高考物理一轮复习 考点巩固卷82 热学和光学实验（解析版）

考点巩固卷82热学和光学实验建议用时：50分钟考点序号考点题型分布实验01：用油膜法估测油酸分子的大小3实验实验02：探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系2实验实验03：测量玻璃的折射率2实验实验04：双缝干涉实验测量光的波长2实验实验01：用油膜法估测油酸分子的大小1．（2023·河南许昌·禹州市高级中学校考模拟预测）在“用油膜法估测分子的大小”实验中：（1）该实验中建立理想化模型，下列说法正确的是。A．将油膜看成单分子层油膜B．油酸分子间的间隙不可忽略C．不考虑各油酸分子间的相互作用力D．将油酸分子看成立方体模型（2）某同学在本实验中，计算结果明显偏小，可能是由于。A．油酸未完全散开B．油酸酒精溶液的体积算作一滴纯油酸的体积C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格D．在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时，滴数多数了10滴（3）该同学将一滴油酸酒精溶液滴入事先洒有均匀痱子粉的水槽中，待油膜充分散开后，在玻璃板上描出油膜的轮廓，该油膜的面积是：已知油酸酒精溶液中油酸浓度为0.2%，400滴油酸酒精溶液滴入量筒后的体积是1.2ml，则油酸分子直径为m。（结果保留两位有效数字）【答案】AD【详解】（1）[1]用油膜法估测分子的大小的实验中，所做的理想化假设包括：不考虑分子间的间隙，将油膜看成单分子层油膜，以及将油分子看成球形等，分子间的作用力使油酸在水面上形成油膜，所以分子间的相互作用力需要考虑，故BCD错误，A正确；（2）[2]计算油酸分子直径的公式是，是纯油酸的体积，是油酸的面积。A．油酸未完全散开，偏小，故得到的分子直径将偏大，故A错误；B．油酸酒精溶液的体积算作一滴纯油酸的体积，则偏大则直径将偏大，故B错误；C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，则偏小直径将偏大，故C错误；D．在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时，滴数多数了10滴，由可知，油酸的体积将偏小，则计算得到的直径将偏小，故D正确；故选D。（3）[3]纯油酸的的体积为一滴纯油酸的体积为则油酸分子的直径为2．（2023·黑龙江哈尔滨·哈尔滨三中校考模拟预测）如图在“油膜法估测分子直径”的实验中，我们可以通过宏观量的测量间接计算微观量。

（1）某同学实验中先配制一定浓度的油酸酒精溶液，接着又进行了下列操作，操作的合理顺序是（填字母代号）。A．将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地扩展为形状稳定的油酸薄膜B．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上并计算油酸薄膜的面积C．将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸薄膜的轮廓画在玻璃板上D．向浅盘中倒入约2cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上以上（2）实验中，若测量并计算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为，测量并计算出油膜的面积为，则油酸分子的直径为m。（计算结果保留两位有效数字）（3）该同学做实验时，水面上痱子粉撒得太多，使得油膜没有充分展开，这种情况会导致分子直径d的测量结果真实值。（选填：“大于”、“小于”或“等于”）【答案】DACB大于【详解】（1）[1]实验步骤为：将配制好的油酸酒精溶液，经量筒测出1滴此溶液的体积。然后将1滴此溶液滴在有痱子粉的浅盘里的水面上，等待形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔描绘出油酸膜的形状，将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，按不足半个舍去，多于半个的算一个，统计出油酸薄膜的面积，因此操作的合理顺序是DACB。（2）[2]一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为，测量并计算出油膜的面积为，则油酸分子的直径为（3）[3]该同学做实验时，水面上痱子粉撒得太多，使得油膜没有充分展开，则油酸溶液在水面上形成的油膜面积偏小，由可知，这种情况会导致分子直径d的测量结果大于真实值。3．（2023·浙江·校联考模拟预测）（1）关于实验下列说法正确的是()

A．用图甲所示装置，探究加速度与力、质量的关系主要用到了极限法B．用图乙所示装置，探究向心力大小的相关因素主要用到了等效法C．用图丙所示装置，测量重力加速度主要用到了理想实验法D．如图丁所示，测量分子直径主要用了测量微观物理量的思想和估算方法（2）在“探究加速度与力、质量的关系”时采用（1）中如图甲所示的实验装置，小车及车中砝码质量为M，砂桶及砂的质量为m，重力加速度为g，若已平衡摩擦力，在小车做匀加速直线运动过程中，细绳的张力大小T=，当M与m的大小满足时，才可认为绳子对小车的拉力大小等于砂和砂桶的重力。（3）张华同学用（1）中图丙装置测量重力加速度①该同学用游标卡尺测定了小球的直径，如图戊所示，则小球直径为cm；

