专题39用油膜法估测分子的大小、用单摆测定重力加速度-备战2015高考物理热点题型和提分秘籍（解析版）

专39用油膜法估测分子的大小、用单摆测定重力加速度-备战2015高考物理热点题型和提分秘籍（解析版） 【高频考点解读】 1.学会用油膜法估测油酸分子的大小. 2.理解间接测量微观量的原理和方法( 3.知道把单摆的运动看做简谐运动的条件. 4.会探究与单摆的周期有关的因素. 5.会用单摆测定重力加速度( 【热点题型】 题型一 对实验原理和实验步骤的考查 例1、在“用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，根据油酸的体积和油膜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: (1)上述步骤中，正确的顺序是________((填写步骤前面的数字) 333(2)将1 cm的油酸溶于酒精，制成300 cm的油酸酒精溶液;测得1 cm的油酸酒精溶液有50滴(现取一滴 2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 m.由此估算出油酸分子的直径为________m((结果保留1位有效数字) 11,61×××10V300500,10解析 (2)D,, m?5×10 m. S0.13 ,10 (1)????? (2)5×10 【举一反三】 “用油膜法估测分子的大小”实验的简要步骤如下: A(将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数(不足半个的舍去，多于半个的算一个)，再根据方格的边长求出油酸膜的面积S. 1 汇聚名校名师，奉献精品资源，打造不一样的教育～ B(将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上( C(用浅盘装入约2 cm深的水( VD(用公式d,，求出薄膜厚度，即油酸分子直径的大小( S E(根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V. 上述步骤中有步骤遗漏或步骤不完整的，请指出: (1)________________________________________________________________________( (2)________________________________________________________________________( 上述实验步骤的合理顺序是________( 某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，数据偏大，对出现这种结果的原因，下列说法中可能正确的是________( 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(计算油酸膜面积时，只数了完整的方格数 D(水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开 【热点题型】 题型二 对实验数据处理的考查 4例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10 mL溶液中有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，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔在玻璃板上描出油酸的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和大小如图1所示，坐标中正方形方格的边长为1 cm，试求: 图1 2 汇聚名校名师，奉献精品资源，打造不一样的教育～ (1)油酸膜的面积是多少, (2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少, (3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径( 【举一反三】 在“用油膜法估测分子的大小”实验中，用a mL的纯油酸配制成b mL的油酸酒精溶液，再用滴管取1 mL油酸酒精溶液，让其自然滴出，共n滴(现在让其中一滴落到盛水的浅盘内，待油膜充分展开后，测得油 2膜的面积为S cm，则: (1)估算油酸分子的直径大小是________cm. (2)用油膜法测出油酸分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，还需要知道油滴的________( A(摩尔质量 B(摩尔体积 C(质量 D(体积 【热点题型】 题型三 对实验操作及误差的考查 例3、某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素( 3 汇聚名校名师，奉献精品资源，打造不一样的教育～ 图2 ?