第66講 熱學(xué)實(shí)驗(yàn)（講義）（原卷版）-2025年高考物理一輪復(fù)習(xí)講練測(cè)（新教材新高考）

11/11第66講熱學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)夸?1、考情透視，目標(biāo)導(dǎo)航TOC\o"1-3"\h\u02、知識(shí)導(dǎo)圖，思維引航 203、考點(diǎn)突破，考法探究 2考點(diǎn)一.熱力學(xué)第一定律的理解及應(yīng)用 2知識(shí)點(diǎn)一、熱力學(xué)第一定律 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。知識(shí)點(diǎn)二、對(duì)熱力學(xué)第一定律的理解 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。知識(shí)點(diǎn)三、熱力學(xué)第一定律的三種特殊情況 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽?？枷?對(duì)熱力學(xué)第一定律的理解 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。考向2熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。考點(diǎn)二.熱力學(xué)第二定律的理解及應(yīng)用 4知識(shí)點(diǎn)二、熱力學(xué)第二定律的含義 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。知識(shí)點(diǎn)三、熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì) 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽?？键c(diǎn)三.熱力學(xué)第一定律與氣體圖像的綜合應(yīng)用 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。考向1熱力學(xué)第一定律與氣體p-T圖像的綜合 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽?？枷?熱力學(xué)第一定律與氣體V-T圖像的綜合 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。考向3熱力學(xué)第一定律與氣體p-V圖像的綜合 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽?？键c(diǎn)四.熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合應(yīng)用 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。04、真題練習(xí)，命題洞見(jiàn) 9考情分析2024·重慶·高考物理第1題2024·北京·高考物理第2題2024·山東·高考物理第3題2024·海南·高考物理第8題2024·河北·高考物理第9題2024·新課標(biāo)·高考物理第21題2024·河北·高考物理第9題2024·貴州·高考物理第14題2024·浙江·高考物理第14題復(fù)習(xí)目標(biāo)目標(biāo)1.知道油膜法估測(cè)油酸分子的大小的原理。目標(biāo)2.掌握用油膜法估測(cè)油酸分子的大小的方法。目標(biāo)3.學(xué)會(huì)探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系。目標(biāo)4.會(huì)用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)?？键c(diǎn)一.實(shí)驗(yàn)：用油膜法估測(cè)油酸分子的大小知識(shí)點(diǎn)一、理清原理與操作實(shí)驗(yàn)原理操作要領(lǐng)1.利用油酸酒精溶液在平靜的水面上形成單分子油膜2.將油酸分子視為球形，測(cè)出一定體積油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面積3.用d＝eq\f(V,S)計(jì)算出油膜的厚度(V為一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積，S為油膜面積)，這個(gè)厚度就近似為油酸分子的直徑1.配制油酸酒精溶液2.用注射器通過(guò)累積法得到1滴油酸酒精溶液的體積，再計(jì)算出1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V3.借助坐標(biāo)紙測(cè)量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面積S知識(shí)點(diǎn)二、掌握數(shù)據(jù)處理方法1．計(jì)算一滴溶液中油酸的體積：V＝eq\f(kV0,N)(mL)。V0為N滴油酸酒精溶液的體積，k為油酸的濃度。2．計(jì)算油膜的面積S：以邊長(zhǎng)為1cm的正方形為單位，計(jì)算輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)，大于半個(gè)的算一個(gè)，不足半個(gè)的舍去。3．計(jì)算油酸分子的直徑：d＝eq\f(V,S)(注意單位統(tǒng)一)。知識(shí)點(diǎn)三、注意實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)1．