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1、第27练光学和热学实验!课前典题精练1.(2019全国卷I1133(l)用油膜法估算分子大小的实验中，首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是.实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可以.为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量是.答案使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，测出1mL油酸酒精溶液的滴数，得到一滴溶液中纯油酸的体积单分子层油膜的面积解析由于分子直径非常小，极少量油酸所形成的单分子层油膜面积也会很大，因此实脸前需要将油酸稀释，使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜.可以用累积法测量多滴溶液的体积后计
2、算得到一滴溶液中纯油酸的体积.油酸分子直径等于一滴溶液中油酸的体积V与形成的单分子层油膜的面积之比，即d=，故除测得一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积外，还需要测量单分子层油膜的面积.图1B. l10-8mD. 1 1010m2.(2021江苏省1月适应性考试6)在“油膜法估测分子大小”的实验中，将1mL的纯油酸配制成5000mL的油酸酒精溶液，用注射器测得1mL溶液为80滴，再滴入1滴这样的溶液到准备好的浅盘中，描出的油膜轮廓如图1所示，数出油膜共占140个小方格，每格边长是0.5cm,由此估算出油酸分子直径为()A.710-8mC.71010m答案C解析1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积5mL
3、=2.5106mL=2.510,2m3.油膜的面积S=140X0.25cm2=3.5Xl(3m2,则油酸分子的直径为d=*7X1(m,故选C.3.(2019天津卷9(2)某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸.(1)下列哪些措施能够提高实验准确程度.A.选用两光学表面间距大的玻璃砖B.选用两光学表面平行的玻璃砖C.选用粗的大头针完成实验D.插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些(2)该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如图所示，其中实验操作正确的是.(3)该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以
4、入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点、,再过A、3点作法线NM的垂线，垂足分别为C。点，如图2所示，则玻璃的折射率=.(用图中线段的字母表示)答案(I)AD(2)D(3备解析(1)为了减小实脸误差，选用的玻墙转前后表面间距应尽量大些，即使玻墙砖内的折射光线尽量长些，A正确：测量折射率时，只需找出入射光线的折射光线，因此玻璃砖的两光学表面可以不平行，B错误：为了减小实验误差应选用较细的大头针完成实验，C错误；两枚大头针之间的距离尽量大些，描绘出的光线误差会较小些，D正确.(2)由题图可知，选用的玻璃砖两光学表面平行，则入射光线应与出射光线平行，B、C错误：又光线在玻璃砖中与法
5、线的夹角应小于光线在空气中与法线的夹角，A错误，D正确.AC/C、乙4F4sinZAOCAOAC(3)由折射律可知n=smNB0D=匣=丽.BO4.(2019全国卷II34(2)某同学利用图3所示装置测量某种单色光的波长.实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹.回答下列问题：(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可；A.将单缝向双缝靠近B.将屏向靠近双缝的方向移动C.将屏向远离双缝的方向移动D.使用间距更小的双缝(2)若双缝的间距为d,屏与双缝间的距离为/,测得第1条暗条纹到第条暗条纹之间的距离为Ar,则单色光的波长；I=；(3)某次测量时，选用的双缝
6、的间距为0.300mm,测得屏与双缝间的距离为1.20m,第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56mm.则所测单色光的波长为nm(结果保留3位有效数字).答案(I)B器部(3)630解析(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，需要减小条纹间距，由公式x=)可知，需要减小双缝到屏的距离/或增大双缝间的距离乩故B项正确，A、C、D项错误.Q)由题意可知,L二,(3)将已知条件代入公式解得l=630nm.5.由于实验室中矩形玻璃破的数量不够，部分同学需改用直角三棱镜做“测量玻璃的折射率”的实验，实验步骤如下：Aa.如图4所示，先在一张白纸上作相互垂直的直线、作为三棱镜的两个界面，并在直线上标出
7、点0；b将三棱镜放在白纸上，便直角边的短边跟对齐，长边跟b,对齐；c.在长边ab的外侧透过三棱镜观察大头针P、P2的像，调整视线方向，直到PI的像完全被P2的像挡住；d.在观察的这一侧依次插两枚大头针P3、R，使尸3挡住外、尸2的像，尸4挡住尸3和尸I、尸2的像；e.在O点作一垂直于他的线段QA,在04上垂直地插两枚大头针P、P2:f.移去三棱镜和大头针，连接鼻尸4,交/廿于0,过0点作与垂直的直线MMg.作光路图，计算折射率比(1)正确的实验步骤顺序为.(2)请在图中画出准确完整的光路图.(3)请根据图中所给数据，求出该玻璃的折射率=.答案(l)aebcdfg(2)见解析图(3)2解析(1)