他组装单摆时，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，如图2所示(这样做的目的是________(填字母代号)( A(保证摆动过程中摆长不变 B(可使周期测量得更加准确 C(需要改变摆长时便于调节 D(保证摆球在同一竖直平面内摆动 ?他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺从悬点量到摆球的最低端的长度L,0.999 0 m，再用游标卡尺测量摆球直径，结果如图所示，则该摆球的直径为________mm，单摆摆长为________m. ?下列振动图象真实地描述了对摆长约为1 m的单摆进行周期测量的四种操作过程，图中横坐标原点表示计时开始，A、B、C均为30次全振动的图象，已知sin 5?,0.087，sin 15?,0.26，这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是____(填字母代号)( 4 汇聚名校名师，奉献精品资源，打造不一样的教育～ 【热点题型】 题型四 对实验数据处理的考查 例4、下表是用单摆测定重力加速度实验中获得的有关数据: 摆长l(m) 0.5 0.6 0.8 1.1 22周期T(s) 2.0 2.4 3.2 4.4 2(1)利用上述数据(在图4的坐标系中描绘出l,T图象( 图4 222(2)利用图象，取T,4.2 s时，l,________m(重力加速度g,________m/s. 【随堂巩固】 1(“用油膜法估测分子的大小”实验的科学依据是 ( ) A(将油酸形成的膜看成单分子油膜 5 汇聚名校名师，奉献精品资源，打造不一样的教育～ B(不考虑各油酸分子间的间隙 C(考虑了各油酸分子间的间隙 D(将油酸分子看成球形 2( 某学生在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，计算结果偏大，可能是由于( ) A(油酸未完全散开 B(油酸溶液浓度低于实际值 C(计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格 D(求每滴体积时，1 mL的溶液的滴数多记了10滴 3(在“用油膜法估测分子大小”实验中， (1)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:__________________________________________________________. ,32(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 mL，其形成的油膜面积为40 cm，则估 测出油酸分子的直径为________m. 6 汇聚名校名师，奉献精品资源，打造不一样的教育～ 油膜间的缝隙会造成测量误差增大，甚至使实验失败( ,3,64.8×10×10×0.10%V,9(2)由油膜的体积等于一滴油酸酒精溶液内纯油酸的体积可得:d,, m,1.2×10 m. ,4S40×104( 一滴油酸酒精溶液含质量为m的纯油酸，滴在液面上扩散后形成的最大面积为S.已知纯油酸的摩尔质量为M、密度为ρ，阿伏加德罗常数为N，下列表达式中正确的有( ) A MA(油酸分子的直径为 ρS mB(油酸分子的直径为 ρS mC(油酸所含的分子数为N AM MD(油酸所含的分子数为N Am 5( 在“用油膜法估测分子大小”实验中所用的油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL溶液中有纯油酸0.6 mL，用注射器测得1 mL上述溶液为80滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开，测得油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中每一小方格的边长为1 cm，试求: 2 (1)油酸薄膜的面积是________cm; (2)实验测出油酸分子的直径是________m;(结果保留两位有效数字) (3)实验中为什么要让油膜尽可能散开, 7 汇聚名校名师，奉献精品资源，打造不一样的教育～ 6( (1)在做“用油膜法估测分子大小”的实验时，已经准备的器材有:油酸酒精溶液、滴管、浅盘和水、玻璃板、彩笔，要完成本实验，还欠缺的器材有________________( (2)在用油膜法估测分子大小的实验中，在哪些方面作了理想化的假设:________;实验中滴在水面的是油酸酒精溶液而不是纯油酸，且只能滴一滴，这是因为________;在将油酸酒精溶液滴向水面前，要先在水面上均匀撒些痱子粉，这样做是为了________________( (3)如图3所示的四个图反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的四个步骤，将它们按 操作先后顺序排列应是________(用符号表示)( 图3 (4)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油酸酒精溶液的体积浓度为A，又用滴管测得N滴这种油酸酒精的总体积为V，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a的正方形小格的纸上，如图所示，测得油膜占有的小正方形个数为X. ?