高考物理专题复习 第18讲　光学和热学实验

3/3第18讲光学和热学实验1.（2024·浙江6月选考16题节选）如图所示，用“插针法”测量一等腰三角形玻璃砖（侧面分别记为A和B、顶角大小为θ）的折射率。（1）在白纸上画一条直线ab，并画出其垂线cd，交于O点；（2）将侧面A沿ab放置，并确定侧面B的位置ef；（3）在cd上竖直插上大头针P1和P2，从侧面B透过玻璃砖观察P1和P2，插上大头针P3，要求P3能挡住（选填“P1”“P2”或“P1和P2”）的虚像；（4）确定出射光线的位置（选填“需要”或“不需要”）第四枚大头针；（5）撤去玻璃砖和大头针，测得出射光线与直线ef的夹角为α，则玻璃砖折射率n＝。2.（2024·北京东城一模）做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验。（1）下列实验步骤的正确顺序是（填写实验步骤前的序号）。a.往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的爽身粉均匀地撒在水面上b.用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定c.将画有油酸膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油酸膜的面积，根据油酸的体积和油酸膜的面积计算出油酸分子直径的大小d.用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积，再根据油酸酒精溶液的浓度计算出油酸的体积e.将玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上（2）实验中，所用油酸酒精溶液每V1体积溶液中有纯油酸体积V2，用注射器和量筒测得V0体积的上述溶液有n滴，把一滴该溶液滴入盛水的撒有爽身粉的浅盘中，待水面稳定后，得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中每个小正方形格的边长为a，则油酸薄膜的总面积S＝；可求得油酸分子的直径为（用V1、V2、V0、n、S表示）。（3）某同学实验中最终得到的油酸分子直径数据偏大，可能是因为。A.油膜中含有大量未溶解的酒精B.计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格C.水面上爽身粉撒得太多，油膜没有充分展开D.用注射器和量筒测V0体积溶液滴数时多记录了几滴3.（2024·湖北武汉模拟）图（a）是用双缝干涉测量光的波长的实验装置。（1）测量过程中，下列说法正确的是。A.换用间距更大的双缝，相邻两亮条纹中心的距离增大B.把绿色滤光片换成红色滤光片，相邻两亮条纹中心的距离增大C.把屏向远离双缝的方向移动，相邻两亮条纹中心的距离减小（2）在某次测量中，测量头如图（b）所示，调节分划板的位置，使分划板中心刻线对齐某亮条纹的中心，此时螺旋测微器的读数为mm；转动手轮，使分划板中心刻线向一侧移动到另一条亮条纹的中心，由螺旋测微器再读出一读数。（3）若实验测得第1条亮条纹到第4条亮条纹中心间的距离x＝0.960mm，已知双缝间距d＝1.5mm，双缝到屏的距离l＝1.00m，则对应的光波波长λ＝nm（保留3位有效数字）。4.（2024·江西南昌模拟）某同学用如图甲所示的装置验证查理定律，操作步骤简述如下：①将一装有细导管的橡皮塞塞住试管口封闭一定质量的气体，细导管的另一端接压强传感器；②将压强传感器与计算机相连，将一温度传感器也与计算机相连；③将适量热水（约80℃）倒入大号烧杯中，并将试管浸入热水中至管口与水面相平，再将温度传感器浸没入水中；④在计算机上打开相应软件，等待水温缓慢下降，计算机将两传感器的示数拟合成一条曲线，如图乙所示为部分图线。（1）在实验误差允许的范围内，所得的图像是一条直线，说明一定质量的气体，在体积不变时。（填正确答案标号）A.压强p与摄氏温度t成正比B.压强p与摄氏温度t成一次函数（2）若实验过程中有少量气体缓慢逸出，则所得图像为。（填正确答案标号）（3）另外一位同学用一个较小的试管也按相同的步骤做了该实验，现用计算机将两位同学实验采集的数据描绘在同一个p-t坐标系上，则得到的图像可能是。（填正确答案标号）5.（2024·浙江温州三模）使用如图1所示的装置做“探究气体压强与体积的关系”的实验，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）为了探究压强p与体积V的关系，在测得需要的实验数据后，为达到“探究”的实验目的，用图像法进行数据分析，从下列选项中选出需要的步骤并按顺序排列（填选项前字母）。A.作p-V图像，根据画出的图线猜测p与V的关系B.作p-1V图像，根据画出的图线猜测p与VC.作p-V图像，对p与V关系的猜测进行检验D.作p-1V图像，对p与VE.