Question

（1）利用油膜法估測(cè)油酸分子的大小，實(shí)驗(yàn)器材有：濃度為0.05%（體積分?jǐn)?shù)）的油酸酒精溶液、最小刻度為0.1ml的量筒、盛有適量清水的45×50cm²淺盤(pán)、痱子粉、橡皮頭滴管、玻璃板、彩筆、坐標(biāo)紙
①下面是實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)?zhí)顚?xiě)所缺的步驟C
A．用滴管將濃度為0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下滴入1ml油酸酒精溶液時(shí)的滴數(shù)N
B．將痱子粉均勻地撒在淺盤(pán)內(nèi)水面上，用滴管吸起濃度為0.05%油酸酒精溶液，從低處向水面中央一滴一滴地滴入，直到油酸薄膜有足夠大的面積又不與器壁接觸為止，記下滴入的滴數(shù)n
C．

 

D．將畫(huà)有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，以坐標(biāo)紙上邊長(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)，算出油酸薄膜的面積Scm²
②用已給的和測(cè)得的物理量表示單個(gè)油酸分子的大小

 

（單位：cm）
（2）現(xiàn)要測(cè)量某一電流表的內(nèi)阻r₁．給定器材有：
ⅰ．待測(cè)電流表（量程300μA，內(nèi)阻r₁約為100Ω）
ⅱ．電壓表（量程3V，內(nèi)阻r₂=1kΩ）
ⅲ．電源E（電動(dòng)勢(shì)4V，內(nèi)阻忽略不計(jì)）
ⅳ．定值電阻R₁=10Ω
ⅴ．滑動(dòng)變阻器R₂（阻值范圍0～20Ω，允許通過(guò)的最大電流0.5A）
ⅵ．電鍵S一個(gè)，導(dǎo)線若干
要求測(cè)量時(shí)兩電表的指針的偏轉(zhuǎn)均超過(guò)其量程的一半．
①在方框中畫(huà)出電路原理圖

電路接通后，測(cè)得電壓表的讀數(shù)為U，電流表的讀數(shù)為I，用已知和測(cè)得的物理量表示電流表內(nèi)阻r₁=

 

．

Answer 1

分析：（1）①本實(shí)驗(yàn)的基本步驟是：用滴管將濃度為0.05%油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下滴入1ml油酸精溶液時(shí)的滴數(shù)N，可求得1滴油酸的體積；將痱子粉均勻地撒在淺盤(pán)內(nèi)水面上，用滴管吸取濃度為0.05%的油酸酒精溶液，充分?jǐn)U散，形成單分子油膜，記下滴入的滴數(shù)n．要將玻璃板放在淺盤(pán)上，用彩筆將油滴薄膜的形狀畫(huà)在玻璃板上，再將畫(huà)有油酸薄膜的玻璃板放在坐標(biāo)紙上計(jì)算輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)，算出油酸薄膜的面積S；
②油膜法測(cè)分子直徑需要測(cè)出油膜的面積，求出油膜的體積，然后求出油膜的厚度，即油分子的直徑；
（2）①要測(cè)電流表內(nèi)阻，需要測(cè)出電流表兩端電壓與通過(guò)電流表的電流；根據(jù)所給實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)用歐姆定律進(jìn)行計(jì)算，然后按照題目要求設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路，作出電路圖；
②根據(jù)串并聯(lián)電路特點(diǎn)，應(yīng)用歐姆定律求出電流表阻值．

解答：解：（1）①缺少的實(shí)驗(yàn)步驟是：將玻璃板放在淺盤(pán)上，用彩筆將油酸薄膜的形狀畫(huà)在玻璃板上；
②每一滴油溶液的體積是

1

N

ml，滴入水面的油溶液的體積

n

N

ml，滴入水中的油的體積為：V=

0.05%n

N

ml，
油膜的厚度，即油分子的直徑為：d=

V

S

=

0.05%n

NS

cm．
（2）①如果把滑動(dòng)變阻器、定值電阻、電流表串連接入電路，電路最小電流：
I=

E

R1+R2+r1

=

4

10+20+100

≈0.03A=30000μA，大于電流表量程，因此不能采用串聯(lián)的方法，可以把電流表與定值電阻并聯(lián)，然后與電壓表串聯(lián)，為了進(jìn)行多次測(cè)量，滑動(dòng)變阻器可以采用分壓接法，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示：

②通過(guò)電壓表的電流為：I_V=

U

r2

，通過(guò)定值電阻R₁的電流為：I₁=IV-I=

U

r2

-I．
電阻R₁兩端電壓為：U₁=（

U

r2

-I）R₁
電流表與電阻R₁并聯(lián)，它們兩端電壓相等，電流表內(nèi)阻：
r₁=

U1

I

=

( U r2 -I)R1

I

=

UR1

Ir2

-R₁．
故答案為：
（1）①將玻璃板放在淺盤(pán)上，用彩筆將油酸薄膜的形狀畫(huà)在玻璃板上；②

0.05%n

NS

；
（2）①如圖所示；②

UR1

I r   2

-R1．

點(diǎn)評(píng)：本題第二問(wèn)考查了實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)、求電阻等問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)難度較大，對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ�求較高，是本題的難點(diǎn)．