实验特训01 用油膜法估测油酸分子的大小（解析版）-2025高考物理一轮新题型综合特训（上海专用）

这是一份实验特训01 用油膜法估测油酸分子的大小（解析版）-2025高考物理一轮新题型综合特训（上海专用），共14页。试卷主要包含了实验题等内容，欢迎下载使用。


一、实验题
1．（1）下图为某同学用油膜法测分子直径的操作示意图，请选出需要的实验操作，并将它们按操作先后顺序排列： （用字母符号表示）。
A． B． C．
D． E. F.
（2）如果在实验中：将的油酸溶于酒精，制成的油酸酒精溶液。已知溶液有20滴，现取1滴油酸酒精溶液滴到水面上，最后扩展成面积为的油膜，由此估算出油酸分子直径为 m（结果保留两位有效数字）。在该实验中滴入油酸酒精溶液之前，要在水面上均匀的撒上薄薄的一层痱子粉，其作用是： 。
【答案】 DBFEC 形成清晰的油膜边缘
【详解】(1)[1]不能直接把油酸倒入水中，故A步骤不需要，先配置好油酸溶液，在浅盘中倒入水，将痱子粉均匀撒在水面上，往水中滴入1滴油酸溶液，待油酸油膜形状稳定后，将刻有坐标的玻璃放在放在浅盘上，用笔画出油酸薄膜的形状，因此正确排序是DBFEC；
（2）[2]由题意知，酒精油酸溶液的浓度为，1滴酒精油酸溶液的体积为,
1滴酒精油酸溶液的体积为
1滴酒精油酸溶液形成的油膜面积
油酸分子直径
(2)[3]为了使一滴油酸溶液散开后界面比较清晰，要在水面上先撒上痱子粉。
2．“用油膜法估测分子的大小”的实验方法及步骤如下：
①向的油酸中加酒精，直至总量达到；
②用注射器吸取①中配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入100滴时，测得其体积恰好是；
③先往边长为的浅盘里倒入深的水，然后将爽身粉均匀地撒在水面上；
④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的形状；
⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所示，小方格的边长为，数出轮廓范围内小方格的个数N。

根据以上信息，回答下列问题：
（1）油酸分子直径是 m。（结果保留两位有效数字）
（2）在实验中，认为油酸分子在水面上形成的是单分子层，这体现的物理思想方法是
A．等效替代法 B．类比法 C．理想模型法 D．控制变量法
（3）若某学生计算油酸分子直径的结果偏大，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，的溶液的滴数多记了10滴
【答案】 C AC/CA
【详解】（1）[1]一滴油酸酒精溶液中油酸的体积为
根据大于半个方格的计为一个，小于半个方格的不计的原则，可得油膜形状占据的方格数约为
所以油膜的面积为
所以油酸分子的直径为
（2）[2]实验中把分子看作小球，认为油酸分子能够一个一个紧密排列，在水面上形成单分子油膜层，都是采用了理想模型法，C正确，故选C。
（3）[3]计算油酸分子直径的依据是
A．油酸未完全散开，则测得的油膜面积所占方格数目偏少，所以导致油酸分子直径计算值偏大，A正确；
B．油酸溶液浓度低于实际值，则一滴溶液中纯油酸计算体积偏小，导致油酸分子直径计算值偏小，B错误；
C．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，则测得的油膜面积所占方格数目偏少，所以导致油酸分子直径计算值偏大，C正确；
D．求每滴体积时，的溶液的滴数多记了10滴，则导致一滴溶液体积计算值偏小，则一滴溶液中纯油酸计算体积偏小，导致油酸分子直径计算值偏小，D错误。
故选AC。
3．在“油膜法测分子直径”的实验中，某同学操作如下：
①取1.0 mL油酸配成250 mL油酸酒精溶液；
②用滴管吸取1.0mL油酸酒精溶液逐滴滴入量筒，全部滴完共20滴；
③在边长约10cm的正方形线盘内注入适量的水，将痱子粉均匀地撒在水面上，用滴管滴入一滴溶液：
④待抽膜形状稳定后，将绘有方格的玻璃板放在浅盘上，绘出油酸颜的轮廓（如图所示），每个方格的边长为1.0cm。