8、测定玻璃的折射率时，先在白纸上作出玻璃转的边界，选定入射点，确定入射光线，然后杷玻璃豉放在白纸上，确定出折射光线；撤去玻璃砖，作出光路图，求出入射角与折射角，根据折射定律求出折射率，因此正确的实险步骤顺序为aebcdfg.(2)光路图如图所示.(3)由几何知识可知夕=30。，由于=45。，故该玻璃的折射率=等今=SM:o=SlnIjsinJU6.(2021北京市海淀区模拟)如图5甲所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，操作步骤如下:图5在注射器内用活塞封闭一定质量的气体，将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接起来；缓慢移动活塞至某一位置，待示数稳定后记录此时注射器内封闭气体的
9、体积V1和由计算机显示的气体压强值p;重复上述步骤，多次测量并记录数据；根据记录的数据，作出相应图像，分析得出结论.(1)在本实验操作的过程中，需要保持不变的量是气体的和.(2)根据记录的实验数据，作出了如图乙所示的p-V图像.对图线进行分析，如果在误差允许范围内，Pi、P2、L之间满足关系式，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比.图线在Vh匕之间所围的面积的物理意义是.(3)在不同温度环境下，另一位同学重复了上述实验，实验操作和数据处理均正确.环境温度分别为。、72,且T7Y在如图所示的四幅图中，可能正确反映相关物理量之间关系的是(选填选项前的字母).ABCD(4)在相同温度
10、环境下，不同小组的同学均按正确的实验操作和数据处理的方法完成了实验，并在相同坐标标度的情况下画出了压强与体积的关系图线，如图6所示.对于两组的图线并不相同的结果，他们请教了老师，老师的解释是由于他们选取的气体质量不同.若4个小组所选择的研究对象的质量分别是如、m2、加3和4,则由图可知它们的大小关系是如mi,?3四(均选填“大于”或“小于”).甲乙图6答案(1)质量温度(2)PIM=P2丫2气体体积由变到L的过程中，气体对外界所做的功(3)AC(4)大于大于解析(I)探究气体等温变化的规律，需要保持不变的量是气体的质量和温度.(2)一定质量的气体在温度保持不变时，压强与体积成反比，即压强与体积
11、的乘积不变，如果在误差允许范围内，pi、P2、Vi吻之间满足的关系式是PlVI=P2吻.由功的计算公式可知VV=FI=PSI=pV,即PV的乘积表示气体体积变化时所做的功，图线在匕、上之间所困的面积的物理意义是气体体积由Vi变到的过程中，气体对外界所做的功.(3)由理想气体状态方程罕=C可知，PV=CT,对于一定质量的气体，温度T越高PV越大，即p-V图像离坐标轴越远，已知T7,故A正确，B错误；由理想气体状态方程罕=C可知，P=Cr对于一定质量的气体，温度7越高一上图像的斜率越大，已知TlT2f故C正确，D错误.(4)由理想气体状态方程华=C可知PV=Cr,对于温度相同而质量不同的气体，质量
12、越大C越大，“V越大，故，加大于闭2；由理想气体状态方程华=C可知P=C4，气体质量越大C越大，pE图像斜率越大，故血3大于练后讲评与反思题型一用油膜法估测油酸分子的大小【练后反馈】典型题目解法，典型方法归纳:【技巧点拨】实验原理：(I)将油酸酒精溶液滴在水面上，让油酸尽可能散开，可认为油酸在水面上形成单分子油膜层；(2)如果把分子看成球形，单分子油膜层的厚度就可以看成油酸分子的直径；V(3)测出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V和油膜的面积S,由就可以算出分子的直径.题型二探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系【练后反馈】典型题目解法，典型方法归纳:【技巧点拨】注意事项：(1)为保持气体温
13、度不变，实验过程中不要用手握住注射器有气体的部位；同时，改变体积过程应缓慢，以免影响密闭气体的温度.(2)在等温过程中，气体的一V图像呈现为双曲线的一支，要通过坐标变换，画p上图像，把双曲线变为直线，以方便判断P和V成反比.题型三测量玻璃的折射率【练后反馈】题号35典型题目解法，典型方法归纳：【技巧点拨】采用“插针法”实验时，应注意:(1)应尽可能将大头针竖直插在纸上，且Pl和P2之间、P3和P4之间、P2与。、P3与O之间距离要稍大一些.(2)入射角仇不宜太大(接近90。)，也不宜太小(接近0。)，当仇太大时，反射光较强，出射光较弱，当仇太小时，入射角、折射角测量的相对误差较大.题型四用双缝
14、干涉实验测光的波长【练后反馈】【技巧点拨】实验原理与操作：(1)用刻度尺测量出双缝到光屏间的距离/，由公式加=夕得2=%L,由此式计算波长，重复测量、计算，求出波长的平均值.(2)调节测量头时，应使分划板中心刻线和条纹的中心对齐，记录此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线和另一条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数.(3)为了减小误差，要测几个条纹的间距，计算得出x.讲后补偿强化练1.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图7所示.已知双缝间的距离为人在距双缝L远的屏上，用测量头测量条纹间宽度.光源凸透镜滤光片单缝双缝遮光筒测量头及目镜(1)将测量头
15、的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第I条亮纹，此时手轮上的示数如图8甲所示；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时如图乙所示的手轮上的示数，为mm,求得相邻亮纹的间距极为mm；(2)波长的表达式7=(用心、L、d表示)；(3)若改用频率较高的单色光照射,得到的干涉条纹间距将(选填“变大”“不变”或“变小，).(4)图丙为上述实验装置示意图S为单缝，S】、S2为双缝，屏上。点处为一条亮条纹.若实验时单缝偏离光轴，向下微微移动，则可以观察到O点处的干涉条纹.A.向上移动B.向下移动C.间距变大D.间距变小答案13.8702.310(2冷(3)变小(4)A2.(2021.甘肃兰州市模拟)实验所用油酸酒精溶液的浓度为每IO,tnL溶液中含有纯油酸6mL,用注射器测得ImL上述溶液为80滴.把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油膜的轮廓形状，再把玻璃板放在坐标
