第十五章 微專題100　熱學(xué)基本概念的理解　實驗：用油膜法估測油酸分子的大小-2025年高中物理《加練半小時》新教材版

第十五章熱學(xué)微專題100熱學(xué)基本概念的理解實驗：用油膜法估測油酸分子的大小1．掌握分子動理論內(nèi)容，晶體和非晶體、液體和液晶的特點。2.理解液體和氣體壓強產(chǎn)生的原因。3.理解油膜法測分子大小的原理和注意事項。1．(多選)下列說法中正確的是()A．把一枚針輕放在水面上，它會浮在水面上，這是水表面存在表面張力的緣故B．在處于失重狀態(tài)的宇宙飛船中，一大滴水銀會成球狀，是因為液體內(nèi)分子間有相互吸引力C．將玻璃管道裂口放在火上燒，它的尖端就變圓，是熔化的玻璃在表面張力的作用下，表面要收縮到最小的緣故D．漂浮在熱菜湯表面上的油滴，從上面觀察是圓形的，這是油滴液體呈各向同性的緣故答案AC解析水的表面張力托起針，A正確；B、D兩項也是表面張力產(chǎn)生的現(xiàn)象，B、D錯誤，C正確。2．(多選)(2023·陜西寶雞市質(zhì)檢)關(guān)于物體的內(nèi)能，下列說法正確的是()A．相同質(zhì)量的兩種物質(zhì)，升高相同的溫度，內(nèi)能的增加量一定相同B．物體的內(nèi)能改變時溫度不一定改變C．內(nèi)能與物體的溫度有關(guān)，所以0℃的物體內(nèi)能為零D．分子數(shù)和溫度相同的物體不一定具有相同的內(nèi)能答案BD解析相同質(zhì)量的同種物質(zhì)，升高相同的溫度，吸收的熱量可能相同，相同質(zhì)量的不同種物質(zhì)，升高相同的溫度，吸收的熱量可能不同，故A錯誤；物體內(nèi)能改變時溫度不一定改變，比如零攝氏度的冰融化為零攝氏度的水，內(nèi)能增加，故B正確；分子在永不停息地做無規(guī)則運動，可知任何物體在任何狀態(tài)下都有內(nèi)能，故C錯誤；物體的內(nèi)能與分子數(shù)、物體的溫度和體積三個因素有關(guān)，分子數(shù)和溫度相同的物體不一定有相同的內(nèi)能，故D正確。3．已知阿伏加德羅常數(shù)為NA(mol－1)，某氣體物質(zhì)的摩爾質(zhì)量為M(kg/mol)，該物質(zhì)的密度為ρ(kg/m3)，則下列敘述中正確的是()A．該物質(zhì)1個分子的質(zhì)量是eq\f(ρ,NA)B．該物質(zhì)1個分子的大小是eq\f(M,ρNA)C．1kg該物質(zhì)所含的分子個數(shù)是ρNAD．1kg該物質(zhì)所含的分子個數(shù)是eq\f(1,M)NA答案D解析該物質(zhì)1個分子的質(zhì)量是eq\f(M,NA)，選項A錯誤；該物質(zhì)1個分子占有的空間大小是eq\f(M,ρNA)，選項B錯誤；1kg該物質(zhì)所含的分子個數(shù)是eq\f(1,M)NA，選項C錯誤，D正確。4．(多選)如圖所示，橫坐標r表示兩個分子間的距離，縱坐標F表示兩個分子間引力、斥力的大小，圖中兩條曲線分別表示兩分子間引力、斥力的大小隨分子間距離的變化關(guān)系，e為兩曲線的交點，則下列說法中正確的是()A．a(chǎn)b為引力曲線，cd為斥力曲線，e點橫坐標的數(shù)量級為10－10mB．a(chǎn)b為斥力曲線，cd為引力曲線，e點橫坐標的數(shù)量級為10－10mC．當兩分子間距離在r0附近時，若兩個分子間距離增加，分子間斥力減小得比引力更快D．若r＝r0，則分子間沒有引力和斥力答案AC解析F－r圖像中，在r＝r0附近隨著距離的增加，斥力比引力減小得快，則ab為引力曲線，cd為斥力曲線。題圖中曲線交點e所對應(yīng)r＝r0時，分子間距離的數(shù)量級為10－10m，分子間引力和斥力的合力為零，不是沒有引力和斥力，故選A、C。5.甲分子固定在坐標原點O，乙分子從圖中A點由靜止釋放，運動過程中經(jīng)過P、B兩點。兩分子間的分子勢能Ep與分子間距離x的變化關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是()A．乙分子在P點的動能大于B點的動能B．乙分子在P點的分子勢能大于B點的分子勢能C．乙分子在B點的加速度為0D．乙分子從P點運動到B點過程中兩分子間的作用力減小答案A解析乙分子在P點時，分子勢能最小，由能量守恒定律可知，分子的動能最大，所以乙分子在P點的動能大于B點的動能，乙分子在P點的分子勢能小于B點的分子勢能，故A正確，B錯誤；由題圖可知，乙分子在P點時，分子勢能最小，此時分子處于平衡位置，分子引力與分子斥力大小相等，合力為零，加速度為零，則乙分子在B點的加速度不為0，故C錯誤；由題圖可知，乙分子在P點時，分子勢能最小，此時分子處于平衡位置，乙分子從P點運動到B點過程中，分子力表現(xiàn)為斥力，隨著分子間距離減小，兩分子間的作用力增大，故D錯誤。