注射器針頭高出水面的高度應(yīng)在1cm之內(nèi)，當(dāng)針頭靠水面很近(溶液滴下之前)時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)針頭下方的粉層已被排開(kāi)，這是針頭中酒精揮發(fā)所致，不影響實(shí)驗(yàn)效果。2．待測(cè)油酸薄膜擴(kuò)散后又會(huì)收縮，要在油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后再畫(huà)輪廓。擴(kuò)散后又收縮有兩個(gè)原因：①水面受溶液液滴沖擊凹陷后又恢復(fù)；②酒精揮發(fā)后液面收縮。3．當(dāng)重做實(shí)驗(yàn)時(shí)，將水從淺盤(pán)的一側(cè)邊緣倒出，在這側(cè)邊緣會(huì)殘留油酸，可用少量酒精清洗，并用脫脂棉擦去，再用清水沖洗，這樣做可保持淺盤(pán)的清潔。4．本實(shí)驗(yàn)只要求估測(cè)油酸分子的大小，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)量級(jí)符合要求即可。知識(shí)點(diǎn)四、做好誤差分析1．純油酸體積的計(jì)算引起誤差。2．油膜面積的計(jì)算造成誤差。3．油膜形狀的邊界畫(huà)線(xiàn)造成誤差。4．油酸酒精溶液濃度的改變?cè)斐烧`差。考向一實(shí)驗(yàn)原理與操作1.在“油膜法估測(cè)分子直徑”的實(shí)驗(yàn)中，我們通過(guò)宏觀量的測(cè)量間接計(jì)算微觀量。(1)本實(shí)驗(yàn)利用了油酸分子易在水面上形成________(選填“單層”或“多層”)分子油膜的特性。若將一滴油酸酒精溶液滴到水面上，這滴溶液中含有純油酸體積為V，形成面積為S的油酸薄膜，則由此可估測(cè)油酸分子的直徑為_(kāi)_______。(2)某同學(xué)實(shí)驗(yàn)中先取一定量的無(wú)水酒精和油酸，制成一定濃度的油酸酒精溶液，測(cè)量并計(jì)算一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積后，接著又進(jìn)行了下列操作：A.將一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地?cái)U(kuò)展為形狀穩(wěn)定的油酸薄膜B.將畫(huà)有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上計(jì)算油酸薄膜的面積C.將玻璃板蓋到淺水盤(pán)上，用彩筆將油酸薄膜的輪廓畫(huà)在玻璃板上D.向淺盤(pán)中倒入約2cm深的水，將痱子粉均勻地撒在水面上以上操作的合理順序是________(填字母代號(hào))。(3)該同學(xué)做完實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)自己所測(cè)的分子直徑d明顯偏大。出現(xiàn)這種情況的原因可能是________。A.將滴入的油酸酒精溶液體積作為油酸體積進(jìn)行計(jì)算B.油酸酒精溶液長(zhǎng)時(shí)間放置，酒精揮發(fā)使溶液的濃度發(fā)生了變化C.水面上痱子粉撒得太多，油膜沒(méi)有充分展開(kāi)D.計(jì)算油膜面積時(shí)，將不完整的方格作為完整方格處理考向二實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與誤差分析2.巴蜀中學(xué)高二年級(jí)某學(xué)習(xí)小組用油膜法估測(cè)油酸分子的大小，實(shí)驗(yàn)中他們向1mL純油酸中添加酒精，配得油酸酒精溶液總體積為500mL，接著用注射器向量筒內(nèi)滴加80滴上述溶液，量筒中的溶液體積增加了1mL，把1滴這樣的溶液滴入盛水的淺盤(pán)里，把玻璃板蓋在淺盤(pán)上并描出油膜的輪廓，如圖所示。(1)已知每一個(gè)小正方形的邊長(zhǎng)為20mm，則該油酸薄膜的面積為_(kāi)_______m2(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。(2)油酸分子的直徑是________m(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。(3)用注射器測(cè)得80滴油酸酒精的溶液為1mL，不小心錯(cuò)記錄為81滴，導(dǎo)致最終估測(cè)出的油酸分子直徑________(選填“偏大”或“偏小”)。3.某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室用油膜法測(cè)油酸分子直徑。(1)該實(shí)驗(yàn)的科學(xué)依據(jù)是________A.將油膜看成單分子油膜B.不考慮各個(gè)油酸分子間的間隙C.考慮各個(gè)油酸分子間的間隙D.將油酸分子看成球形(2)實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：①向體積V油＝6mL的油酸中加酒精，直至總量達(dá)到V總＝104mL；②用注射器吸?、僦杏退峋凭芤?，把它一滴一滴地滴入小量筒中，當(dāng)?shù)稳雗＝75滴時(shí)，測(cè)得其體積恰好是V0＝1mL；一滴油酸酒精溶液中含有油酸的體積為_(kāi)_______m3；③先往淺盤(pán)里倒入2cm深的水，然后將爽身粉均勻地撒在水面上；④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將事先準(zhǔn)備好的玻璃板放在淺盤(pán)上，并在玻璃板上描下油酸膜的形狀；⑤將畫(huà)有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，如圖所示，數(shù)出輪廓范圍內(nèi)小方格的個(gè)數(shù)N，小方格的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)＝1cm。