高考总复习优化设计二轮用书物理浙江专版 第19讲　热学和光学实验

第19讲热学和光学实验高考总复习优化设计GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI2025课程标准考点考情梳理浙江真题用油膜法估测油酸分子的大小2023.6,T17用双缝干涉实验测量光的波长2021.6,T17(2)测量玻璃的折射率2021.1,T17(2)2024.6,T16-Ⅲ考点一用油膜法估测油酸分子的大小统揽主干知识1.实验思路将一定体积的油酸滴在水面上,形成单分子的油膜,测出其面积,则可求出油膜厚度,该厚度可看作油酸分子的直径。甲乙2.测量一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积(1)配制一定浓度的油酸酒精溶液,设其浓度为n;(2)用注射器吸取一段油酸酒精溶液,读出它的体积为V0;(3)再把它一滴滴地滴入烧杯中,记下液滴的总滴数N;(4)则一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积3.测量油膜的面积(1)数出轮廓范围内正方形的个数n0,不足半个的舍去,多于半个的算一个;(2)用正方形的个数乘单个正方形的面积S0计算出油膜的面积S,即n0S0。4.误差原因(1)纯油酸体积的计算引起误差。(2)油膜面积的计算造成误差:①油膜形状的边界画线造成误差;②数格子的个数造成误差。研学选考命题(多选)(2023浙江6月选考)以下实验中,说法正确的是(

)A.在LC振荡电路中“观察电容器的充、放电现象”实验中,充电时电流逐渐增大,放电时电流逐渐减小B.“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,滴入油酸酒精溶液后,需尽快描下油膜轮廓,测出油膜面积C.“观察光敏电阻特性”和“观察金属热电阻特性”实验中,光照强度增加,光敏电阻阻值减小;温度升高,金属热电阻阻值增大D.“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中,如果可拆变压器的“横梁”铁芯没装上,原线圈接入10V的交变电流时,副线圈输出电压不为零CD【解析】

在LC振荡电路中“观察电容器的充、放电现象”实验中,充电时电流逐渐减小,放电时电流逐渐增大,故A错误;“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,滴入油酸酒精溶液后,需待油酸溶液全部散开,形状稳定后,用一玻璃板轻轻盖在浅盘上,然后用水彩笔把油酸溶液的轮廓画在玻璃板上,测出油膜面积,故B错误;“观察光敏电阻特性”实验中,光照强度增加,光敏电阻阻值减小,“观察金属热电阻特性”实验中,温度升高,金属热电阻阻值增大,故C正确;“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中,如果可拆变压器的“横梁”铁芯没装上,原线圈接入10

V的交变电流时,变压器的效果减弱,副线圈磁通量还是会发生变化,副线圈输出电压不为零,故D正确。角度衍生练在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中:甲

描绘油膜轮廓

乙

撒爽身粉

丙

记录滴油酸酒精溶液的滴数丁

往浅盘中滴油酸酒精溶液(1)有关该实验的下列说法,正确的是

。

A.正确的操作步骤顺序为丙→丁→乙→甲B.油酸酒精溶液配制好后,不能搁置很久才做实验C.往浅盘中滴入油酸酒精溶液后应立即描绘油膜轮廓(2)若实验时油酸酒精溶液中纯油酸占总体积的0.3%,用注射器测得200滴这样的油酸溶液为1mL,取1滴这样的溶液滴入浅盘中,即滴入浅盘中的油酸体积为

cm3。

B1.5×10-5

(3)不同实验小组向水面滴入一滴油酸酒精溶液时得到以下油膜形状,做该实验最理想的是

。

C【解析】

(1)由实验原理可知,用油膜法估测油酸分子的大小的实验步骤为丙→乙→丁→甲,故A错误;油酸酒精溶液配制好后,不能搁置很久才做实验,避免酒精挥发,浓度发生变化,实验有误差,故B正确;应等油酸完全稳定后再开始描绘油膜轮廓,故C错误。(2)根据题意可知,1滴这样的溶液中的油酸体积为(3)最理想的情况是爽身粉很薄,容易被油酸酒精溶液冲开,近似圆形。故选C。考点二探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系统揽主干知识1.实验装置