②实验中该同学测得的重力加速度值经查证明显大于当地的重力加速度值，下列原因可能的是。A．摆线上端未牢固地系于悬点，实验过程中出现松动，使摆线长度增加了B．计算时用L＋d作为单摆的摆长（L为摆线长度，d为小球直径）C．摆球的振幅偏小D．把第n次经过平衡位置的次数，当作单摆全振动的次数（4）利用单分子油膜法可以粗测分子的大小和阿伏伽德罗常数。如果把一滴含有纯油酸体积为V的油酸酒精溶液，滴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ρ，摩尔质量为M，则阿伏伽德罗常数的表达式为﹔【答案】Dm<<M2.240BD/DB【详解】（1）[1]A．用图甲所示装置，探究加速度与力、质量的关系主要用到了控制变量法，A错误；B．用图乙所示装置，探究向心力大小的相关因素主要用到了控制变量法，B错误；C．用图丙所示装置，测量重力加速度主要用到了累积法，C错误；D．如图丁所示，测量分子直径主要用了测量微观物理量的思想和估算方法，D正确。故选D。（2）[2]对小车受力分析有T=Ma对砂桶及砂有mg－T=ma联立有[3]根据以上分析知，当M>>m时，才可认为绳子对小车的拉力大小等于砂和砂桶的重力。（3）①[4]根据游标卡尺的读数法则有2.2cm＋8＋0.05mm=2.240cm②[5]A．摆线上端未牢固地系于悬点，实验过程中出现松动，使摆线长度增加了，则实际所测摆线长度偏小，所测重力加速度将偏小，A不符合题意；B．若计算重力加速度时用L＋d作为单摆的摆长，则摆长比实际偏大，因此计算的得到的重力加速度值比实际偏大，B符合题意；C．摆球的振幅偏小不影响重力加速度的测量，C不符合题意；D．若把n当作单摆全振动的次数，则会导致测量周期偏小，从而导致所测重力加速度偏大，D符合题意。故选BD。（4）[6]由于油酸分子的直径为而一个油酸分子的体积为联立解得实验02：探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系4．（2023·云南·模拟预测）某同学用注射器和压强传感器探究一定质量的气体发生等温变化时遵循的规律，实验装置如图（a）所示。用活塞和注射器外筒封闭一定的气体，其压强可由左侧的压强传感器测得。

（1）在注射器柱塞上涂上润滑油，其主要目的是（2）该同学在一次实验中，计算机屏幕显示如图（b）所示，其纵坐标表示封闭气体的压强，则横坐标表示的物理量是封闭气体的；

A．热力学温度T

B．摄氏温度tC．压强p

D．压强的倒数（3）若该实验的误差仅由注射器与传感器之间细管中的气体体积导致的，由图（b）可得大小为mL（结果保留1位有效数字）。【答案】防止漏气D1【详解】（1）[1]在注射器柱塞上涂上润滑油，其主要目的是防止漏气，使被封闭气体的质量不发生变化。（2）[2]理想气体发生等温变化时遵循玻意耳定律，故则图像是一条直线。故选D。（3）[3]图（b）所示的图线不过原点，就是由于计算体积时没考虑注射器与传感器之间细管中的气体体积，即纵截距大小即为，由图像可知5．（2023·安徽合肥·合肥市第六中学校考模拟预测）小默用如图装置验证等温状态下气体的实验定律。已知压力表通过细管与注射器内的空气柱相连，细管隐藏在柱塞内部，未在图中标明。

（1）在实验过程中注射器没有完全竖直而是略微倾斜，则压力表读数。A．偏大

B．偏小

C．没有影响（2）下列实验操作，正确的有。A．柱塞上应该涂油以更好地密封气体B．应快速推拉柱塞以避免气体与外界热交换C．用手握住注射器推拉柱塞以使装置更加稳定（3）注射器内空气柱的体积为V、压强为p，若考虑到连接压力表和注射器内空气柱的细管中有少量气体未计入，从理论上分析图像最接近下列哪个图。

【答案】CAC【详解】（1）[1]压力表测量的是注射器中气体的压强，同一位置各个方向的压强大小处处相等，所以实验过程中注射器没有完全竖直对压力的测量没有影响。故选C；（2）[2]A．柱塞上涂油是为了避免漏气，即更好地密封气体，故A正确；B．推拉柱塞时要缓慢进行，让气体更好的与空气进行热交换，避免引起气体温度的变化，故B错误；C．用手握住注射器会改变注射器内气体的温度，故C错误。故选A；（3）[3]在软管内气体体积不可忽略时，被封闭气体的初状态的体积为，由即图线和原点连线的斜率为随着的变大，斜率逐渐变小。故选C。实验03：测量玻璃的折射率6．（2023·安徽亳州·蒙城第一中学校考三模）在“测玻璃的折射率”实验中：（1）如图1，用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，下列说法中正确的是。

A．若不小心用手触摸了光学表面，不会影响测量B．为减少测量误差，的连线与法线的夹角应尽量小些C．为了减小作图误差，和的距离应适当取大些D．界面一定要与平行，否则会有误差（2）如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度（填“大”或“小”）的玻璃砖来测量。（3）在该实验中，光线是由空气射入玻璃砖，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图像如图2所示，从图像可知玻璃砖的折射率等于。

（4）如图3所示，在实验过程中画出界面a后，不小心将玻璃砖向上平移了一些，导致界面面到图中虚线位置，而在作光路图时界面a仍为开始所画的，则所测得的折射率将（填“偏大”“偏小”或“不变”）。

