專題突破卷20光學(xué)和熱學(xué)實驗專題

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考點考向題型分布

光學(xué)和熱學(xué)實12實驗

實驗1:測量玻璃的折射率

驗專題

實驗2:楊氏雙縫干涉實驗測波長

實驗3：油膜法估測分子的直徑

實驗4：氣體實驗定律

考點突破

考點。1;光學(xué)和熱學(xué)實驗專題（12實驗）

1.（2024?廣東深圳?模擬預(yù)測）某實驗小組用插針法確定光路位置做有關(guān)光的折射和光的反射實驗。

（1）用插針法測玻璃磚的折射率

①以下是如圖甲的實驗操作，其中不合理或不必要的操作步驟是（填序號）：

a.把半圓玻璃磚放在白紙上

b.在白紙上緊貼玻璃磚確定玻璃磚的輪廓

在半圓玻璃磚平面的一側(cè)插入大頭針、

c.RP2

d.為使測量準(zhǔn)確，盡量增大耳、P2連線與玻璃磚所成的夾角

e.眼睛在圓弧面一側(cè)透過玻璃磚看大頭針，使P2擋住耳

f.左右調(diào)整眼睛的觀察位置

g.在圓弧面一側(cè)插入大頭針P3,使它恰好擋住Pl、p2

h.在圓弧面一側(cè)插入大頭針P4,使它恰好擋住耳、P?、P3

i.移去玻璃磚，在白紙上描出光線徑跡

j.測量相關(guān)角度或長度，計算玻璃磚的折射率

②如圖乙所示，某同學(xué)在白紙上劃線時，由于筆尖與玻璃磚邊緣有間距，使得在紙上畫出的界面（虛線）

與玻璃磚邊緣的實際位置有偏差，其他的實驗操作均正確，由此測得玻璃磚的折射率與真實值相比O

（選填"偏大""偏小""相同"或"無法確定"）

（2）用插針法驗證光的反射定律

一矩形玻璃磚a6cd的ab面鍍有反射膜，光線從圖中下方射向玻璃磚時，將從面反射回來，面相當(dāng)于

一塊平面鏡，現(xiàn)用它驗證光的反射定律。下面是某同學(xué)制訂的實驗步驟：

a.把玻璃磚放在白紙上

b.在白紙上緊貼玻璃磚仍面確定平面鏡位置

c.在平面鏡前方插入大頭針R、P2

d.眼睛通過平面鏡看大頭針，移動眼睛位置使P2擋住R

e.在眼睛前插入大頭針P3,使它恰好擋平面鏡中的R、P2

f.在眼睛前插入大頭針P4,使它恰好擋住P3和平面鏡中的R、P2

g.移去玻璃磚，在白紙上描出入射光線和反射光線的徑跡

h.作法線，測量反射角和入射角，比較其大小，形成驗證結(jié)論

以上步驟是否存在不必要的操作？0如果有，哪個步驟不必要？=（若認(rèn)為沒有則后一空

不必填寫。）

2.（2024?甘肅平?jīng)?三模）某同學(xué)用如圖甲所示的雙縫干涉實驗裝置測量光的波長。

芯工

甲乙丙

（1）關(guān)于用雙縫干涉實驗裝置測量光的波長，下列說法正確的是_。（填正確答案標(biāo)號）

A.調(diào)節(jié)時應(yīng)盡量使單縫與雙縫在一條直線上且相互垂直

B.將光源由黃光換成藍(lán)光，干涉條紋間距變小

C.將單縫遠(yuǎn)離雙縫一小段距離后，干涉條紋間距變大

D.減小雙縫之間的距離，干涉條紋間距變大

⑵已知該裝置中雙縫間距，=0.50mm,雙縫到光屏的距離/=0.50m,在光屏上得到的干涉圖樣如圖乙所示,

分劃板在圖中/位置時游標(biāo)卡尺的讀數(shù)%,=111.15mm,在8位置時游標(biāo)卡尺的讀數(shù)如圖丙所示，則相鄰

亮條紋的間距Ax=mm。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

⑶由以上所測數(shù)據(jù)，可以得出形成此干涉圖樣的單色光的波長為m。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

