湖北2021年新高考物理選考科目包括:物理、化學、生物、政治、歷史、地理6門。其中,首選科目物理是必考科目,再選科目可根據自身情況選擇其中一門或兩門考試。
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例題:【2021湖北新高考物理】
某同學在做“用油膜法估測分子直徑大小”的實驗中,計算油酸分子直徑的公式是D=V/S,其中V代表一滴油酸酒精溶液中油酸的體積,S代表油膜表面積。實驗中,將一滴油酸酒精溶液滴在水面上,油膜表面積的測量是通過測量相鄰兩刻度間液面的面積來實現的。
(1)請寫出本實驗中油膜表面積的計算公式為:S=_________。
①在量筒中滴入一滴油酸酒精溶液,測出其體積為V;
②用注射器將油酸酒精溶液滴入水面上形成一滴薄膜;
③將玻璃板放在方格紙上,描下油膜輪廓;
④將一滴油酸酒精溶液滴在水面上,在水面上形成油膜;
⑤用筆將薄膜的輪廓描在坐標紙上;
⑥測出其面積。
上述步驟中錯誤的是_________(填序號),錯誤的原因是_________。
(3)請根據上述實驗數據求出油酸分子直徑為_________m。
【分析】
(1)根據題意可知,油膜表面積的計算公式為$S = \frac{V}{S_{1}}$,其中$S_{1}$為相鄰兩刻度間液面的面積。
(2)①在量筒中滴入一滴油酸酒精溶液,測出其體積為$V$,則一滴油酸的體積為$V_{0} = \frac{V}{N}$,其中$N$為滴入溶液的滴數;②由于一滴油酸的體積較小,故需要用滴管取一滴油酸酒精溶液滴在水面上;③由于一滴油酸酒精溶液中含有許多油酸分子,故需要用玻璃板來承接薄膜;④由于一滴油酸酒精溶液中含有許多油酸分子,故需要用注射器取一滴油酸酒精溶液滴在水面上;⑤由于一滴油酸的體積較小,故需要用筆將薄膜的輪廓描在坐標紙上;⑥由于相鄰兩刻度間液面的面積相等,故需要測出相鄰兩刻度間液面的面積。錯誤的是①,錯誤的原因是缺少一滴油酸的體積。
(3)根據題意可知,一滴油酸的體積為$V_{0} = \frac{V}{N}$,其中$N$為滴入溶液的滴數;由于相鄰兩刻度間液面的面積相等,故$S_{1} = S_{2} = S_{3}$;根據公式$D = \frac{V_{0}}{S_{1}}$可求得油酸分子的直徑為$d = \frac{V_{0}}{S_{3}} = \frac{\frac{V}{N}}{S_{3}} = \frac{VN}{S_{3}^{2}}$。已知實驗數據為$V = 5 \times 10^{- 3}mL$、$N = 75$、$S_{3} = 2cm^{2}$,代入公式可得$d = \frac{VN}{S_{3}^{2}} = \frac{5 \times 10^{- 3} \times 75}{2^{2}} \approx 6 \times 10^{- 10}m$。
【解答】
(1)$\frac{V}{S_{1}}$
(2)①;缺少一滴油酸的體積
(3)$6 \times 10^{- 10}$