体装进注射器底部，通过推、拉活塞改变封闭气体的体积和压强。操作中，尽量不用手握住封闭
气体部分，原因是________________________________
________________________________________________________________。
(3)实验中通过活塞所在刻度读取了多组体积V及对应压强p，为了在xOy坐标系中获得直线图像，取y轴
代表体积V，则x轴应取________(填“”或“p”)。
(4)选择合适的坐标后，该同学通过描点作图，得到的函数图像如图乙中直线所示，若已知传感器和注射器
连接处的软管容积为V，则该固体的体积为________。
0
7.某实验小组用注射器和压强传感器探究一定质量的气体发生等温变化时遵循的规律，实验装置如图所示。
用活塞和注射器外筒封闭一定的气体，其压强可由左侧的压强传感器测得。
(1)关于该实验，下列说法正确的是________。
A.该实验用等效替代法研究气体的变化规律
B.实验时注射器必须水平放置
C.注射器内部的横截面积没必要测量
D.注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位
(2)进行实验操作时，不能推拉活塞过快，其原因是__________________。
(3)该实验小组首先在甲实验室进行了实验，下表为记录的实验数据，其中有一次记录的实验数据错误，记
录错误的是________(填错误数据对应的实验序号)。
实验序号 1 2 3 4 5
封闭气柱长度L(cm) 12.00 11.00 10.00 9.00 8.00
封闭气柱压强p(×105 Pa) 1.01 1.09 1.19 1.33 1.90
(4)该实验小组又利用同一装置对同一封闭气体在另一温度稍高的乙实验室进行了实验，根据甲、乙实验室记录的数据用正确的方法画出的p－图像如图所示，则乙实验室记录数据画出的图像应为________(填图
线代号)。
1．在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，将油酸溶于酒精，其浓度为每5000mL溶液中有3mL油
酸。用注射器测得1mL上述溶液有75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酸膜的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和大小如图所示，坐
标中正方形方格的边长为1cm，试求：
(1)油酸膜的面积是 。
(2)按以上实验数据估测出油酸分子的直径是 m。（结果保留1位有效数字）
(3)某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较结果明显偏小，可能是由于___________。
A．错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算
B．计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理
C．求每滴溶液中纯油酸的体积时，1mL溶液的滴数多记了10滴
D．水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开
2．(1)图甲为“用油膜法估测分子的大小”实验中的4个步骤，先后顺序是 （用字母表示）。
(2)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，将油酸溶于酒精，其浓度为每 溶液中有 油酸。用注射器测得 上述溶液有50滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，画出油膜的
形状。如图乙所示，坐标纸中正方形方格的边长为 ，按以上实验数据估测出油酸分子的直径是
。（结果保留1位有效数字）
(3)若阿伏加德罗常数为 ，油酸的摩尔质量为M，油酸的密度为 。则下列说法正确的是________。
A． 油酸所含有分子数为 B． 油酸所含分子数为
C．单个油酸分子的质量为 D．油酸分子的直径约为
(4)甲、乙、丙三位同学分别在三个实验小组做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验，但都发生了操作错
误。这三位同学的错误操作导致实验测得的油酸分子直径偏小的是________。
A．甲使用了配置好但在空气中搁置了较长时间的油酸酒精溶液
B．乙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把溶液滴在水面上，这
个拿错的注射器的针管比原来的细
C．丙在计算油膜面积时，把轮廓范围内半个左右的正方形都舍去了
3．在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：
①用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定；
②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；
③根据一滴溶液中纯油酸的体积和油膜的面积计算出油酸分子直径；
④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；
