物理二轮复习集训17 热学、光学实验

专题集训（十七）热学、光学实验

—.实验题：

L（多选）某同学利用如图甲所示的装置探究气体等温变化的规律，注射器中密封

了一定质量的气体。经过多次实验，作出图像如图乙所示,下列说法正确的是

P

（）

A.若增大气体体积时拉活塞速度过快，/

对应的图线是。|

B.若拉活塞时手握住注射器含有气体

的部分，对应的图线是a

C.若实验中有漏气,对应的图线是b

D.若没有考虑注射器和传感器连接细管中的气体,对应的图线是c

2.在估测油酸分子大小的实验中，具体操作如下：

①取油酸1.0mL注入2500mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达

到2500mL的刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液；

②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数，直到达到1.0血，为

止，恰好共滴了100滴；

③在边长约40cm的浅水盘内注入约2cm深的水，将爽身粉均匀地撒在水面上，

再用滴管吸取油酸酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，酒精挥发后，油酸在水

面上尽可能地散开,形成一层油膜，膜上没有爽身粉,可以清楚地看出油膜轮廓；

④待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上绘出油膜

的形状；w

⑤将画有油酸膜形状的玻璃板放在边长为L0cm的方格纸============

上。二三三三三三三二:

⑴利用上述具体操作中的有关数据可知一滴油酸酒精溶液含BzHNNzN

纯油酸体积为求得的油酸分子直径为"""""w

m（此空保留一位有效数字）。

（2）于老师在该实验中最终得到的油酸分子的直径和大多数同学的比较，数据偏

大。出现这种结果的原因，可能是0

A.计算油酸膜面积时，错将所有不完整的方格作为完整的方格处理

B.水面上爽身粉撒的较多，油酸膜没有充分展开

C.求每滴溶液体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴

3.某小组探究气体在等温变化时压强随体积变化的规律。实验方案如下：在带

刻度的注射器内密封一段掺入酒精蒸气的空气，然后将注射器与气体压强传感器

连接管相连接。气体压强夕由传感器测量，气体体积M等于注射器读数与连接管

的容积(1cn?)之和。

⑴实验时手不要握注射器筒，且应缓慢推动注射器活塞，其目的是

(2)下表是小组采集的一组数据，数据真实可靠，请在图中描出第1至9个数据

点，并画出,"图线。

序号123456789

p/kPa99.0110.0120.9135.4154.7181.2223.3281.1330.0

J7cm321.019.017.015.013.011.09.07.05.0

?/cJ0.04

0.0530.0590.0670.0770.0910.Ill0.1430.200

8

(3)由右2图像中前8个数据点的分布情况可知：在

等温变化时，气体的压强与体积关系为：第f一

.*

・y

QAA一11r

9个数据点显著偏离上述规律，小组猜想是因为气体•・

200；TT

的质量减小了，下列哪个选项支持该猜想。TT

T

WL

A.部分酒精蒸气进入气体压强传感器连接管

B.在测量第9个数据点时发现注射器筒壁出现模糊,00.050.100.150.20j/Zcm-3

部分酒精蒸气液化

4.(2024・安徽卷)某实验小组做“测量玻璃的疔射率”及拓展探究实验。

(1)为测量玻璃的折射率，按如图甲所示进行实验，以下表述正确的一项是

(填正确答案标号)

A.用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和H

B.在玻璃砖一侧插上大头针幺、眼睛在另一侧透过玻

璃砖看两个大头针，使2把幺挡住，这样就可以确定入射

光线和入射点在眼睛这一侧，插上大头针月，使它把

艮、鸟都挡住，再插上大头针已，使它把X、P?、A都挡住,

这样就可以确定出射光线和出射点”

C.实验时入射角火应尽量小一些，以减小实验误差

（2）为探究介质折射率与光的频率的关系，分别用一束红光和一束绿光从同一点

入射到空气与玻璃的分界面。保持相同的入射珀，根据实验结果作出光路图，并

标记红光和绿光，如匡乙所示。此实验初步表明：对于同一种介质，折射率与光

的频率有关。频率大，折射率________（选填“大”或“小”）。

（3）为探究折射率与介质材料的关系，用同一束微光分别入射玻璃砖和某透明介

质，如图丙、丁所示。保持相同的入射角叫,测得折射角分别为心、

3），则玻璃和该介质的折射率大小关系为〃蚓（选填“）”或“<”）〃怖。

此实验初步表明：对于一定频率的光，折射率与介质材料有关。

5.甲、乙两同学在做“测量玻璃的折射率”的实验时，分别选用平行玻璃砖和

半圆形玻璃砖做实验。

（1）甲同学在画好平行玻璃砖界面两条直线

后，不慎误将玻璃砖向上平移至图甲中虚线

位置，而其他操作均正确，则测得的折射率

将（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。

（2）乙同学插大头针小巴确定入射光线，另一侧垂直纸面插大头针％OR为折

射光线，作BA、⑦垂直法线于水〃两点；则玻璃砖的折射率可表示为〃=

（用图中线段长度表示）；若乙同学在插大头针£,前不小心将玻璃枝以0

为圆心逆时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将（选填“偏大”