3.（2024?云南大理?模擬預(yù)測）同學(xué)們用“插針法”測玻璃的折射率，如圖甲所示。

A.實驗中，可以將玻璃磚界面當(dāng)尺子畫界線

B.為了減小作圖誤差，大頭針耳、￡和巴、匕之間的距離應(yīng)適當(dāng)大些

C.測梯形玻璃磚、三角形玻璃磚和半圓形玻璃磚的折射率均可用"插針法"

D.若光線的入射角4較大，有可能在油,面發(fā)生全反射，所以在6,一側(cè)就看不到右、鳥的像

（2）一位同學(xué)為了避免筆尖觸劃玻璃磚的折射面，畫出的附'比實際向外側(cè)平移了一些（如圖乙所示），其

他操作均正確無誤，并仍以切,和附'為折射面畫出了光路圖，這樣測出的折射率將（填"偏大"、"偏小"

或"不變”）。

（3）一位同學(xué)手頭有圓規(guī)和刻度尺但沒有量角器，在完成了光路圖以后，以。點為圓心，。/為半徑畫圓,

交。。'延長線于C點，過/點和C點作垂直法線的直線，與法線的交點分別為8點和。點，如圖丙所示。

用刻度尺測得42的長度為肛，8的長度為刈，則玻璃磚的折射率〃=（用測量的字母表示）。

4.（2024?山東棗莊?三模）如圖甲所示，圖中陰影部分/3C為透明材料制成的柱形光學(xué)元件的橫截面，AC

為半徑為尺的;圓弧，某實驗小組為測量該光學(xué)元件的折射率，先通過作圖確定了圓弧圓心。的位置。請

回答下面問題:

⑴實驗小組先在。處插一枚大頭針耳，然后在線段和OC之間某一位置插大頭針旦，在邊右側(cè)任意

位置觀察，發(fā)現(xiàn)B都無法擋住R,原因是,若要在2c邊右側(cè)觀察到P?擋住耳，應(yīng)將Pz向邊方向

移動（選填"。3"或"0C"）；

（2）該小組經(jīng)過討論，重新設(shè)計了實驗方案，進(jìn)行了如下操作：

①在。處插大頭針n，在8。邊右側(cè)合適位置插大頭針p?,調(diào)整觀察角度，再插上大頭針P,,使P3把耳和

P2都擋住；

②畫出元件邊界，作出圖乙所示光路圖，以P2、P3連線與8c邊交點為圓心作圓，分別過圓與直線

和p2P3的交點作2C邊的垂線，垂足分別為例、N2.

③用刻度尺測出線段。如和。W2的長度分別為4、d2,則該元件的折射率〃=；

⑶若測得該元件的折射率"=2,在。處固定一點光源，只考慮首次從圓弧/C直接射向/夙2c的光線，從

點光源射向圓弧NC的光中，有一部分不能從48、8c面直接射出，則這部分光照射到圓弧NC上的弧長

為o

5.（2024?山東?模擬預(yù)測）用雙縫干涉測量光的波長的實驗裝置如圖甲所示，儀器有：光具座、光源、單縫、

雙縫、濾光片、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭（圖中未畫出）等。

光源①②③遮光筒屏

目甲目

（1）如圖甲所示安裝好儀器，先調(diào)整光源的位置，使光源發(fā)出的光沿方向進(jìn)入遮光筒并照亮光屏；再放

置單縫和雙縫，使縫相互（選填"平行"或"垂直"），再安置好濾光片，通過測量頭觀察屏上的單色光的

雙縫干涉圖樣。

（2）圖甲中濾光片的位置是。（選填"①"、"②"或"③"）

⑶將測量頭的分劃板中心刻線與某條亮紋中心對齊，將該條紋記為第1條亮紋，此時手輪上的示數(shù)如圖乙

所示。然后同方向轉(zhuǎn)動測量頭手輪，使分劃板中心刻線與第9條亮紋中心對齊，此時手輪上的示數(shù)如丙圖

所示，該示數(shù)為mrrio

（4）已知雙縫間距為4.00xl（r,m,測得雙縫到屏的距離為1.00m,則測得該光的波長為nm（結(jié)果保留

三位有效數(shù)字）。

6.（2024?廣東?三模）在"用雙縫干涉測量光的波長"實驗中（裝置如圖所示）：

⑴下列說法正確的是o

A.調(diào)節(jié)光源高度使光束沿遮光筒軸線照在屏中心前，應(yīng)放上單縫和雙縫

B.用測量頭測量時，應(yīng)使分劃板中心刻線與亮條紋的中心對齊

C.屏上的干涉條紋與雙縫垂直

（2）如果用激光器做光源，該實驗照樣可以完成，這時可以去掉的部件是。

⑶用測量頭測量相鄰兩個亮條紋中心間的距離，轉(zhuǎn)動測量頭的手輪，使分劃板中心刻線對準(zhǔn)第1條亮條紋

中心，如圖1所示，記下手輪的讀數(shù)。繼續(xù)轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板中心刻線對準(zhǔn)第10條亮條紋中心，如圖2