（1）该实验中一滴油酸酒精溶液含 mL油酸；
（2）由上述数据估算得到油酸分子直径的数量级约为 m；
（3）若该同学在计算油酸膜面积时，对不完整的方格均不计数，由此估算得到的油酸分子直径数量级将 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）；
（4）已知油酸分子的直径数量级为，该同学实验结果产生偏差的原因可能是： ；
（5）用油膜法测出油酸分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，还需要知道油酸的 （填序号）。
A．摩尔质量B．摩尔体积C．质量D．体积
【答案】 偏大 油酸膜没有完全展开，形成的不是单分子油膜层 B
【详解】（1）[1]该实验中一滴油酸酒精溶液含纯油酸的体积为
（2）[2]油膜的面积约为
油酸分子直径约为
故油酸分子直径的数量级约为；
（3）[3]若该同学在计算油酸膜面积时，对不完整的方格均不计数，则测得的油膜面积偏小，由此估算得到的油酸分子直径数量级将偏大；
（4）[4]已知油酸分子的直径数量级为，该同学实验结果产生偏差的原因可能是：油酸膜没有完全展开，形成的不是单分子油膜层；
（5）[5]根据阿伏加德罗常数计算公式
可知测定阿伏加德罗常数，还需要知道油酸的摩尔体积。
故选B。
4．某合作探究小组的同学进行了“用油膜法估测油酸分子的大小”实验。