用以上字母表示油酸分子直径的大小d,________. ?从图中数得油膜占有的小正方形个数为X,________. 5( 在做“用单摆测定重力加速度”的实验中，有人提出以下几点建议: 8 汇聚名校名师，奉献精品资源，打造不一样的教育～ A(适当加长摆线 B(质量相同、体积不同的摆球，应选用体积较大的 C(单摆偏离平衡位置的角度不能太大 D(当单摆经过平衡位置时开始计时，经过一次全振动后停止计时，用此时间间隔作为单摆振动的周期 其中对提高测量结果精确度有利的是________( 6( 某同学做“用单摆测定重力加速度”的实验时，测得的重力加速度数值明显大于当地的重力加速度的实际值(造成这一情况的可能原因是 ( ) A(测量摆长时，把悬挂状态的摆线长当成了摆长 B(测量周期时，当摆球通过平衡位置时启动秒表，记为第0次，此后摆球第30次通过平衡位置时制动秒 t表，读出经历的时间为t，并由计算式T,求得周期 30 C(开始摆动时振幅过小 D(所用摆球的质量过大 27. 某同学在正确操作和测量的情况下，测得多组摆长L和对应的周期T，画出L,T图线，如图所示(出现这一结果最可能的原因是:摆球重心不在球心处，而是在球心的正____方(选填“上”或“下”)(为了使得到的实验结果不受摆球重心位置无法准确确定的影响，他采用恰当的数据处理方法:在图线上选取A、B两个点，找出两点相应的横纵坐标，如图所示(用表达式g,________计算重力加速度，此结果即与摆球重心就在球心处的情况一样( 9 汇聚名校名师，奉献精品资源，打造不一样的教育～ 24π,L,L,AB答案 下 22T,TBA 解析 作一条过原点的与AB线平行的直线，所作的直线就是准确测量摆长时所对应的图线(过横轴上某一点作一条平行纵轴的直线，则和两条图线的交点不同，与准确测量摆长时的图线的交点对应的摆长是准确的，与AB线的交点对应的摆长要小些，同样的周期，摆长应一样，但AB线所对应的却小些，其原因是在测量摆长时少测了，所以其重心应在球心的下方(设重心与球心的距离为r，则对A、B两点数据，由单摆 2L，rL，r4π,,LL,ABAB周期公式有:T,2π 和T,2π ，解得:g,，按这样计算，测量结果将与摆球AB22ggT,TAB 重心就在球心处的值相同( 9( 某实验小组在进行“用单摆测定重力加速度”的实验中，已知单摆在摆动过程中的摆角小于5?;在测量单摆的周期时，从单摆运动到最低点开始计时且记数为1，到第n次经过最低点所用的时间为t;在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆球悬挂后的摆线长(从悬点到摆球的最上端)为L，再用螺旋测微器测得摆球的直径为d(读数如图所示)( (1)该单摆在摆动过程中的周期为________( (2)用上述物理量的符号写出求重力加速度的一般表达式g,________. (3)从上图可知，摆球的直径为________ mm. (4)实验结束后，某同学发现他测得的重力加速度的值总是偏大，其原因可能是下述原因中的 ( ) A(单摆的悬点未固定紧，振动中出现松动，使摆线增长了 B(把n次摆动的时间误记为(n，1)次摆动的时间 C(以摆线长作为摆长来计算 D(以摆线长与摆球的直径之和作为摆长来计算 d22π,n,,1,L，,2t2答案 (1) (2) (3)5.980 2n,1t (4)BD 10 汇聚名校名师，奉献精品资源，打造不一样的教育～ 10( 有两个同学利用假期分别去参观北京大学和南京大学的物理实验室，各自在那里利用先进的DIS系统 2较准确地探究了“单摆的周期T与摆长L的关系”，他们通过校园网交换实验数据，并由计算机绘制了T,L图象，如图10甲所示(去北大的同学所测实验结果对应的图线是________(填“A”或“B”)(另外，在南大做 La探究的同学还利用计算机绘制了a、b两个摆球的振动图象(如图乙)，由图可知，两单摆摆长之比,________.Lb在t,1 s时，b球振动方向是________( 图10 11( 某同学想在家里做“用单摆测定重力加速度”的实验，但没有合适的摆球，他找到了一块大小约为3 cm、 11 汇聚名校名师，奉献精品资源，打造不一样的教育～ 外形不规则的大理石代替小球(他设计的实验步骤是 A(将石块和细尼龙线系好，结点为M，将尼龙线的上端固定于O点; B(用刻度尺测量OM间尼龙线的长度L作为摆长; C(将石块拉开一个大约α,5?的角度，然后由静止释放; tD(从摆球摆到最高点时开始计时，测出30次全振动的总时间t，由T,得出周期; 30E(改变OM间尼龙线的长度再做几次实验，记下每次相应的l和T; 2π2F(求出多次实验中测得的l和T的平均值，作为计算时用的数据，代入公式g,()l，求出重力加速度g. T(1)该同学以上实验步骤中有重大错误的是________( (2)该同学用OM的长作为摆长，这样做引起的系统误差将使重力加速度的测量值比真实值偏大还是偏小, 你认为用什么方法可以解决摆长无法准确测量的困难, 12 汇聚名校名师，奉献精品资源，打造不一样的教育～ 13 汇聚名校名师，奉献精品资源，打造不一样的教育～