2.注意事项为了保持封闭气体的温度不变,实验过程中不要用手握住注射器封闭气体的部位,改变体积过程应缓慢;为了保持封闭气体的质量不变,应在活塞与注射器内壁间涂上润滑油,注射器内外气体的压强差不宜过大。3.数据处理在等温过程中,气体的压强与体积的关系在p-V图像中呈现为双曲线(其中一支),如图甲所示。处理实验数据时,通过画p-图像,把双曲线(其中一支)变为直线,说明p和V成反比,如图乙所示。这是科学研究中常用的数据处理的方法,因为一次函数反映的物理规律比较直观,容易得出对实验研究有用的参数。甲乙角度衍生练(2024浙江三模)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

。

A.作p-V图像,根据画出的图线猜测p与V的关系B.作p-图像,根据画出的图线猜测p与V的关系C.作p-V图像,对p与V关系的猜测进行检验D.作p-图像,对p与V关系的猜测进行检验E.检验正确,得出p与V关系的结论图1ADE(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-图像如图3所示。下列说法正确的是

。

A.实验前应将注射器里的空气完全排出B.为了减小实验误差,可以在柱塞上涂上润滑油,以减小摩擦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图2图3CD(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,使其快速到达体积V2,则此时V2对应图4中的状态

(选填“C”“D”“E”或“F”)(图中A、B、E为同一等温线上的点)

图4F【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-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。故选ADE。(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;为了减小实验误差,可以在柱塞上涂上润滑油,以保证气密性良好,故B错误;根据理想气体状态方程pV=CT可知,离坐标原点越远的等温线温度越高,则有T1>T2,故C正确;设连通空气柱与压力表细管的体积为V',则有p(V+V')=C,整理可知V=C-V',根据图像可知V0为连通空气柱与压力表细管的体积,故D正确。(3)快速到达体积V2,气体对外界做功,来不及传热,根据热力学第一定律ΔU=W+Q可知,气体内能减小,温度降低,则对应图中的状态F。考点三用双缝干涉实验测量光的波长统揽主干知识1.实验装置及器材双缝干涉仪、光具座、光源、学生电源、导线、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、刻度尺。2.实验原理相邻两条亮条纹间距Δx,入射光波长λ,双缝S1、S2间距d及双缝与屏的距离l满足关系式Δx=λ,因此,只要测出Δx、d、l即可测出波长λ。3.Δx的测量调节测量头,使分划板中心刻线对齐第1条亮条纹的中心,记下手轮上的读数x1;转动手轮,使分划板向一侧移动,当分划板中心刻线与第n条相邻的亮条纹中心对齐时,记下手轮上的读数x2;则相邻两条亮条纹间的距离4.误差分析(1)双缝到屏的距离l的测量存在误差。(2)测条纹间距Δx带来的误差:①干涉条纹没有调整到最清晰的程度;②分划板刻线与干涉条纹不平行,中心刻线没有恰好位于条纹中心;③测量多条亮条纹间的距离时读数不准确,此间距中的条纹数未数清。研学选考命题1.(2021浙江6月选考)如图是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验中:(1)观察到较模糊的干涉条纹,要使条纹变得清晰,值得尝试的是

。

A.旋转测量头B.增大单缝与双缝间的距离C.调节拨杆使单缝与双缝平行(2)要增大观察到的条纹间距,正确的做法是

。

A.减小单缝与光源间的距离B.减小单缝与双缝间的距离C.增大透镜与单缝间的距离D.增大双缝与测量头间的距离CD【解析】

(1)若粗调后看不到清晰的干涉条纹,而是模糊不清的条纹,则最可能的原因是单缝与双缝不平行;要使条纹变得清晰,值得尝试的是调节拨杆使单缝与双缝平行。故选C。(2)根据