(3)由圖可知油膜面積為_(kāi)_______m2；計(jì)算出油酸分子直徑為_(kāi)_______m(以上結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)。(4)若滴入75滴油酸酒精溶液的體積不足1mL，則最終的測(cè)量結(jié)果將________(選填“偏大”“偏小”或“無(wú)影響”)?？键c(diǎn)二.實(shí)驗(yàn)：探究氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系知識(shí)點(diǎn)一、理清原理與操作原理裝置圖保持環(huán)境溫度不變，緩慢改變活塞位置，讀出每次氣壓計(jì)的讀數(shù)和空氣柱的長(zhǎng)度(計(jì)算出氣體體積)操作要領(lǐng)(1)測(cè)量注射器活塞的直徑d，計(jì)算其橫截面積S＝eq\f(πd2,4)。(2)按實(shí)驗(yàn)原理圖安裝好儀器。(3)使活塞處于適當(dāng)?shù)奈恢?，安裝好橡膠套，密封一定質(zhì)量的空氣。(4)待活塞穩(wěn)定時(shí)，由氣壓計(jì)讀出注射器內(nèi)空氣的壓強(qiáng)p，從注射器的刻度上直接讀出注射器內(nèi)空氣柱的長(zhǎng)度L，計(jì)算出空氣柱的體積V＝SL，并記錄到設(shè)計(jì)好的表格內(nèi)。(5)保持溫度不變，把柱塞緩慢地向下壓或向上拉，讀取空氣柱的長(zhǎng)度(計(jì)算出空氣柱對(duì)應(yīng)的體積)與壓強(qiáng)的幾組數(shù)據(jù)，并記錄到設(shè)計(jì)好的表格內(nèi)。(6)實(shí)驗(yàn)完畢，整理實(shí)驗(yàn)儀器知識(shí)點(diǎn)二、掌握數(shù)據(jù)處理方法以壓強(qiáng)p為縱坐標(biāo)、以體積V為橫坐標(biāo)作出p-V圖像，如圖甲所示，圖像呈現(xiàn)為雙曲線(xiàn)的一支；再以體積的倒數(shù)eq\f(1,V)為橫坐標(biāo)作出p-eq\f(1,V)圖像，如圖乙所示，把雙曲線(xiàn)變?yōu)橹本€(xiàn)，說(shuō)明p和V成反比。知識(shí)點(diǎn)三、注意實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)1．為保證氣體密閉，應(yīng)在活塞與注射器壁間涂上潤(rùn)滑油。2．為保持氣體溫度不變，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不要用手握住注射器有密閉氣體的部位；同時(shí)，應(yīng)緩慢改變氣體體積。3．注射器內(nèi)外氣體的壓強(qiáng)差不宜過(guò)大。4．在等溫過(guò)程中，氣體的p-V圖像呈現(xiàn)為雙曲線(xiàn)，不便確定p與V的關(guān)系，要通過(guò)坐標(biāo)變換，畫(huà)p-eq\f(1,V)圖像，把雙曲線(xiàn)變?yōu)橹本€(xiàn)，以方便判斷p和V成反比。知識(shí)點(diǎn)四、做好誤差分析1．橡膠套密封不嚴(yán)會(huì)使空氣柱的質(zhì)量變化引起誤差。2．實(shí)驗(yàn)過(guò)程環(huán)境溫度變化、柱塞向下壓或向上拉得過(guò)快會(huì)使空氣柱的溫度變化引起誤差。3．活塞直徑的測(cè)量、空氣柱長(zhǎng)度的測(cè)量、氣壓計(jì)的讀數(shù)等引起的誤差?？枷蛞唤滩脑蛯?shí)驗(yàn)1.某實(shí)驗(yàn)小組用如圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)“探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”。(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是________。A.實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)快速推拉活塞以避免氣體與外界發(fā)生熱交換B.無(wú)需測(cè)出封閉氣體的質(zhì)量C.推拉活塞時(shí)，應(yīng)用手握住整個(gè)注射器以使裝置更穩(wěn)定(2)為了探究氣體在不同溫度時(shí)發(fā)生等溫變化是否遵循相同的規(guī)律，他們進(jìn)行了兩次實(shí)驗(yàn)，得到的p－V圖像如圖乙所示，由圖可知兩次實(shí)驗(yàn)氣體的溫度大小關(guān)系為T(mén)1________T2(選填“＜”“＝”或“＞”)。(3)為了能直觀地判斷氣體壓強(qiáng)p與氣體體積V的函數(shù)關(guān)系，應(yīng)作出________(選填“p－V”或“p－eq\f(1,V)”)圖像，對(duì)圖線(xiàn)進(jìn)行分析，如果在誤差允許范圍內(nèi)該圖線(xiàn)是一條________，就說(shuō)明一定質(zhì)量的氣體在溫度不變時(shí)，其壓強(qiáng)與體積成反比。2.某實(shí)驗(yàn)小組用如圖甲所示裝置探究氣體做等溫變化的規(guī)律。已知壓力表通過(guò)細(xì)管與注射器內(nèi)的空氣柱相連，細(xì)管隱藏在柱塞內(nèi)部未在圖中標(biāo)明。從壓力表上讀取空氣柱的壓強(qiáng)，從注射器旁的刻度尺上讀取空氣柱的長(zhǎng)度。(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，為判斷氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系，________(填“需要”或“不需要”)測(cè)出空氣柱的橫截面積。