检验正确，得出p与V关系的结论（2）第1小组为了探究一定质量的气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，进行了两次实验，得到的p-V图像如图2所示。第2小组根据某次实验数据作出的V-1p图像如图3所示。下列说法正确的是（填选项前字母A.实验前应将注射器里的空气完全排出B.为了减少实验误差，可以在柱塞上涂上润滑油，以减少摩擦C.由图2可知，第1小组的两次实验气体温度大小关系为T1＞T2D.如图3所示，若第2小组实验操作正确，则V0为连通空气柱与压力表细管的体积（3）如图4所示，小明从状态A缓慢拉升柱塞，使其到达状态B（体积为V1）。若此时突然提升柱塞，使空气柱快速到达体积V2，则此时V2对应图4中的状态（填“C”“D”“E”或“F”）（图中A、B、E为同一等温线上的点）。

第18讲光学和热学实验1.（3）P1和P2（4）不需要（5）cos解析：（3）要求P1和P2在一条光线上，该光线透过玻璃砖后过P3，故P3要遮挡住P1和P2的虚像。（4）cd与ab垂直，则过P1、P2的光线与ab垂直，光垂直入射时传播方向不变，则可以确定ef边上的入射点，此时只需要找到折射光线上一点即可确定出射光线，故不需要插第4枚大头针。（5）由图中几何关系可知，入射角为θ，折射角为（π2－α），故n＝sin（π2.（1）dabec（2）71a2V0V2nSV解析：（1）实验过程应先用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积，再根据油酸酒精溶液的浓度计算出油酸的体积，然后往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的爽身粉均匀地撒在水面上，再用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定，随后将玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上，最后将画有油酸膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油酸膜的面积。根据油酸的体积和油酸膜的面积计算出油酸分子直径的大小。即实验步骤的正确顺序是dabec。（2）根据数格子的办法，多于半格算一格，少于半格舍去，油膜的总格数为71格，则油酸薄膜总面积为S＝71a2由于所用油酸酒精溶液每V1体积溶液中有纯油酸体积V2，则溶液的浓度为c＝V用注射器和量筒测得体积为V0的上述溶液有n滴，则一滴溶液中纯油酸的体积为V＝V0油酸分子直径为d＝V联立解得d＝V0（3）根据d＝VS，油膜中含有大量未溶解的酒精，导致油膜面积测量值偏大，则油酸分子直径测量值偏小，故A错误；计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，导致油膜面积测量值偏小，则油酸分子直径测量值偏大，故B正确；水面上爽身粉撒得太多，油膜没有充分展开，导致油膜面积测量值偏小，则油酸分子直径测量值偏大，故C正确；用注射器和量筒测V0体积溶液滴数时多记录了几滴，导致油酸体积测量值偏小，则油酸分子直径测量值偏小，故D3.（1）B（2）1.130（3）480解析：（1）双缝干涉条纹间距公式为Δx＝ldλ，换用间距更大的双缝，相邻两亮条纹中心的距离减小，故A错误；由于红光的波长大于绿光的波长，把绿色滤光片换成红色滤光片，相邻两亮条纹中心的距离增大，故B正确；把屏向远离双缝的方向移动，相邻两亮条纹中心的距离增大，故C（2）螺旋测微器的读数为1mm＋13.0×0.01mm＝1.130mm。（3）相邻两亮条纹的间距为Δx＝0.9603mm＝0.由Δx＝ldλ，得λ＝dl＝0.320＝4.80×10－7m＝480nm。4.（1）B（2）B（3）C解析：（1）根据理想气体状态方程有pVT＝其中的C为与气体的质量成正比的常量，且温度为热力学温度，则有T＝t＋273K则p＝CVt＋可知，一定质量的气体，在体积不变时，压强与摄氏温度t成一次函数。故选B。（2）结合上述可知，根据查理定律，一定质量的气体，在体积不变时，有p＝CVt＋273CV，其中C与气体的质量成正比，当有气体逸出时，C减小，则p-t图像上的点与（－273，0）点连线的斜率减小，因为本实验中气体的温度是逐渐降低的，故p-t（3）结合上述可知，根据查理定律，一定质量的气体在体积不变时有p＝CVt＋其中C与气体的质量成正比，则一定质量的气体在体积不变时，其p-t图像与t轴的交点坐标均为－273℃，只有第三个选择项符合要求。故选C。5.（1）ADE（2）CD（3）F解析：（1）根据实验原理可作p-V图像，根据画出的图线猜测p与V的关系，再作p-1V图像，对p与V关系的猜测进行检验，检验正确，得出p与V关系的结论。故需要的步骤并按顺序排列为A、D、E（2）实验是以注射器内的空气为研究对象，所以实验前注射器内的空气不能完全排出，故A错误；为了减少实验误差，可以在柱塞上涂上润滑油，以保证气密性良好，故B错误