可知,可以通过增大双缝到光屏的距离l,减小双缝的间距d来增大条纹间距,故选D。2.(2018浙江4月选考)(1)细丝和单缝有相似的衍射图样,在相同条件下,小明用激光束分别垂直照射两种不同直径的细丝Ⅰ和细丝Ⅱ,在光屏上形成的衍射图样如图甲中a和b所示,已知细丝Ⅰ的直径为0.605mm,现用螺旋测微器测量细丝Ⅱ的直径,如图乙所示,细丝Ⅱ的直径为

mm;图甲中的

(选填“a”或“b”)是细丝Ⅱ的衍射图样;

甲乙0.998(0.997~0.999均可)a(2)小明在做“用双缝干涉测量光的波长”实验时,尝试用单缝和平面镜做类似实验。单缝和平面镜的放置如图丙所示,灯泡发出的光经滤光片成为波长为λ的单色光照射单缝,能在光屏上观察到明暗相间的干涉条纹。小明测得单缝与镜面延长线的距离为h,与光屏的距离为D,则条纹间距Δx=

,随后小明撤去平面镜,在单缝下方A处放置同样的另一单缝,形成双缝结构,则在光屏上

(选填“能”或“不能”)观察到干涉条纹。

丙

不能

【解析】

(1)根据图示读数可知细丝Ⅱ的直径为0.5

mm+49.8×0.01

mm=0.998

mm;单缝衍射,单缝越宽,衍射效果越不明显,条纹间距越小,所以图甲中的a是直径更大的细丝Ⅱ的衍射图样。(2)通过平面镜反射的光线可以看作在A点下方h处射出的光线,类似于双缝干涉,根据双缝干涉条纹间距公式可得

;撤去平面镜,在单缝下方A处放置同样的另一单缝,有双缝结构,但灯泡发出的光不是相干光,通过两缝的光不能发生干涉。角度衍生练做“用双缝干涉测光的波长”实验中,使用的双缝间距d=0.20mm,双缝到光屏的距离L=600mm,观察到的干涉条纹如图甲所示。甲

(1)在测量头上的是一个螺旋测微器(又叫“千分尺”),分划板上的刻度线处于x1、x2位置时,对应的示数如图乙所示,则相邻亮条纹的间距Δx=

mm(结果保留两位小数)。

乙

1.42(2)计算单色光的波长的公式λ=

(用L、d、x1、x2表示)。

(3)代入数据计算单色光的波长λ=

m(结果保留两位有效数字)。

(4)图丙为实验装置示意图,S为单缝,S1、S2为双缝,屏上O点处为一亮条纹。若实验时单缝偏离光轴,向右微微移动,则可以观察到O点处的干涉条纹

。

A.向左移动

B.向右移动C.间距变大

D.间距变小丙

4.7×10-7

A【解析】

(1)螺旋测微器读数为x1=2

mm+19.0×0.01

mm=2.190

mm,x2=7.5

mm+36.5×0.01

mm=7.865

mm,则相邻亮条纹的间距(4)根据

可知,实验时单缝偏离光轴,向右微微移动,因双缝间距、双缝到光屏的距离、波长都不变,所以条纹间距不变,由于主光轴变得倾斜,可以观察到O点处的干涉条纹向左移动,故A正确。考点四测量玻璃的折射率统揽主干知识1.一个重要实验步骤在玻璃砖的另一侧插上P3,使P3挡住P1、P2的像,再插上P4,使P4挡住P1、P2的像和P3。2.三个数据处理的方法

3.两个减小误差的实验要求(1)实验时,应尽可能将大头针竖直插在纸上,且在入射侧和出射侧所插两枚大头针的间距应大一些。(2)入射角不宜太大(接近90°),也不宜太小(接近0°),当入射角太大时,反射光较强,折射光较弱,当入射角太小时,入射角、折射角测量的相对误差较大。研学选考命题1.(2021浙江1月选考)小明同学在做“测定玻璃的折射率”实验时,发现只有3枚大头针,他把大头针A、B、C插在如图所示位置,并测出了玻璃的折射率。请在下面方框中画出光路图,标出入射角i和折射角r,并写出折射率n的计算式

。

见解析图

【解析】

光路图如图所示。根据折射定律可知2.(2024浙江6月选考)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”“