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2025年人教版高中物理热学实验操作试卷

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、

简要说明用油膜法估测分子直径实验中，以下操作的目的：

（1）向浅盘里倒入适量水，待水面稳定后，撒入痱子粉。

（2）用滴管将油酸酒精溶液滴入水中。

（3）用注射器精确滴入一定体积的油酸酒精溶液。

（4）将画有方格的玻璃板放在浅盘上，透过水槽观察并描绘油膜边缘。

二、

在“测定金属的比热容”实验中，需要测量金属块的质量m和放出或吸收的热量Q。请写出计算金属块比热容c的表达式，并说明测量放出或吸收的热量Q的方法（包括需要测量的物理量及其符号）。

三、

为了探究一定质量气体在温度不变时压强与体积的关系，某同学设计了如下实验方案：

方案一：用注射器封闭一定质量的空气，用橡皮帽堵住注射器的小孔，将注射器竖直放置，缓慢改变注射器的位置（改变活塞与注射器底部的距离），记录对应的气柱长度L和弹簧测力计的示数F。

方案二：用气垫导轨和两个气垫滑块组成一个气缸，用一个活塞封闭一定质量的空气，用压强传感器测量气体的压强，用位移传感器测量活塞的位置，缓慢改变活塞的位置，记录对应的气体压强p和体积V。

请回答：

（1）从探究目的来看，上述两个方案中，哪个方案更合理？为什么？

（2）简述你选择方案的实验中，如何控制气体的温度保持不变？

四、

在“验证热力学第一定律”的实验中（例如使用焦耳计或电流热效应装置），通过测量外界对系统做功W和系统吸收的热量Q，来验证W+Q=ΔU（系统内能的增加量）。

（1）如果实验中系统吸收的热量Q难以直接测量，可以采用什么方法间接得到Q的值？请简述该方法。

（2）即使采用了上述方法，实验结果也往往与理论值有偏差。请分析可能存在的误差来源（至少两点）。

五、

某同学用温度计测量水的沸点，实验过程如下：

a.检查温度计的零刻度是否准确。

b.将温度计放入水中，待示数稳定后读数。

c.记录水的沸点。

d.实验结束后，整理仪器。

请指出上述实验步骤中存在哪些不当之处，并简要说明理由。

六、

用压强计研究一定质量气体在体积不变时压强与温度的关系（查理定律），实验中需要测量气体的温度和压强。压强计的一端与封闭气体相通，另一端与大气相通。当气体温度变化时，如何根据压强计液柱高度的变化来判断封闭气体压强的变化？请说明判断依据。

试卷答案

一、

（1）使油酸在水面扩展成单分子层，便于观察和测量油膜面积。

（2）配制一定浓度的油酸酒精溶液，以便精确控制滴入水中的油酸体积。

（3）精确测量一定体积的油酸酒精溶液，以便计算纯油酸的体积。

（4）便于通过方格数出油膜所占的面积。

二、

表达式：c=Q/(mΔT)

其中，Q是金属块放出的热量，可以通过Q=cm?(water)(ΔT?+T?)-cm?(metal)(ΔT?)计算，其中m?是水的质量，c(water)是水的比热容，ΔT?是水升高的温度，T?是金属块冷却到的末温，m?是金属块质量，ΔT?是金属块降低的温度（T?）。注意：实际实验中通常测量金属块吸收的热量Q=cm(metal)(T-T?)，其中T是金属块升高的末温，T?是金属块初始温度。如果题目问的是吸收的热量，则表达式为c=Q/(m(T-T?))。

测量方法：使用量筒测量水的体积V?，水的质量m?≈ρ(water)V?，ρ(water)为水的密度。使用温度计测量混合前水的温度T?和混合后水的稳定温度T。金属块放热导致水吸热，所以Q=cm?(water)(T-T?)。

三、

（1）方案二更合理。因为方案一通过改变气柱长度来改变体积时，气体的温度会发生变化（热胀冷缩），无法保证等温条件；方案二利用气垫导轨和滑块系统，摩擦力极小，缓慢改变活塞位置时，外界对气体做的功几乎完全转化为气体内能，温度变化很小，更容易实现等温条件。

（2）控制方法：将气缸（活塞和滑块系统）放置在恒温槽（如水浴）中；或者将气缸放置在较稳定的环境（如室内）中，并缓慢改变活塞位置，避免环境温度发生剧烈变化；或者记录实验开始和结束时的环境温度，确保温度变化不大。

四、

（1）方法：测量电源电压U和通过电路的电流I，以及通电时间t。计算电流做的功W=UIt。因为焦耳定律Q=W，所以Q=UIt。这样可以通过测量电压、电流和时间间接得到系统吸收的热量Q。

（2）误差来源：

1.电流做功W的测量存在误差，例如电源电压并非恒定，存在内阻等。

2.系统向外界散热导致吸收的热量Q偏小。

3.系统内能的增加量ΔU