（1）该实验小组的同学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。则接下来的正确实验操作步骤是 。（填写步骤前面的数字）
①往浅盘里倒入一定深度的水，待水面稳定后将适量的痒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，待油膜形状稳定；
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
（2）该小组做实验时，每1000mL油酸酒精溶液中有纯油酸0.2mL，用注射器测得80滴这样的溶液为1mL，则一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为 mL，等油膜形状稳定后在玻璃板描画出油膜的轮廓如图所示，图中正方形小方格的边长为1cm。油膜的面积是 m²。根据上述数据，估测出油酸分子的直径是 m。（结果均保留两位有效数字）
（3）在实验操作及数据处理过程中，下列说法正确的是 。
A．为了防止酒精的挥发，配制的油酸酒精溶液不能长时间放置
B．在水面上滴入油酸酒精溶液后，应该马上数方格
C．若实验中撒的痱子粉过多，则计算得到的油酸分子的直径将偏小
D．数方格时，不足半个的舍去，超过半个的算一个
【答案】 ①②④③ AD
【详解】（1）[1]先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，再往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上，再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，然后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，最后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；因此正确的顺序是①②④③；
（2）[2]一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为
[3]油膜的面积为1平方厘米乘以方格数目，不足半格的不计入，超过半格的按一格计入，油膜覆盖的方格大约在31个，所以油膜的面积为
[4]用纯油酸的体积除以油膜的面积，得出的油膜厚度，即是油酸分子的直径，根据实验数据，油酸分子的直径为
（3）[5] A．为了防止酒精的挥发，配置的油酸酒精溶液不能长时间放置，否则浓度会发生变化，故A正确；
B．在水面上滴人油酸酒精溶液后，应该等油膜的形状稳定后再描形状数方格，故B错误；
C．若实验中撒的痱子粉过多，则油膜面积偏小，则计算得到的油酸分子的直径将偏大，故C错误。
D．数方格时，为了减小实验误差，不足半个的舍去，超过半个的算一个，故D正确。
故选AD。
5．在“油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，通过宏观量的测量间接计算确定微观量。
（1）本实验利用了油酸分子易在水面上形成 （选填“单层”或“多层”）分子油膜的特性。若将含有纯油酸体积为V的一滴油酸酒精溶液滴到水面上，形成面积为S的油酸薄膜，则由此可估测油酸分子的直径为d= 。
（2）将0.2mL的纯油酸配制成的油酸酒精溶液，接着用滴管向量筒内滴加80滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了。若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大的盛水的浅盘中（水中撒了痱子粉），由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成的油膜的形状如图所示。已知每一小方格的边长为，则可估算出油酸分子的直径大小是 m（计算结果保留一位有效数字）。
（3）某同学将实验中得到的计算结果和实际值比较，发现计算结果偏大，可能的原因是 。
A．水面上痱子粉撒得过多，油酸未完全散开
B．求每滴溶液中纯油酸的体积时，溶液的滴数多记了10滴
C．计算油膜面积时，只数了完整的方格数
D．油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度增大
【答案】 单层 AC/CA
【详解】（1）[1][2]本实验利用了油酸分子易在水面上形成单层分子油膜的特性。若将含有纯油酸体积为V的一滴油酸酒精溶液滴到水面上，形成面积为S的油酸薄膜，则由此可估测油酸分子的直径为
d=
（2）[3]利用数格子的方法，油酸膜的面积约为
1滴这样的溶液中的纯油酸体积为
油酸分子的直径大小是
（3）[4] A．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开，即算出的油膜层面积偏小，根据
d=
可知所测的分子直径d明显偏大，故A正确；
B．求每滴溶液中纯油酸的体积时，溶液的滴数多记了10滴，得出的油酸体积偏小，所测的分子直径d偏小，故B错误；
C．计算油膜面积时，只数了完整的方格数，算出的油膜层面积偏小，所测的分子直径d明显偏大，故C正确；
D．若油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度变大，实验数据处理仍然按照挥发前的浓度计算，即算出的纯油酸体积偏小，则所测的分子直径d明显偏小，故D错误。
故选AC。
6．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；
C．往浅盘里倒入约2cm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；
E．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。
（1）以上各实验步骤中正确的顺序是 （填写步骤前面的字母）。
（2）实验中所用的油酸酒精溶液的体积百分比浓度为0.05%，每滴溶液的体积为0.02mL，描出油酸膜边缘轮廓，正确数出约有100个小方格。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。由以上数据，可估算出油酸分子的直径为 m。
（3）某同学在该实验中最终得到的油酸分子的直径和其他大多数同学的比较，数据偏大。出现这种结果的原因，可能是 。
A．计算油酸膜面积时，错将所有不完整的方格作为完整的方格处理
B．水面上爽身粉撒的较多，油酸膜没有充分展开
C．求每滴溶液体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴
【答案】 CADBE B
【详解】（1）[1]根据实验步骤的合理性顺序应为CADBE
（2）[2]油酸膜的面积
[3]油酸体积
（3）[4]A．计算油酸膜面积时，错将所有不完整的方格作为完整的方格处理，增大了油膜的面积，只能导致分子直径偏小，而实际偏大，故选项A错误；
B．水面上爽身粉撒的较多，油酸膜没有充分展开，致使油膜的面积偏小，所以计算分子直径偏大，故选项B正确；
C．求每滴溶液体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴，导致一滴油酸体积偏小，导致分子直径计算值偏小，而实际值偏大，故选项C错误。
故选B。
7．现代测量分子大小的方法有很多，粗略测量的有油膜法，进一步精确测量的有显微法等。
（1）在一次“油膜法”粗略测量的实验中，一同学先量取0.2mL油酸，再加入酒精后得到200mL的溶液；然后用针管吸取这种溶液，向小量筒中滴入200滴溶液，溶液的液面达到量筒中1mL的刻度，再用针管吸取配好的油酸酒精溶液，向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下1滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜稳定后，放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜，如图甲所示。坐标中每个小正方形方格的大小为，由图可以估算出油膜的面积是 ，由此估算出油酸分子的直径是 m（此空结果保留1位有效数字）。

（2）图乙是教材中的一张照片。这张显微镜下拍摄的照片外圆是直径为的圆周，它是由48个铁原子排列而成的。由此可以估算出铁原子的直径约为 m（结果保留2位有效数字）。
【答案】 63
【详解】（1）[1]由图可知，油膜覆盖的面积大概有63格，故面积为
[2]一滴溶液中所含油酸的体积为
故油酸分子的直径为
（2）[3]外圆的周长为
外圆由48个铁原子组成，所以周长大约等于48个铁原子直径的总和，所以铁原子的直径为
8．（1）某同学在做课本上粗测油酸分子大小的实验中，计算结果明显偏大，可能是由于
A．油酸未完全散开
B．油酸中含有大量的酒精
C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格
D．求每滴体积时，lmL的溶液的滴数误多记了10滴
（2）在做“用油膜法估测分子大小”的实验时，油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸1mL，用注射器测得1mL上述溶液有200滴，把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，测得油酸膜的近似轮廓如图所示，图中正方形小方格的边长为1cm，估算油膜面积以超过半格以一格计算，小于半格就舍去的原则，估算出40格，则油酸膜的面积是 m2，每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 m3，。根据上述数据，估测出油酸分子的直径是 m。（保留两位有效数字）