“偏小”或“不变”）。

6.某小组用如图甲所示的双缝干涉装置来测量红光的波长。所用器材有：光具

座、毛玻璃屏、双缝、白光光源、单缝、红光滤光片等光学元件。

（1）实验过程如下：

①取下遮光筒左侧的元件，打开光源，调节光源高度和角度，使它发出的光束能

直接沿着遮光筒的轴线把屏照亮；

②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，使各元件的中心位于遮光筒的轴线上,

调节单、双缝间距并使之相互平行。要使白光通过器材A后获得单一颜色的红

光，则图中器材A的名称是（选填“滤光片”或“单缝”）；

③用米尺测量双缝到屏的距离£;

④将测量头（其读数方法同螺旋测微器）的分划板中心刻线与某条

亮条纹中心对齐，将该条亮纹定为第1条亮条纹。转动测量头，

使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，如图乙所示，此时示数为一

mm,再求得相邻亮条纹的间距Ax；

⑤已知双缝间距&可求得所测红光的波长。

（2）关于本实验，下列说法正确的是o（填正确答案标号）

A.减小双缝间距，干涉条纹间距减小

B.增大双缝到屏的距离，干涉条纹间距增大

C.去掉器材力后，干涉现象消失

D.若挡住双缝中的一条缝，屏上也会有条纹

7.如图甲所示,用一个带两根细管的橡胶塞塞紧烧瓶的瓶口，封闭一定质量的气

体，烧瓶容积为限其中，一根带阀门的细管连通充满水的注射器，另一根细管与

压强传感器相连,压强生感器连接数据采集器，数据采集器连接计算机。某同学利

用此装置探究一定质量的气体在温度不变时压强与体积的关系。

积匕并记录此时气体的压强0

③多次实验,记录多组数据,分析得出结论。

⑴正确操作后，发现气体的压强随体积的减小而增大，若以P为纵坐标、以

为横坐标的图像为近乎过原点的倾斜直线（用题中字母表示），可认为在误差允许

范围内气体的压强与体积成反比。

（2）若以（选填“，'或弓"）为纵坐标、以涉横坐标，pK

可画出如图乙所示的图像，则注水前封闭气体的体积为」\「

0m1

（用图中字母表示）。乙P

8.（2025•福建卷）⑴为测糖水的折射率与浓度的关系，设计如下实验:某次射入

激光,测得数据如图甲所示,则糖水的折射率为0

（2）改变糖水浓度,记录数据如表：

将30%的数据在图乙中描点后并连线，糖水

1.42

浓度每增加10%,折射率的增加值为阳1.38

1.34

（保留2位有效数字）。

9.某同学通过双缝干涉实验测量发光二极01()2()301()5()7)/%

乙

管（LED）发出光的波长。图甲为实验装置示

意图，双缝间距#0.450mm,双缝到毛玻璃的距离7=365.0mm,实验中观察到的

干涉条纹如图乙所示。

凸透镜单缝双缝毛玻璃

测微目镜

-仁

当分划板中心刻线对齐第1条亮条纹中心,手轮上的读数为乂=2.145mm;当分划

板中心刻线对齐第5兔亮条纹中心，手轮上的读数为后二4.177ninio完成下列填

空：

⑴相邻两条亮条纹间的距离△产ninio

（2）根据可算出波长（填正确答案标号）。

A.B.A=-^xC.A=-!-

dIdXx

⑶则待测LED发出光的波长为八二—nni（结果保留3位有效数字）。

参考答案：

1.AC解析根据理想气体状态方程《二C,可得匕若增大气体体积时拉活塞

TpCT

速度过快，由于气体对外做功，气体温度将降低,]V图线的斜率将增大，则对应

的图线是"故A正确;若拉活塞时手握住注射器含有气体的部分,则气体温度升

高,;V图线的斜率将减小,则对应的图线是。，故B错误;若实验中有漏气，因C

与气体的质量有关,m越大,C越大,根据匕可知图线的斜率将增大,则

对应的图线是6,故C正确;若没有考虑注射器和传感器连接细管中的气体,设注

射器和传感器连接细管中的气体体积为Vo,则有吟3=C,可得工=』（%%）,则对

TpCT

应的图线是〃，故D错吴。

2.解析：⑴一滴油酸酒精溶液含纯油酸体积为“产匕；/与字m3=4X1012