6．(2023·云南省校聯(lián)考模擬)下列說法中錯誤的是()A．物體溫度越高，分子平均動能越大B．液體的表面張力使液面具有收縮的趨勢C．單晶體具有各向異性且外形規(guī)則D．物體的體積越大，分子勢能就越大答案D解析物體溫度越高，分子平均動能越大，故A正確，不符合題意；液體的表面張力使液面具有收縮的趨勢，故B正確，不符合題意；單晶體外形規(guī)則，且具有各向異性的物理性質(zhì)，故C正確，不符合題意；分子勢能與物體的體積、物態(tài)等因素有關(guān)，故物體體積越大，分子勢能不一定越大，故D錯誤，符合題意。7．(2023·上海市普陀區(qū)?？计谥?一定質(zhì)量的乙醚液體全部蒸發(fā)，變?yōu)橥瑴囟鹊囊颐褮怏w，在這一過程中()A．分子間作用力增大B．分子引力、分子斥力均變大C．分子平均動能增大D．分子勢能增加答案D解析乙醚液體在蒸發(fā)過程中，分子間的距離變大，分子間的作用力先增大，后減小，故A錯誤；乙醚液體在蒸發(fā)過程中，分子間的距離變大，分子引力和分子斥力都會減小，故B錯誤；由于溫度是分子平均動能的標志，乙醚液體在蒸發(fā)變?yōu)橐颐褮怏w時，溫度不變，所以分子平均動能不變，故C錯誤；乙醚液體蒸發(fā)過程中，乙醚分子要克服分子間的引力做功，分子勢能增加，故D正確。8．(多選)國家游泳中心——水立方，像一個藍色透明的“冰塊”，透過它，游泳中心內(nèi)部設(shè)施盡收眼底。這種獨特的感覺來源于建筑外墻采用了一種叫ETFE(四氟乙烯和乙烯的共聚體)的膜材料，這種膜材料屬于非晶體，那么它具有的特性是()A．在物理性質(zhì)上具有各向同性B．在物理性質(zhì)上具有各向異性C．有確定的熔化溫度D．可以做成規(guī)則形狀的物體答案AD解析非晶體沒有確定的熔化溫度，在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向同性，可以人工加工成規(guī)則形狀的物體，故A、D正確。9．在“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗中，將6mL的油酸溶于酒精，制成10L的油酸酒精溶液，測得1mL的油酸酒精溶液有75滴。現(xiàn)取1滴該油酸酒精溶液滴在水面上，待水面穩(wěn)定后，將帶有網(wǎng)格線的透明塑料蓋板放在淺盤上，用彩筆在塑料蓋板上描出油膜的輪廓，其形狀和尺寸如圖所示，塑料蓋板上的小方格邊長為1cm。則：(1)油膜的面積是________cm2；(2)1滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是________mL；(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)(3)按以上實驗數(shù)據(jù)估測出油酸分子的直徑約為________m；(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)(4)某同學(xué)在實驗中最終得到的計算結(jié)果比大部分同學(xué)的結(jié)果偏大，對出現(xiàn)這種結(jié)果的原因，下列說法可能正確的是________。A．錯誤地將油酸酒精溶液的體積直接作為油酸的體積進行計算B．計算油膜面積時，錯將不完整的方格作為完整方格處理C．計算油膜面積時，只數(shù)了完整的方格數(shù)D．水面上痱子粉撒得較多，油膜沒有充分展開答案(1)1.15×102(2)8×10－6(3)7×10－10(4)ACD解析(1)大于半格的算作一格，小于半格的舍去，根據(jù)油膜形狀得知，油膜的面積為115×1cm2＝1.15×102cm2。(2)1滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是V＝eq\f(1,75)×eq\f(6,1×104)mL＝8×10－6mL。(3)油酸分子的直徑約為d＝eq\f(V,S)＝eq\f(8×10－6mL,1.15×102cm2)≈7×10－8cm＝7×10－10m。(4)將油酸酒精溶液的體積直接作為油酸的體積，導(dǎo)致油酸體積V偏大，根據(jù)d＝eq\f(V,S)可知，會導(dǎo)致計算的油酸分子直徑偏大，故A正確；計算油膜面積時，錯將不完整的方格作為完整方格處理，會導(dǎo)致油膜面積S偏大，根據(jù)d＝eq