熱學(xué)實(shí)驗(yàn)（解析版）-2025年高考物理二輪復(fù)習(xí)

專題27熱學(xué)實(shí)驗(yàn)

考郵型歸”

一、油膜法測(cè)分子直徑的實(shí)驗(yàn).........................2

、探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系....6

1

專題一油膜法測(cè)分子直徑的實(shí)驗(yàn)

1.(2025?全國(guó)?二模)某同學(xué)用如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)了“驗(yàn)證角速度和質(zhì)量一定時(shí)，向心

力大小與圓周運(yùn)動(dòng)半徑的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，小球P、。質(zhì)量相同，兩不等長(zhǎng)細(xì)繩。、6一端分別與

小球相連，另一端分別與固定在豎直細(xì)桿上的力傳感器相連，轉(zhuǎn)動(dòng)細(xì)桿，穩(wěn)定后，小球尸和

小球。做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，讀出力傳感器的示數(shù)片和耳。

ba

Q(3°P

(1)本實(shí)驗(yàn)采用的物理方法與下列實(shí)驗(yàn)中相同的是O

A.探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系

B.探究力的合成規(guī)律

C.用油膜法估測(cè)分子的大小

(2)為完成實(shí)驗(yàn)，需要測(cè)量的物理量為o

A.細(xì)繩。、6的長(zhǎng)度4和4B.小球的質(zhì)量冽C.小球轉(zhuǎn)動(dòng)一周所需的時(shí)間，

(3)測(cè)出需要測(cè)量的物理量后，若得到的數(shù)據(jù)在誤差范圍內(nèi)滿足關(guān)系式(用測(cè)量量和已

知量表示)，則可說明角速度和質(zhì)量一定時(shí)，向心力大小與半徑成正比。

(4)若僅將兩小球換為質(zhì)量不同的小球，則用該實(shí)驗(yàn)裝置_____(選填“可以”或“不可以”)進(jìn)

行“驗(yàn)證角速度和半徑一定時(shí)，向心力大小與質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)。

【答案】⑴A

⑵A

(3)E，2=F2k

⑷不可以

【詳解】(1)本實(shí)驗(yàn)采用了控制變量法。

A.探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)也采用了控制變量法，故A正確；

B.探究力的合成規(guī)律實(shí)驗(yàn)采用了等效替代法，故B錯(cuò)誤；

2

C.用油膜法估測(cè)分子的大小實(shí)驗(yàn)采用了近似替代法，故c錯(cuò)誤；

故選Ao

(2)驗(yàn)證角速度和質(zhì)量一定時(shí)，向心力大小與圓周運(yùn)動(dòng)半徑的關(guān)系，需測(cè)量出轉(zhuǎn)動(dòng)半徑，

故需要測(cè)量的是細(xì)繩。、6的長(zhǎng)度4和4。

故選Ao

(3)設(shè)細(xì)繩長(zhǎng)度為/,連接小球的細(xì)繩與豎直方向間的夾角為6,小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為

『，細(xì)繩上的拉力為尸，對(duì)某小球進(jìn)行受力分析，則有

sin0=-

I

若角速度和質(zhì)量一定時(shí)，向心力大小與半徑成正比，則有

Fxsin9Xrx

F2sin02r2

可得

(4)僅將兩小球換為質(zhì)量不同的小球時(shí)，需保證兩小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑、角速度相同，

向心力大小與質(zhì)量成正比，則有

片sinml

F2sin02m2

^=cos3

F

結(jié)合上述分析可知，兩側(cè)e相等，半徑要相等，此時(shí)有4=4,故若僅將兩小球換為質(zhì)量不

同的小球，不可以進(jìn)行“驗(yàn)證角速度和半徑一定時(shí)，向心力大小與質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)。