所示，記下手輪的讀數(shù)。則相鄰兩個亮條紋的間距是mm。（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）

⑷在（3）的前提下，如果已經(jīng)測得雙縫的間距是0.300mm,雙縫和屏之間的距離是900mm,則待測光的

波長是m。（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）

7.（2024?黑龍江吉林?模擬預(yù)測）小明同學(xué)在估測油酸分子大小的實驗中，具體操作如下:

①取油酸1.0mL注入1000mL的容量瓶內(nèi)，然后向瓶中加入酒精，直到液面達(dá)到1000mL的刻度為止。搖動

容量瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸和酒精混合溶液；

②用滴管吸取混合溶液逐滴滴入量筒，記錄滴入的滴數(shù)直到量筒內(nèi)體積達(dá)到1.0mL為止，恰好共滴了100

滴；

③在淺水盤內(nèi)注入約2cm深的水，將細(xì)萍子粉均勻地撒在水面上，再用滴管吸取混合溶液，輕輕地向水面

滴一滴溶液，酒精揮發(fā)后，油酸在水面上盡可能地散開，可以清楚地看出油膜輪廓；

④待油膜形狀穩(wěn)定后，將事先準(zhǔn)備好的玻璃板放在淺盤上，在玻璃板上繪出油膜的形狀；

⑤將畫有油膜形狀的玻璃板放在每小格邊長為2.0cm的方格紙上。

⑴利用上述具體操作中的有關(guān)數(shù)據(jù)可知，油膜的面積是cm2,估測出油酸分子的直徑是m

（此空保留一位有效數(shù)字）。

⑵小明同學(xué)通過實驗得到的油酸分子的直徑和大多數(shù)同學(xué)相比，測量結(jié)果偏大。對于出現(xiàn)這種結(jié)果的原因,

可能是由于（）

A.在求每滴溶液體積時，1mL溶液的滴數(shù)少記了2滴

B.計算油酸面積時，錯將所有不完整的方格作為完整的方格處理

C.水面上琲子粉撒的較多，油酸膜沒有充分展開

D.油膜中含有大量未溶解的酒精

8.（2024?北京東城?一模）做“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗。

⑴下列實驗步驟的正確順序是（填寫實驗步驟前的序號）。

a.往邊長約為40cm的淺盤里倒入約2cm深的水，待水面穩(wěn)定后將適量的琲子粉均勻地撒在水面上

b.用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形狀穩(wěn)定

c.將畫有油酸膜形狀的玻璃板平放在坐標(biāo)紙上，計算出油酸膜的面積，根據(jù)油酸的體積和油酸膜的面積計

算出油酸分子直徑的大小

d.用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下量筒內(nèi)每增加一定體積時的滴數(shù)，由

此計算出一滴油酸酒精溶液的體積，再根據(jù)油酸酒精溶液的濃度計算出油酸的體積

e.將玻璃板放在淺盤上，然后將油酸膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上

⑵實驗中，所用油酸酒精溶液每匕體積溶液中有純油酸體積匕，用注射器和量筒測得《體積的上述溶液有

"滴，把一滴該溶液滴入盛水的撒有排子粉的淺盤中，待水面穩(wěn)定后，得到油酸薄膜的輪廓形狀和尺寸如圖

所示，圖中每個小正方形格的邊長為°,則油酸薄膜的面積S=；可求得油酸分子的直徑為

⑶某同學(xué)實驗中最終得到的油酸分子直徑數(shù)據(jù)偏大，可能是因為。

A.油膜中含有大量未溶解的酒精

B.計算油膜面積時，舍去了所有不足一格的方格

C.水面上琲子粉撒得太多，油膜沒有充分展開

D.用注射器和量筒測必體積溶液滴數(shù)時多記錄了幾滴

9.（2024?山西晉中?三模）油酸可以在水面擴展成單分子油膜。實驗小組利用這一原理測定油酸的分子直徑

（將油酸分子視為球狀模型）。

（1）實驗步驟：

①向體積為匕的純油酸中加入酒精，直到油酸酒精溶液總量為%;

