高三二轮高效复习主题巩固卷物理热学和光学实验

[课下巩固检测练(十六)]热学和光学实验1．(多选)(2025·广西高考)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中()A．估测油酸分子大小时，油酸分子可以视为球形B．油膜的形状稳定后，油酸分子仍然在做热运动C．计算油膜面积时，忽略所有不完整的小正方形D．与油酸酒精溶液相比，纯油酸更容易在水面形成单分子油膜解析：选AB。在估测油酸分子大小时，可以把油酸分子简化为球形处理，并认为它们紧密排布，A正确；分子在不停地做热运动，所以油膜的形状稳定后，油酸分子仍然在做热运动，B正确；计算油膜面积时，根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格，计算轮廓范围内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个，C错误；为了使油酸充分展开，获得一块单分子油膜，需要将油酸在酒精中稀释后再滴入水中，故油酸酒精溶液更容易在水面形成单分子油膜，D错误。2．(2025·河南三门峡期末)某同学在实验室做“用油膜法估测分子直径大小”的实验中，每500mL油酸酒精溶液中有纯油酸1mL。用注射器取1mL这样的溶液测得为100滴。把1滴这样的溶液滴入盛水的浅盘里，把玻璃板盖在浅盘上并描出油膜的轮廓，如图所示，图中小正方形方格的边长为20mm。(1)在实验中，下列操作错误的是________。A．为了使得油膜边界更清晰，需要在油膜上轻轻撒上一些痱子粉B．在水面上滴入油酸酒精溶液后，待油膜的形状稳定后，再数方格数C．对注射器刻度读数时，视线要平视刻度D．数方格时，不足半格的舍去，超过半格的算一格(2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V是________mL。(3)油酸分子的直径是________m。(结果保留1位有效数字)(4)某同学实验中最终得到的计算结果明显偏大，对出现这种结果的原因，下列说法可能正确的是________。A．配制油酸酒精溶液时，量取溶液时读数有误差，导致油酸酒精溶液浓度偏低B．计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理C．计算油酸膜面积时，只数了完整的方格数D．水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开解析：(1)为了使得油膜边界更清晰，需要先在浅盘里倒入2cm左右深的水，然后将痱子粉均匀撒在水面上，而不是油膜上，故A错误；在水面上滴入油酸酒精溶液后，待油膜的形状稳定后，再数方格数，故B正确；对注射器刻度读数时，视线要平视刻度，故C正确；数方格时，不足半个的舍去，超过半个的算一个，故D正确。故选A。(2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V＝1500×1100mL＝2(3)由题图可读出超过半格的格数约为115小格，则油膜面积为S＝115×20×20×106m2＝4.6×102m2油酸分子的直径为d＝VS＝2×10(4)配制的油酸酒精溶液浓度偏低，则计算时所用的油酸酒精溶液体积浓度偏大，分子直径计算结果偏大，故A正确；计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理，则油膜的面积计算偏大，油酸分子的直径计算结果偏小，故B错误；计算油酸膜面积时，只数了完整的方格数，则油膜面积计算偏小，分子直径计算结果偏大，故C正确；水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开，则油膜面积计算偏小，分子直径计算结果偏大，故D正确。故选ACD。答案：(1)A(2)2×105(3)4×1010(4)ACD3．(2025·天津和平期末)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将双缝干涉仪按要求安装在光具座上(如图所示)。从仪器注明的规格可知：双缝的缝间距为d，屏与双缝间的距离为L。然后，接通电源使光源正常工作。(1)在本实验中，要想求得单色光的波长λ，因为d、L是已知量，所以干涉条纹间距Δx的测量是关键，观察下面的图像，你认为在实际操作中Δx应选下列图中的____________(选填“甲”或“乙”)图更为合适。其中白色表示亮条纹，灰色表示暗条纹。(2)在实际操作中，通常会通过测量n个间距取平均值的方法来减小测量误差。已知实验所用的测量头使用50分度的游标卡尺。某同学在成功观察到干涉图像后，开始进行数据记录，总共测量了7个间距的距离，初位置游标卡尺的示数如图所示，其读数为________mm，末位置游标卡尺的读数为5.36mm。(3)已知该装置中双缝间距d＝0.50mm，双缝到屏的距离L＝0.50m，由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为__________m(保留一位有效数字)。(4)在写实验报告时，实验要求学生将目镜中所观察到的现象描绘出来，甲同学和乙同学分别画了移动目镜时所观察到的初、末两个视场区，你觉得__________(选填“甲”或“乙”)同学的图像存在造假现象。解析：(1)在实际操作中标度线在亮条纹中容易观察，则应选甲图更为合适。(2)初位置游标卡尺的读数为x1＝1mm＋9×0.02mm＝1.18mm。(3)相邻条纹间距Δx＝x2−x1n＝5.36−1.187mm≈0.597mm，由Δx＝Ldλ(4)实验中移动目镜时，分刻板中心刻度线不应移动，则甲同学的图像存在造假现象。