2.(2021?廣東江門?二模)在一種粗測(cè)油酸分子大小的實(shí)驗(yàn)中，具體操作如下：

A.取油酸1mL注入250mL的量杯內(nèi)，然后向杯中加入酒精，直到液面達(dá)到250mL的刻度

為止，并使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液。用滴管吸取制得的油酸酒精溶液,

逐滴滴入量筒，記錄滴入的滴數(shù)直到量筒達(dá)到1mL為止，恰好共滴了100滴

C.在水盤內(nèi)注入蒸儲(chǔ)水，靜置后用滴管吸取油酸酒精溶液，輕輕地向水面滴一滴溶液，酒

精揮發(fā)后，油酸在水面上盡可能地散開，形成一油膜

D.測(cè)得此油膜的面積為8xl02cm2

(1)這種粗測(cè)油酸分子大小的方法叫做油膜法測(cè)分子大小，讓油酸盡可能地在水面上散開，

使其形成單層油膜。如果把分子看作球形，這層油膜的厚度可視為油酸分子的O

3

（2）利用相關(guān)數(shù)據(jù)可求得油酸分子直徑為mo（取一位有效數(shù)字）

【答案】（1）直徑

（2）5x10-1°

【詳解】（1）讓油酸盡可能地在水面上散開，使其形成單層油膜。如果把分子看作球形，這

層油膜的厚度可視為油酸分子的直徑。

（2）一滴酒精油酸溶液中含純油酸的體積為

=—X—xl0-6m3=4xl0-11m3

250100

則油酸分子直徑為

4xl0-u

m=5xl0~'°m

8X102X10-4

3.（2024?河北邯鄲?二模）做“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)。

（1）下列實(shí)驗(yàn)步驟的正確順序是（填寫實(shí)驗(yàn)步驟前的序號(hào)）。

A.往邊長(zhǎng)約為40cm的淺盤里倒入約2cm深的水，待水面穩(wěn)定后將適量的排子粉均勻地

撒在水面上

B.用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形狀穩(wěn)定

C.將畫有油酸膜形狀的玻璃板平放在坐標(biāo)紙上，計(jì)算出油酸膜的面積，根據(jù)油酸的體

積和油酸膜的面積計(jì)算出油酸分子直徑的大小

D.用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下量筒內(nèi)每增加一

定體積時(shí)的滴數(shù)，由此計(jì)算出一滴油酸酒精溶液的體積，再根據(jù)油酸酒精溶液的濃度計(jì)

算出油酸的體積

E.將玻璃板放在淺盤上，然后將油酸膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上

（2）實(shí)驗(yàn)中，體積為匕的所用油酸酒精溶液中純油酸的體積為匕，用注射器和量筒測(cè)得"滴

上述溶液的體積為％,把一滴該溶液滴入盛水的撒有排子粉的淺盤中，待水面穩(wěn)定后，得

到油酸薄膜的輪廓形狀和尺寸如圖所示，圖中每個(gè)小正方形的邊長(zhǎng)為“，則油酸薄膜的面積

S=;可求得油酸分子的直徑為（用匕、匕、乂、〃、S表示）。

4

(3)某同學(xué)實(shí)驗(yàn)中最終得到的油酸分子直徑數(shù)據(jù)偏大，可能是因?yàn)閛

A.計(jì)算油膜面積時(shí)，舍去了所有不足一格的方格

B.水面上狒子粉撒得太多，油膜沒有充分展開

C.用注射器和量筒測(cè)外體積溶液滴數(shù)時(shí)多記錄了幾滴

【答案】⑴DABEC

⑵7SVX

(3)AB

【詳解】(1)實(shí)驗(yàn)過程應(yīng)先用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記

下量筒內(nèi)每增加一定體積時(shí)的滴數(shù)，由此計(jì)算出一滴油酸酒精溶液的體積，再根據(jù)油酸酒精

溶液的濃度計(jì)算出油酸的體積，后往邊長(zhǎng)約為40cm的淺盤里倒入約2cm深的水，待水面穩(wěn)

定后將適量的琲子粉均勻地撒在水面上，再用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水

面上，待薄膜形狀穩(wěn)定，隨后將玻璃板放在淺盤上，然后將油酸膜的形狀用彩筆描繪在玻璃

板上，最后將畫有油酸膜形狀的玻璃板平放在坐標(biāo)紙上，計(jì)算出油酸膜的面積。根據(jù)油酸的

體積和油酸膜的面積計(jì)算出油酸分子直徑的大小。即實(shí)驗(yàn)步驟的正確順序是DABEC。

(2)根據(jù)數(shù)格子的辦法，多于半格算一格，少于半格舍去，油膜的總格數(shù)為71格，則油膜

總面積為

S=lla2

由于所用油酸酒精溶液每匕體積溶液中有純油酸體積匕，則溶液的濃度為

用注射器和量筒測(cè)得體積為弓的上述溶液有“滴，則一滴溶液中純油酸的體積為

V=^x

n

油酸分子直徑為

5

聯(lián)立解得

"Mi

(3)A.計(jì)算油膜面積時(shí)，舍去了所有不足一格的方格，導(dǎo)致油膜面積測(cè)量值偏小，根據(jù)