②用注射器吸取油酸酒精溶液，一滴一滴地滴入小量筒，當(dāng)?shù)稳搿ǖ螘r體積為必;

③往方口淺盤里倒入適當(dāng)深度的水；

④往水面上均勻撒上薄薄的一層爽身粉，然后用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，等油酸薄膜形狀穩(wěn)

定后，將事先準(zhǔn)備好的玻璃板放在淺盤上，并在玻璃板上描出油酸薄膜的輪廓；

⑤將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板，放在畫有邊長為。的正方形小方格的坐標(biāo)紙上；

⑥數(shù)出輪廓范圍內(nèi)小方格的總數(shù)為N。

（2）實驗誤差分析：

油膜未充分散開時描下輪廓，則所測分子直徑（填“偏大"或"偏小"）；

測量油酸溶液體積時，量筒讀數(shù)造成的誤差屬于（填"偶然誤差"或"系統(tǒng)誤差"）。

（3）原理：由上述實驗步驟測得的數(shù)據(jù)（匕、匕、"、V。、a、N）可得油酸分子直徑的表達(dá)式為d=.

（4）估算：實驗室的方形淺盤規(guī)格為40cmx40cm,用注射器滴出的一滴油酸酒精溶液的體積約為0.02mL,

油酸分子的直徑按6x1（）-。!!!估算，為使實驗盡可能精確，配制的油酸酒精溶液濃度J應(yīng)選（填選

項序號）。

11

A.---B.---

200500

10.（2024?江西?模擬預(yù)測）物理小組的同學(xué)們利用圖甲所示的裝置探究氣體等溫變化的規(guī)律。

（1）關(guān)于該實驗下列說法正確的是。

A.柱塞上應(yīng)該涂潤滑油

B.應(yīng)快速推拉柱塞

C.用手握注射器推拉柱塞

（2）測得多組空氣柱的壓強p和體積憶的數(shù)據(jù)后，為直觀反映壓強與體積之間的關(guān)系，以p為縱坐標(biāo)，以器

為橫坐標(biāo)在坐標(biāo)系中描點作圖。小明所在的小組壓縮氣體時漏氣，則用上述方法作出的圖線應(yīng)為圖乙中的一

（選填"①"或"②"）。

⑶為了探究一定質(zhì)量氣體在不同溫度時發(fā)生等溫變化是否遵循相同的規(guī)律，他們進(jìn)行了兩次實驗，得到的

P-廠圖像如圖丙所示，由圖可知兩次實驗氣體的溫度大小關(guān)系為4T2（選填或">"）。

11.（2024,浙江?三模）使用如圖1裝置做"探究氣體壓強與體積的關(guān)系”的實驗，已知壓力表通過細(xì)管與注射

器內(nèi)的空氣柱相連，細(xì)管隱藏在柱塞內(nèi)部未在圖中標(biāo)明。

圖1

⑴為了探究壓強〃與體積%的關(guān)系，在測得需要的實驗數(shù)據(jù)后,為達(dá)到"探究"的實驗?zāi)康模脠D像法進(jìn)行

數(shù)據(jù)分析，從下列選項中選出需要的步驟并按順序排列

A.作P-憶圖像，根據(jù)畫出的圖線猜測〃與憶的關(guān)系

B.作圖像，根據(jù)畫出的圖線猜測〃與憶的關(guān)系

C.作圖像，對〃與憶關(guān)系的猜測進(jìn)行檢驗

D.作圖像，對0與憶關(guān)系的猜測進(jìn)行檢驗

E.檢驗正確，得出p與廠關(guān)系的結(jié)論

⑵第1小組為了探究一定質(zhì)量的氣體在不同溫度時發(fā)生等溫變化是否遵循相同的規(guī)律，進(jìn)行了兩次實驗，

得到的。-憶圖像如圖2所示。第2小組根據(jù)某次實驗數(shù)據(jù)作出的廠-1圖如圖3所示。下列說法正確的是