【答案】 AC/CA 4.0×10-3 5.0×10-12 1.3×10-9
【详解】（1）[1]根据
A．油酸未完全散开，油酸分子层的面积测量值偏小，故计算结果明显偏大，故A正确；
B．油酸中含有大量的酒精没有影响直径的测量，因为油酸本来就是要加入酒精稀释的，故B错误；
C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，油酸分子层的面积测量值偏小，故计算结果明显偏大，故C正确；
D．求每滴体积时，lmL的溶液的滴数误多记了10滴，使得一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积计算值偏小，故计算结果明显偏小，故D错误。
故选AC。
（2）[2]油酸膜的面积是
[3]每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是
[4]估测出油酸分子的直径是
9．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；
C．往浅盘里倒入约2cm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；
E．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。
(1)以上各实验步骤中正确的顺序是 （填写步骤前面的字母）。
(2)实验中所用的油酸酒精溶液的体积百分比浓度为0.05%，每滴溶液的体积为0.02mL，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为 m（保留两位有效数字）。
(3)若实验时痱子粉撒的太厚，则所测的分子直径会 （选填“偏大”或“偏小”）
【答案】 CADBE 1.1×10-2 9.1×10-10 偏大
【详解】(1)[1]“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：
准备浅水盘（C）→形成油膜（A）→描绘油膜边缘（D）→测量油膜面积（B）→计算分子直径（E），故正确的顺序为：CADBE。
(2)[2]油酸膜的面积约为
[3]油酸分子的直径
（3）[4] 若实验时痱子粉撒的太厚，油膜无法完全展开，测得的油膜面积偏小，即测得的油酸分子的直径偏大。
10．某实验小组利用图中的器材，进行“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验。
（1）该实验中的理想化假设是( )

A．将油膜看成单分子层油膜
B．不考虑各油酸分子间的间隙
C． 不考虑各油酸分子间的相互作用力
D．将油酸分子看成球形
（2）实验中使用的是油酸酒精溶液，其中酒精的作用是( )
A．使油酸的油膜边界轮廓清晰 B．使油酸的颜色更加透明
C． 有助于测量一滴油酸的体积 D．对油酸溶液起到稀释作用
（3）测量一滴油酸酒精溶液的体积时，为了减小误差而巧用的方法是( )
A．控制变量法 B．建模法 C． 累积法 D．归纳法
（4）实验中最终得到的计算结果数据偏大，可能是由于( )
A．油膜中含有大量未溶解的酒精
B．将全部不完整的方格作为完整方格计算油膜面积
C． 油酸酒精溶液久置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化
D．水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开
（5）利用油膜法可以测阿伏加德罗常数。如果已知体积为V的一滴纯油酸在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S，这种油的密度为，摩尔质量为M，则阿伏加德罗常数的表达式为 。（分子看成球体）
【答案】 ABD D C D
【详解】（1）[1]用油膜法测量分子的直径时，不考虑分子间的间隙，将油膜看成单分子油膜层，以及将油分子看成球形。
故选ABD。
（2）[2]实验中使用的是油酸酒精溶液，其中酒精的作用是对油酸溶液起到稀释作用。
故选D。
（3）[3]测量一滴油酸酒精溶液的体积时，先是测量多滴溶液的总体积，然后以总体积比总滴数，可知为了减小误差而巧用的方法是累积法。
故选C。
（4）[4] A．油膜中含有大量未溶解的酒精，导致油膜面积偏大，根据
可知，若油膜中含有大量未溶解的酒精，则实验中最终得到的计算结果数据偏小，故A错误；
B．将全部不完整的方格作为完整方格计算油膜面积，导致油膜面积偏大，根据上述可知实验中最终得到的计算结果数据偏小，故B错误；
C．油酸酒精溶液久置，酒精挥发使溶液的浓度变大，若仍然按较小浓度运算，则得到的纯油酸体积较小，根据
可知，则实验中最终得到的计算结果数据偏小，故C错误；
D．水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开，测得的油膜面积较小，根据上述可知实验中最终得到的计算结果数据偏大，故D正确。
故选D。
（5）[5]油分子的直径为
油分子的体积为
令阿伏加德罗常数为N，则有
解得