可知油酸分子直徑測(cè)量值偏大，故A正確;

B.水面上瘴子粉撒得太多，油膜沒有充分展開，導(dǎo)致油膜面積測(cè)量值偏小，根據(jù)

d=l

可知油酸分子直徑測(cè)量值偏大，故B正確;

C.用注射器和量筒測(cè)％體積溶液滴數(shù)時(shí)多記錄了幾滴，導(dǎo)致油酸體積測(cè)量值偏小，根據(jù)

可知油酸分子直徑測(cè)量值偏小，故C錯(cuò)誤。

故選ABo

專題二探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系

4.(2024?浙江?二模)用圖所示裝置完成“探究氣體等溫變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)

1□

4

4m

31

E2l

2a_『

r一_

一E0_l

(1)下列說法正確的是一

A.實(shí)驗(yàn)時(shí)需要用手扶住注射器外壁

B.實(shí)驗(yàn)時(shí)緩慢地向上拉或向下壓柱塞，是為了盡量減小注射器與柱塞間的摩擦

C.封閉一定質(zhì)量的氣體時(shí)，先要摘除橡膠套，拉動(dòng)柱塞使之移到適當(dāng)位置后，再用橡

6

膠套封閉注射器的注射孔

（2）某實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行了兩次規(guī)范的實(shí)驗(yàn)，并由記錄的數(shù)據(jù)作出了『一憶圖像，如圖甲、乙圖線

所示。若兩次實(shí)驗(yàn)氣體的質(zhì)量一定，則氣體溫度7sTz；若兩次實(shí)驗(yàn)氣體的溫度不變，

則氣體質(zhì)量加單mz（兩空均選填或"="）。

【答案】（1）C

⑵>>

【詳解】（1）[1]A.實(shí)驗(yàn)時(shí)為防止溫度發(fā)生變化，不能用手握注射器推拉柱塞，故A錯(cuò)誤;

B.實(shí)驗(yàn)時(shí)緩慢地向上拉或向下壓柱塞，是為了防止溫度發(fā)生變化，故B錯(cuò)誤；

C.在封閉一定質(zhì)量的氣體時(shí)，要先摘除橡膠套，拉動(dòng)柱塞使之移到適當(dāng)位置后，再用橡膠

套封閉注射器的注射孔，故C正確。

故選C。

（2）[1]在小憶圖象中，根據(jù)

叱"

T

可得

pV=CT

即離坐標(biāo)原點(diǎn)越遠(yuǎn)的等溫線溫度越高，故

T甲>/乙

⑵由克拉珀龍方程

m

pV=-RT

式中機(jī)是氣體的質(zhì)量，M是摩爾質(zhì)量，R是摩爾氣體常量，可知在相同情況下，當(dāng)溫度T

不變時(shí)，所選氣體的質(zhì)量加越大，夕/值越大，可知

m尹>加乙

5.（2023?山東?高考真題）利用圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置可探究等溫條件下氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系。

將帶有刻度的注射器豎直固定在鐵架臺(tái)上，注射器內(nèi)封閉一定質(zhì)量的空氣，下端通過塑料管

與壓強(qiáng)傳感器相連?；钊隙斯潭ㄒ煌斜P，托盤中放入祛碼，待氣體狀態(tài)穩(wěn)定后，記錄氣體

7

壓強(qiáng)。和體積/(等于注射器示數(shù)4與塑料管容積△%之和)，逐次增加祛碼質(zhì)量，采集多

組數(shù)據(jù)并作出擬合曲線如圖乙所示。

1p/(xlO3pa)

十

220-L十

—

d-X-L十-rZ

-u

-G-t-T-T--

—

1-十

r

u.-!I

200uv十

壬r

v'壬

HuI(

180二T-r

二S-k

E

I—

二-

T-fr

f+-c

160

140

1-壬

—

120

1005060708090W0~.