(2)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是______。A.為避免漏氣，可在柱塞上涂抹適量潤(rùn)滑油B.實(shí)驗(yàn)中應(yīng)快速推拉柱塞，以免氣體進(jìn)入或漏出注射器C.為方便推拉柱塞，應(yīng)用手握緊注射器再推拉柱塞D.柱塞移至某位置時(shí)，應(yīng)快速記錄此時(shí)注射器內(nèi)氣柱的長(zhǎng)度和壓力表的壓強(qiáng)值(3)測(cè)得注射器內(nèi)封閉氣體的幾組壓強(qiáng)p和體積V的值后，以p為縱軸、eq\f(1,V)為橫軸，作出圖像如圖乙所示。圖像向下彎曲的可能原因有________。A.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有進(jìn)氣現(xiàn)象B.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有漏氣現(xiàn)象C.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中氣體溫度降低D.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中氣體溫度升高考向二實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新拓展3.用DIS研究一定質(zhì)量氣體在溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)與體積關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置如圖4所示，實(shí)驗(yàn)步驟如下：①把注射器活塞移至注射器中間位置，將注射器與壓強(qiáng)傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)逐一連接；②移動(dòng)活塞，記錄注射器的刻度值V，同時(shí)記錄對(duì)應(yīng)的由計(jì)算機(jī)顯示的氣體壓強(qiáng)值p；③用V－eq\f(1,p)圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出如圖5所示圖線(xiàn)；(1)為了保持封閉氣體的質(zhì)量不變，實(shí)驗(yàn)中采取的主要措施是___________________________________________________________________；(2)為了保持封閉氣體的溫度不變，實(shí)驗(yàn)中采取的主要措施是________________和_________________________________________________________________；(3)如果實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范正確，但如圖所示的V－eq\f(1,p)圖線(xiàn)不過(guò)原點(diǎn)，則V0代表__________________________________________________________________。(4)小明同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)緩慢推動(dòng)活塞，并記錄下每次測(cè)量的壓強(qiáng)p與注射器刻度值V。在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)壓強(qiáng)傳感器軟管脫落，他重新接上后繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，其余操作無(wú)誤。V－eq\f(1,p)關(guān)系圖像應(yīng)是________。1．（2023·江蘇·高考真題）在“探究氣體等溫變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。利用注射器選取一段空氣柱為研究對(duì)象。下列改變空氣柱體積的操作正確的是（

）

A．把柱塞快速地向下壓B．把柱塞緩慢地向上拉C．在橡膠套處接另一注射器，快速推動(dòng)該注射器柱塞D．在橡膠套處接另一注射器，緩慢推動(dòng)該注射器柱塞2．（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(guò)塑料管與壓強(qiáng)傳感器相連。活塞上端固定一托盤(pán)，托盤(pán)中放入砝碼，待氣體狀態(tài)穩(wěn)定后，記錄氣體壓強(qiáng)和體積（等于注射器示數(shù)與塑料管容積之和），逐次增加砝碼質(zhì)量，采集多組數(shù)據(jù)并作出擬合曲線(xiàn)如圖乙所示。

回答以下問(wèn)題：（1）在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，圖乙中的擬合曲線(xiàn)為一條過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)，說(shuō)明在等溫情況下，一定質(zhì)量的氣體。A．與成正比

B．與成正比（2）若氣體被壓縮到，由圖乙可讀出封閉氣體壓強(qiáng)為（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，則在計(jì)算乘積時(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”）。3．（上?！じ呖颊骖}）在油膜實(shí)驗(yàn)中，均勻撒痱子粉有利于形成，便于記錄數(shù)據(jù)。將一滴體積為V的油酸酒精溶液滴入水中油膜