答案：(1)甲(2)1.18(3)6×107m(4)甲4．(2024·湖北高考)某同学利用激光测量半圆柱体玻璃砖的折射率，具体步骤如下：①平铺白纸，用铅笔画两条互相垂直的直线AA′和BB′，交点为O。将半圆柱体玻璃砖的平直边紧贴AA′，并使其圆心位于O点，画出玻璃砖的半圆弧轮廓线，如图(a)所示。②将一细激光束沿CO方向以某一入射角射入玻璃砖，记录折射光线与半圆弧的交点M。③拿走玻璃砖，标记CO光线与半圆弧的交点P。④分别过M、P作BB′的垂线MM′、PP′，M′、P′是垂足，并用米尺分别测量MM′、PP′的长度x和y。⑤改变入射角，重复步骤②③④，得到多组x和y的数据。根据这些数据作出y­x图像，如图(b)所示。(1)关于该实验，下列说法正确的是______(单选，填标号)。A．入射角越小，误差越小B．激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差C．选择圆心O点作为入射点，是因为此处的折射现象最明显(2)根据y­x图像，可得玻璃砖的折射率为________(保留三位有效数字)。(3)若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径，则折射率的测量结果________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。解析：(1)在本实验中，为了减小测量误差，入射角应适当大些，因为入射角越大，折射角也越大，则入射角和折射角的测量误差都会减小，从而使折射率测量的误差减小，A错误；与插针法测量相比，激光的平行度好，能更准确地确定入射光线和折射光线，从而更有利于减小实验误差，B正确；选择圆心O点作为入射点，是因为便于计算，并不是因为此处的折射现象最明显，C错误。(2)设入射角为α、折射角为β、半圆弧轮廓线半径(玻璃砖半径)为R，则由几何关系可知sinα＝PP'R＝yR、sinβ＝MM'R＝xR，根据折射定律可得玻璃砖的折射率(3)由(2)问分析可知折射率的表达式中没有半圆弧轮廓线半径R，所以轮廓线半径的测量误差对实验结果没有影响，即折射率的测量结果不变。答案：(1)B(2)1.58(3)不变5．(2025·湖北武汉三模)某同学用DIS研究温度不变时一定质量的气体压强与体积的关系，实验装置如图所示，实验中通过注射器示数读出气体体积V，用气压传感器记录气体压强p，研究气体压强和体积的关系。(1)关于本实验过程中的说法正确的是________。A．推拉柱塞时，为了读数准确，动作要快B．推拉柱塞时，为了稳定，手要握住注射器筒C．压强传感器与注射器之间的软管脱落后，应立即重新接上，继续实验并记录数据D．柱塞和注射器筒之间的摩擦并不影响压强的测量(2)某同学在做实验时，按实验要求组装好实验装置，然后按实验要求推动柱塞，使注射器内空气体积发生变化，实验数据如下表所示，请在图中作出V与1p序号V/mLp/(105Pa)1p/(105Pa11181.0380.9632161.1600.8623141.3110.7634121.5120.6615101.7840.561682.1780.459762.7930.358(3)本实验中，可以由V与1p的关系图像验证气体等温变化时p与V的关系，其依据是V与1(4)由于在实验中未考虑软管中气体的体积，实验结果有一定的误差，此误差属于________(选填“系统误差”或“偶然误差”)。(5)由图像可以求得软管中气体的体积为________mL。(保留两位有效数字)解析：(1)推拉柱塞时，动作要慢，使温度与环境温度保持一致，故A错误；推拉柱塞时，手不能握住注射器筒，防止对其起加热作用，故B错误；压强传感器与注射器之间的软管脱落后，气体质量变化，需重新实验，故C错误；柱塞和注射器筒之间的摩擦并不影响压强的测量，故D正确。(2)将表格中的数据在坐标系中描出来，然后用直线连接起来，连线的时候，使尽可能多的点分布在直线上，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，图像如图所示。(3)当温度不变时，一定质量的气体压强p与体积V的积是一个常数，则有pV＝C，即V＝1pC，可得V与1(4)多次实验无法消除此误差，此误差属于系统误差。(5)设软管中气体的体积为V0，根据玻意耳定律可得p(V＋V0)＝C，则有V＝Cp－V0，可知软管中气体的体积为图线的纵轴截距，由图像可得V0答案：(1)D(2)见解析(3)正比(4)系统误差(5)1.3(误差范围内均可)6．(2025·山东济南二模)激光束具有方向性好、亮度高等特点。某同学用激光测半圆形玻璃砖的折射率，实验步骤如下：A．将白纸固定在木板上，画出一条直线。将半圆形玻璃砖的直径边与直线平行放置在白纸上，记录半圆形玻璃砖的圆心O的位置；B．从玻璃砖另一侧用平行白纸的激光笔从圆弧上的A点沿AO方向射入玻璃砖，在直线上垂直木板插大头针，使其正好挡住激光，记录此时在直线上插针的位置为S1；C．保持入射光方向不变，移走玻璃砖，在直线上垂直木板插大头针，使其正好挡住激光，记录此时在直线上插针的位置为S2；D．以O点为圆心，以OS1为半径画圆，交OS2延长线于C点；E．过O点作直线的垂线，与直线相交于B点，过C点作OB延长线的垂线，与OB延长线相交于D点。(1)实验中，测得BS1的长度为L1，BS2的长度为L2，CD的长度为L3，该玻璃砖的折射率n可以表示为________。A．n＝L1L2B．n＝L1L3C．n(2)若步骤B中，将入射光线以O点为圆心平行于纸面逆时针转动到某处时，折射光线恰好消失，移走玻璃砖，在直线上垂直木板插大头针，使其正好挡住激光，确定此时在直线上插针的位置为S2′，测得BS2′＝43OB(3)用(