nA,由题图可知油膜中大约有112个小方格，则油膜面积为S=112X（1X1O-2）2

m2=1.12X102m2,则油酸分子直径为（1=弋=m^4X10-10nio

（2）于老师在该实验中最终得到的油酸分子的直径和大多数同学的比较，数据偏

大，根据d=?。计算油酸膜面积时，错将所有不完整的方格作为完整的方格处

理，则油膜面积测量值偏大，油酸分子的直径测量值偏小，故A错误；水面上

爽身粉撒的较多，油酸膜没有充分展开，则油膜面积测量值偏小，油酸分子的直

径测量值偏大，故B正确；求每滴溶液体积时，1mL的溶液的滴数多记了10

滴，则一滴油酸酒精溶液含纯油酸体积测量值偏小，油酸分子的直径测量值偏小,

故C错误。故选B。

答案：(l)4X10/24X1O-10(2)B

3.解析：（1）实验时手不要握注射器筒，且应缓慢推动注射器活塞，其目的是减

小传热和做功对气体温度的影响。

（2）描点如图所示。

400

300

200

100

0

⑶由夕J图像中前8个数据点的分布情况可知：在等温变化时，气体的压强与体

积成反比；由图可知，第9个数据点显著偏离上述规律，可能是在测量第9个数

据点时部分酒精蒸气遇冷液化使注射器筒壁出现模糊。故选B。

答案：（1）减小传热和做功对气体温度的影响⑵见解析图（3）成反比B

4.解析：（1）在白纸上画出一条直线〃作为界面，把长方体玻璃砖放在白纸上,

使它的一个长边与〃对齐。用直尺或者三角板轻泉在玻璃砖的另一长边，按住直

尺或三角板不动，将玻璃砖取下，画出直线屋代表玻璃砖的另一边，而不能用笔

在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线〃和#,故A错误；在玻璃砖一

侧插上大头针尸1、尸2,眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使p2把Pi挡

住，这样就可以确定入射光线和入射点。|。在眼睛这一侧，插上大头针03,使

它把外、尸2都挡住，再插上大头针04,使它把尸1、尸2、尸3都挡住，这样就可以

确定出射光线和出射点。2,故B正确；实验时入射角分应尽量大一些，但也不

能太大（接近90。），以减小实验误差，故C错误。故选B。

（2）由题图乙可知，入射角相同，绿光的折射角小于红光的折射角，根据光的折射

定律〃=咨，可知绿光的折射率大于红光的折射率，又因为绿光的频率大于红

sin/?

光的频率，所以频率大，折射率大。

⑶根据折射定律可知，玻璃的折射率为〃世璃=皿，该介质的折射率为〃柱=

sina2

”巫，其中«2<«3,所以〃改稿,〃介质。

sing

答案：（1）B⑵大（3）>

5.解析：（1）如图所示，

可知所作的折射光线与实际的折射光线平行，所以在入射角和折射角测量准确

的情况下，测得的折射率将不变。

⑵设入射角为〃、折射角为。、半圆弧轮廓线半径（玻璃砖半径）为R,则由几何

关系可知〃=等='MW_x

sinsin/?=根据折射定律可得玻璃砖的折射率〃=

RRR~R

舞=：,结合题图（b）可知中图像的斜率为该玻璃砖的折射率，故该玻璃碍的折

射率〃=募心1・58。

答案：⑴不变（2）^偏小

LL/

6.解析：（1）②获取单色线光源，白色光源后面栗有滤光片；④测量头固定刻度

读数为13.5mm,可动刻度读数为37.0X0.01mm,示数为13・5mm+37.0X0.01

mm=13.870mm。

（2）由可知，减小双缝间距d,干涉条纹间距将增大，A错误；增大双缝

到屏的距离L,干涉条纹间距将增大，B正确；去掉滤光片后，干涉现象不会消

失，会出现彩色的干涉条纹，C错误；发生干涉现象时，若挡住双缝中的一条缝，

屏上也会有条纹，是衍射条纹，D正确。故选BD。

答案：⑴②滤光片④13.870（2）BD

7.解析（1）烧瓶容积为片,注入烧瓶中水的体积为匕则烧瓶中气体的体积为

（vo-v）,对烧瓶内气体，由玻意耳定律有P（vo-v）=c,得P=£7c

以L力为横坐标的图像为近乎过原点的倾斜直线。

⑵由p（Vo-V）=C得V=-C^+Vo

所以图线的纵坐标是匕图线