【答案】C大1.5偏大【详解】（1）[1]A．手拿光学元器件时切忌用手触摸“工作面”，以防脏污甚至腐蚀光学面造成永久的损坏，故A错误；B．为减少测量误差，入射角应适当大一些，即的连线与法线的夹角应尽量大些，故B错误：C．为了减小作图误差，将出射光线确定得更准确些，和的距离应适当取大些，故C正确：D．测折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关，故玻璃的两个光学面不平行，对玻璃折射率的测定结果没有影响，故D错误。故选C。（2）[2]如果有几块宽度不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度大的玻璃砖来测量，宽度越大，出射光线的侧位移越大，折射角的测量越准确，故为了减小误差应选用宽度大的玻璃砖来测量。（3）[3]根据折射率定义公式有代入数据可得玻璃砖的折射率为（3）[4]在实验过程中，画出界面a后，不小心将玻璃砖向上平移了一些，导致界面画到图中虚线位置，而在作光路图时界面a仍为开始所画的，实际光线如图中的所示，而作图光线如图中OQ所示，导致折射角偏小，所测得的折射率偏大。

7．（2023·黑龙江哈尔滨·哈师大附中校考模拟预测）如图所示的阴影部分ABC为一透明光学元件的横截面，AC为圆心在O的圆弧面，ABCO构成正方形。现要测定该元件的折射率，可供选用的器材还有：大头针、笔、刻度尺、圆规、平整的木板、图钉、白纸。

I.某小组进行了如下的实验操作，请将步骤补充完整。（1）将白纸用图钉固定在平整木板上，在白纸上画出光学元件的横截面图，标好对应关系，把光学元件放在白纸上，使它的横截面与图中画线对齐；（2）在O点竖直插大头针P。（3）在D点竖直插大头针，发现在AB外侧无论怎样调整视线都不能观察到大头针P和的像在一条直线上，则应使连线OD与OA的角度（填“变大”或“变小”），才能在AB外侧观察到大头针P和的像在一条直线上；（4）选择合适的点竖直插大头针，在BC外侧调整视线观察到大头针P和的像在一条直线上，再竖直插上两枚大头针，使挡住，挡住；（5）移去大头针和光学元件，记录好、和的孔洞位置，在固定好的白纸上作出直角坐标系，轴与OC重合，轴与OA重合，用刻度尺测出、和在直角坐标系中的坐标，，。则此光学元件折射率测量值的表达式为；（用测量的坐标值表示）Ⅱ.根据小组的实验过程，下列哪些措施能够提高实验准确程度。A．应选用较粗的大头针完成实验B．应选用较细的大头针完成实验C．插在光学元件同侧的两枚大头针间的距离应适当小些D．插在光学元件同侧的两枚大头针间的距离应适当大些Ⅲ.小组测得该元件折射率为2，光学元件圆弧面的半径为R。若只考虑首次从圆弧AC直接射向AB和BC的光线，从插在O点的大头针P射入圆弧AC的光中，有一部分不能从AB、BC面直接射出，则这部分光照射圆弧AC的弧长为。【答案】变小P和的像和P、的像BD【详解】I．（3）[1]在AB外侧无论怎样调整视线都不能观察到大头针P和的像在一条直线上，说明光线发生了全反射，应使连线OD与OA的角度减小，使入射角小于临界角，不发生全反射；（4）[2][3]选择合适的点竖直插大头针，在BC外侧调整视线观察到大头针P和的像在一条直线上，再竖直插上两枚大头针，使挡住P和的像，挡住和P、的像；（5）[4]设入射角i，折射角，则Ⅱ．[5]AB．应选用较细的大头针完成实验，这样可准确确定光线的传播方向，选项A错误，B正确；CD．插在光学元件同侧的两枚大头针间的距离应适当大些，这样可减小确定光线方向时产生的误差，选项C错误，D正确。故选BD。III．[6]因为，则所以临界角所以射在圆弧AC正中央三分之一圆弧的光不能从AB和BC面射出，这部分光照射圆弧AC的弧长为。实验04：双缝干涉实验测量光的波长8．（2023·广东梅州·统考二模）如图甲所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，并选用缝间距的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离。然后，接通电源使光源正常工作。

（1）已知测量头上主尺的最小刻度是毫米，副尺游标尺为20分度，某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，使分划板中心刻度线与某条纹A中心对齐，如图乙所示，此时测量头上主尺和副尺的示数如图丙所示，此示数为mm；接着再转动手轮，使分划板中心刻度线与某条纹B中心对齐，测得A、B条纹间的距离。则经滤光片射向双缝的色光的波长（用题目中所给字母写出表达式），利用上述测量结果，经计算可得波长m（保留两位有效数字）。

（2）另一同学按实验装置安装好仪器后，观察到光的干涉现象效果很好，若他对实验装置进行了调整后，在像屏上仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加，则该调整可能是A．仅增加光源与滤光片间的距离B．仅增加单缝与双缝间的距离C．仅将单缝与双缝的位置互换D．仅将红色滤光片换成绿色滤光片【答案】D【详解】（1）[1]图丙中游标卡尺的