⑤往浅盘里倒入约 深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。
完成下列填空：
(1)上述步骤中，正确的实验步骤排列顺序是 （填写步骤前面的数字）
(2)将 的油酸溶于酒精，制成 的油酸酒精溶液；测得 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 。由此估算出油酸分子的直径为
（结果保留一位有效数字）。
(3)某同学在实验中最终得到的结果明显偏大，可能是因为___________。
A．错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算
B．计算油膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理
C．计算油膜面积时，只数了完整的方格数
D．水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开4．某实验小组完成“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验。
(1)该小组进行下列实验操作，请选出需要的实验操作，并将它们按操作先后顺序排列：D C（用
字母符号表示）。
(2)某次实验时，滴下油酸酒精溶液后，痱子粉迅速散开形成如图所示的“锯齿”边沿图案，出现该图样的
可能原因是（ ）
A．盆中装的水量太多
B．痱子粉撒得太多，且厚度不均匀
C．盆太小，导致油酸无法形成单分子层
(3)甲、乙、丙三位同学分别在三个实验小组做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验，但都发生了操作错
误。其中会导致所测的分子直径d偏小的是（ ）
A．甲同学在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒少了一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值大
一些
B．乙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把溶液滴在水面上，这
个拿错的注射器的针管比原来的细，滴出的每滴油酸酒精溶液的体积比原来的小
C．丙在计算油膜面积时，把凡是不足一格的油膜都不计，导致计算的面积比实际面积小一些
5．刘同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验。
（1）该同学先取1.0mL的油酸注入2000mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到2000mL的
刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液。然后用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量
筒，滴了25滴时量筒恰好达到1.0mL。则一滴溶液中含有纯油酸的体积为 。
（2）接着该同学在边长约为50cm的浅水盘内注入约2cm深的水，将细石膏粉均匀地撒在水面上，再用滴
管吸取油酸酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴油酸酒精溶液，待水面上的油酸膜尽可能铺开且稳定后，将事
先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上绘出油酸膜的形状。
（3）将画有油酸膜形状的玻璃板放在边长为1.0cm的方格纸上，算出完整的方格有126个，大于半格的有
21个，小于半格的有19个。则计算油酸分子直径时油膜的面积为 ，油酸分子的直径约为m（该空结果保留两位有效数字）。
（4）该同学分析实验时查阅资料，发现自己所测的数据偏大，关于出现这种结果的原因，下列说法可能
正确的是 。
A．油酸未完全散开
B．油酸溶液的浓度低于实际值
C．在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时，滴数多计了
6．在“探究气体等温变化的规律”实验中，实验装置如图甲所示。用注射器封闭一定质量的空气，连接
到气体压强传感器上，用传感器测量封闭气体的压强，用注射器刻度读出气体体积。
(1)实验中，为找到体积与压强的关系， （选填“需要”或“不需要”）测空气柱的横截面积：
(2)多次改变封闭气体的体积，测量出不同体积时气体的压强，用电脑记录下来，并生成 图像如图乙
所示，由图乙可猜测 与 可能 （选填成“正比”、“成反比”或“不成比例”）：
(3)实验完成后，某同学做出的图像如图丙所示（其中实线为实验所得，虚线为参考双曲线的一支），造成
这一现象的原因可能是（ ）
A．操作实验时用手握住注射器 B．实验时环境温度降低了
C．注射器内气体向外泄漏 D．有外部气体进入注射器内
7．在“用DIS研究温度不变时一定质量的气体压强与体积的关系”实验中，某组同学先后两次使用如图
（a）所示实验装置获得多组注射器内封闭气体的体积V和压强p的测量值，并通过计算机拟合得到如图
（b）所示两组p-V图线。(1)实验过程中应避免手握注射器含空气柱的部分，这是为了 ，为检验气体的压
强p与体积V是否成反比例关系，可将图线转化为 图线；
(2)两组图线经检验均符合反比例关系，由图判断导致①、②两组数据差异的原因可能是（ ）