-(xlO-3mL-')

圖乙

回答以下問題:

(1)在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，圖乙中的擬合曲線為一條過原點(diǎn)的直線，說明在等溫情況下,

一定質(zhì)量的氣體O

A.。與/成正比B.。與程成正比

(2)若氣體被壓縮到憶=10.0mL,由圖乙可讀出封閉氣體壓強(qiáng)為Pa(保留3

位有效數(shù)字)。

(3)某組同學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，一同學(xué)在記錄數(shù)據(jù)時(shí)漏掉了△憶，則在計(jì)算P%乘積時(shí)，他的計(jì)

算結(jié)果與同組正確記錄數(shù)據(jù)同學(xué)的計(jì)算結(jié)果之差的絕對(duì)值會(huì)隨。的增大而(填

“增大’或"減小”)。

【答案】B2.04xlO5增大

【詳解】(1)[1]在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，圖乙中的擬合曲線為一條過原點(diǎn)的直線，說明在

等溫情況下，一定質(zhì)量的氣體，。與成正比。

故選B。

(2)[2]若氣體被壓縮到憶=10.0mL,則有

-=—mL-1=100xl0-3mL-1

V10.0

由圖乙可讀出封閉氣體壓強(qiáng)為

n=2.04xl0sPa

8

（3）[3]某組同學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，一同學(xué)在記錄數(shù)據(jù)時(shí)漏掉了AK,則在計(jì)算P%乘積時(shí)，根據(jù)

p(70+A7)-p70=pA7

可知他的計(jì)算結(jié)果與同組正確記錄數(shù)據(jù)同學(xué)的計(jì)算結(jié)果之差的絕對(duì)值會(huì)隨。的增大而增大。

6.（2024?安徽?二模）某同學(xué)用圖示實(shí)驗(yàn)裝置探究一定質(zhì)量的氣體等溫變化的規(guī)律。將注射

器水平固定，由于沒有壓強(qiáng)傳感器，于是他把活塞和壓力傳感器相連，可測(cè)出移動(dòng)活塞時(shí),

傳感器對(duì)活塞的壓力F,然后把注射器活塞移動(dòng)到體積最大的位置，并用橡皮帽封閉注射器

右側(cè)的細(xì)管。在溫度不變的條件下緩慢移動(dòng)活塞壓縮氣體并記錄多組壓力/和體積%的值,

假設(shè)活塞受到的摩擦可忽略不計(jì)。

（1）甲同學(xué)想通過作出的圖像探究等溫變化的規(guī)律，則還需要測(cè)量的物理量有：（）

A.氣體的溫度B.注射器的內(nèi)徑C.大氣壓強(qiáng)D.被封閉氣體的質(zhì)量

（2）乙同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出尸-：的圖像如圖，已知圖像的斜率為上圖像與縱軸交點(diǎn)的縱

坐標(biāo)的絕對(duì)值為從假設(shè)注射器內(nèi)的氣體的狀態(tài)變化遵循玻意耳定律，若細(xì)管內(nèi)氣體體積可

忽略，則氣體剛被封閉時(shí)的體積為（用左和6表示）；若細(xì)管內(nèi)氣體體積不可忽略,

則隨著的增大，尸圖像的斜率（選填：變大、變小、不變）。

【詳解】（1）設(shè)大氣壓強(qiáng)為A,被封閉氣體的橫截面積為S,對(duì)活塞有

pS=pQS+F

9

F

氣體壓強(qiáng)為2=p0+不

若要做p-5的圖像，還需要測(cè)量氣柱的橫截面積和大氣壓，橫截面積可以通過測(cè)量注射器

的內(nèi)徑計(jì)算得出。

故選BCo

(2)[1]設(shè)氣體剛封閉時(shí)，氣體體積為乂，此時(shí)的壓強(qiáng)為A,細(xì)管內(nèi)的體積忽略不計(jì)，由玻

意耳定律得A%>

整理得尸=旦/一205

則

k=P0V0S

b=P0S

Y

[2]若細(xì)管內(nèi)的氣體體積不可忽略，設(shè)細(xì)管內(nèi)的體積為A%,由玻意耳定律得

(PO+/}V+AV)=C(C為定值)

整理得

*CS1

一彳廠廠加上增大時(shí)，圖像斜率在變小。

vv

7.(2024?安徽合肥?二模)如圖甲所示，用一個(gè)帶有刻度的注射器及計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)來探究

氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)中所研究的對(duì)象是封閉在注射器內(nèi)的氣體，保持溫度和氣體質(zhì)

量不變，從注射器刻度直接讀出它的體積，它的壓強(qiáng)由壓強(qiáng)傳感器等計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)得到。