A．两组实验环境温度不同 B．两组封闭气体的质量不同
C．某组器材的气密性不佳 D．某组实验中活塞移动太快
(3)某小组缓慢推活塞进行实验得到了数据图像①，验证了“玻意耳定律”，在这个过程中，理想气体
（选填“吸热”、“放热”或 “无热交换”）。
8．日常生活中的许多现象，往往隐含着许多科学道理，如；
a．自行车在烈日下暴晒，车胎容易发生爆炸
b．压缩一段封闭在注射器内的空气，发现越压缩越费力；
（1）关于一定质量的气体产生的压强与哪些因素有关呢？小明做出了以下猜想：
猜想一：可能与气体的温度有关；
猜想二：可能与气体的体积有关。
（2）为验证猜想一，小明进行如下实验操作：
①取一根长约为1m，一端封闭的细玻璃管，在室温（20℃）下用水银封闭一段空气柱，将玻璃管竖直固
定，并在玻璃管上标出水银柱下表面的位置，如图甲：
②将空气柱浸入50℃的水中，待水银柱不再上升后，往玻璃管内注入水银直到 为止；
③再将空气柱浸入80℃的水中，重复实验。
实验中小明发现空气柱的温度越高，其上方的水银柱也越长，由此可得出结论：一定质量的气体，体积一
定，温度越高，产生的压强越 。
（3）小明又利用传感器设计了如图乙的实验装置，探究验证猜想二：
①实验中，小明要控制气体的温度和 不变，改变 测量压强：②小明实验记录的数据如下：
体积
实验次
压强 值
数
1 1.1925
2 1.2000
3 1.2125
4 1.2000
5 1.2000
分析表中数据，可得结论： 。
9．如图所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，操作步骤如下：
①在注射器内用活塞封闭一定质量的气体，将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接起来；
②移动活塞至某一位置，记录此时注射器内封闭气体的体积V 和由计算机显示的气体压强p；
1 1
③重复上述步骤②，多次测量并记录；
④根据记录的数据，作出相应图像，分析得出结论。
(1)关于本实验的基本要求，下列说法正确的是（ ）
A．移动活塞时应缓慢一些
B．封闭气体的注射器应密封良好
C．必须测出注射器内封闭气体的质量
(2)为了能直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系，应作出 （选填“ ”或“
”）图像。对图线进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条 线，就说明一定质量的气体在
温度不变时，其压强与体积成反比。
(3)在不同温度环境下，另一位同学重复了上述实验，实验操作和数据处理均正确。环境温度分别为T、
1
T，且 。在如图所示的四幅图中，可能正确反映相关物理量之间关系的是（ ）
2
A． B． C． D．
10．晓萌同学利用如图甲所示的装置探究气体等温变化的规律，她在注射器中密封了一定质量的气体。(1)下列实验操作中正确的是__________。
A．密封气体前，在活塞上均匀涂抹润滑油
B．推拉活塞时，用手握住注射器气体部分
C．实验时缓慢移动活塞
(2)晓雯同学在不同温度下进行了两次实验，得到的 图像如图乙所示，由图可知一定质量的气体，在
温度保持不变的条件下，压强与体积成反比。进一步分析可知两次实验的温度大小关系为
（选填“<”“=”或“>”）。
(3)某同学在实验操作过程中，不小心用手握住了注射器的空气柱部分，那么该同学可能得到的 图像
是图丙中的 。
11．在实验室用图甲所示装置探究气体等温变化的规律。
(1)测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后，为直观反映压强与体积之间的关系，以p为纵坐标，以
为横坐标在坐标系中描点作图。小明所在的小组压缩气体时不小心发生漏气，则用上述方法作出的图线应
为图乙中的 （选填“①”或“②”）。
(2)为更准确地测出气体的压强，小华用压强传感器和注射器相连，得到某次实验的 图如图丙所示，
究其原因，是温度发生了__________的变化。
A．一直下降 B．先上升后下降 C．先下降后上升 D．一直上升
(3)某同学将注射器活塞移动到体积适中的位置时，接上软管和压强传感器，通过DIS系统记录下此时的体积 与压强 ，然后记录5组数据，作 图。在软管内气体体积 不可忽略时， 图像为双曲线，
试用玻意耳定律分析，该双曲线的渐近线（图中的虚线）方程是 。（用 、 、 表示）
12．两位同学在学习了“探究气体等温变化的规律”实验后，利用压强传感器和注射器测量某球体内部体
积（体积不变）。如图所示，将一个微小的无线气压传感器置于注射器中，用软管将注射器与球体连接并
封闭一部分气体。实验开始后缓慢推动注射器活塞，记录活塞在不同位置时注射器的示数（注射器内部气
体体积）V和封闭气体的压强p。（计算结果保留到小数点后两位）
(1)关于该实验下列说法正确的是__________。
A．压强传感器的示数反映了球体内部气体压强的大小
B．在活塞上涂抹润滑油既可以减小摩擦，又可以增强密闭性
C．为了保持封闭气体温度不变需要快速推动活塞
(2)下表为某位同学测量的两组实验数据，由此计算出球体内部体积约为 L。
序
p（×105Pa） V（L）
号
1 1.00 0.05
2 1.05 0.01
(3)另一同学在规范操作、不漏气的前提下，测得多组数据后画出如乙图所示 图像，其直线斜率为
k，纵截距的绝对值为b，则球体内部体积为 。
