热学实验　光学实验-备战2021届高考物理二轮复习题型专练（原卷版）

专题 16 热学实验 光学实验 【方法指导】 一、用油膜法估测分子的大小 1.理想化：认为油酸薄膜是由单层的油酸分子紧密排列组成。

2.模型化：在估测油酸分子大小的数量级时，把每个油酸分子简化为球体。

3.厚度直径化：认为油膜的厚度就是油酸分子的直径。

二、探究气体压强与体积的关系实验注意点 1.为保持气体温度不变，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 p－V 图象呈现为双曲线，要通过坐标变换，画 p－ 1V 图象，把双曲线变为直线，以方便判断 p 和 V 成反比。

三、用单摆测量重力加速度的大小实验数据处理的方法 1.公式法：g＝ 4π2 lT 2，算出重力加速度 g 的值，再算出 g 的平均值。

2.图象法：由单摆周期公式推出 l＝g4π 2 T2，因此 l－T 2的图象是一条通过原点的直线，求出图线的斜率 k，可得 g＝4π 2 k。

四、测量玻璃的折射率实验中数据处理的方法 1.计算法：由 n＝ sin θ 1sin θ 2，算出不同入射角时的 n 值，并取平均值。

2.图象法：作 sin θ 1 －sin θ 2 图象，由 n＝ sin θ 1sin θ 2 可知其斜率为折射率。

3.单位圆法：以入射点 O 为圆心，作半径为 R 的圆，如图 1 所示，则 sin θ 1 ＝ EHOE，sin θ 2＝ E′H′OE′，OE＝OE′＝R，所以用刻度尺量出 EH、E′H′的长度就可以求出 n＝ sin θ 1sin θ 2 ＝EHE′H′。

图 1 五、用双缝干涉实验测量光的波长实验中数据处理的方法

1.调节测量头，使分划板中心刻度线对齐第 1 条亮条纹的中心，记下手轮上的读数 a 1 ； 2.转动手轮，当分划板中心刻度线与第 n 条相邻的亮条纹中心对齐时，记下手轮上的刻度数 a 2 ； 3.相邻两条纹间的距离 Δx＝ |a1 －a 2 |n－1。

命题点一：

用油膜法估测分子的大小 探究气体压强与体积的关系 【典例 1】 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___________________________________ _____________________________________________________________________。

【典例 2】 现用“探究气体压强与体积的关系”的实验来测量大气压强 p。注射器针筒已被固定在竖直方向上，针筒上所标刻度是注射器的容积，最大刻度 V m ＝10 mL。注射器活塞已装上钩码框架，如图 2 所示。此外，还有一架托盘天平、若干钩码、一把米尺、一个针孔橡皮帽和少许润滑油。

图 2(1)下面是实验步骤，试填写所缺的②和⑤。

①用米尺测出注射器针筒上全部刻度的长度 L。

②_____________________________________________________________。

③把适量的润滑油抹在注射器的活塞上，将活塞插入外筒中，上下拉动活塞，使活塞与针筒的间隙内均匀地涂上润滑油。

④将活塞拉到适当的位置。

⑤________________________________________________________。

⑥在钩码框架两侧挂上钩码，记下挂上的钩码的质量 m 1，在达到平衡后，记下注射器中空气柱的体积 V 1。在这个过程中不要用手接触注射器以保证空气柱温度不变。

⑦增加钩码的个数，使钩码的质量增大为 m 2，达到平衡后，记下空气柱的体积 V 2。

(2)计算大气压强 p 的公式是_____________________________________________。

(用已给的和测得的物理量表示，重力加速度为 g)【拓展练习】(1)如图 3 所示的四个图反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的四个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是________(用符号表示)。

图 3(2)用油膜法测出油酸分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，还需要知道油滴的________。

A.摩尔质量 B.摩尔体积 C.质量 D.体积(3)某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，数据偏大，对出现这种结果的原因，下列说法中可能正确的是________。

A.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算 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 命题点二：

用单摆测量重力加速度的大小 【典例】 某同学利用单摆测量重力加速度。

(1)为了使测量误差尽量小，下列说法正确的是________。

A.组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球 B.组装单摆须选用轻且不易伸长的细线 C.实验时须使摆球在同一竖直面内摆动 D.摆长一定的情况下，摆的振幅尽量大(2)如图 4 所示，在物理支架的竖直立柱上固定有摆长约 1 m 的单摆。实验时，由于仅有量程为 20 cm、精度为 1 mm 的钢板刻度尺，于是他先使摆球自然下垂，在竖直立柱上与摆球最下端处于同一水平面的位置做一标记点，测出单摆的周期 T 1 ；然后保持悬点位置不变，设法将摆长缩短一些，再次使摆球自然下垂，用同样方法在竖直立柱上做另一标记点，并测出单摆的周期 T 2 ；最后用钢板刻度尺量出竖直立柱上两标记点之间的距离 ΔL。用上述测量结果，写出重力加速度的表达式 g＝________。

图 4 【拓展练习】 在“用单摆测量重力加速度的大小”的实验中：

(1)摆动时偏角满足的条件是偏角小于 5°，为了减小测量周期的误差，计时开始时，摆球应是经过最________(填“高”或“低”)点的位置，且用停表测量单摆完成多次全振动所用的时间，求出周期。图 5 甲中停表示数为一单摆全振动 50 次所用的时间，则单摆振动周期为________。

图 5(2)用最小刻度为 1 mm 的刻度尺测摆长，测量情况如图乙所示。O 为悬挂点，从图乙中可知单摆的摆长为________ m。

(3)若用 L 表示摆长，T 表示周期，那么重力加速度的表达式为 g＝________。

(4)考虑到单摆振动时空气浮力的影响后，学生甲说：“因为空气浮力与摆球重力方向相反，它对球的作用相当于重力加速度变小，因此振动周期变大”。学生乙说：“浮力对摆球的影响好像用一个轻一些的摆球做实验，因此振动周期不变”，这两个学生中________。

A.甲的说法正确 B.乙的说法正确 C.两学生的说法都是错误的 命题点三：

测量玻璃的折射率 【典例】 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下图所示，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、B 点作法线 NN′的垂线，垂足分别为 C、D 点，如图 6 所示，则玻璃的折射率 n＝________。(用图中线段的字母表示)图 6 【拓展练习】 现要估测一矩形玻璃砖的折射率 n，给定的器材有：待测玻璃砖、白纸、铅笔、大头针 1 枚、直尺、直角三角板。实验时，先将直尺的一端 O 和另一点 M 标上两个明显的标记，再将玻璃砖平放在白纸上，沿其两个长边在白纸上画出两条直线 AB、CD，再将直尺正面紧贴玻璃砖的左边缘放置，使 O 点与直线 CD 相交，并在白纸上记下点 O、M的位置，如图 7 所示，然后在右上方通过 AB 所在界面向左下方观察，调整视线方向，直到O 点的像与 M 点的像重合，再在 AB 直线上插上大头针，使大头针挡住 M、O 的像，记下大头针 P 点的位置。

(1)请在原图上作出光路图； 图 7(2)计算玻璃砖的折射率的表达式为 n＝________(用字母 P 和图中已知线段字母表示)。

命题点四：

用双缝干涉实验测量光的波长 【典例】某同学利用图 8 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：

图 8(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 l，测得第 1 条暗条纹到第 n 条暗条纹之间的距离为 Δx，则单色光的波长 λ＝________。

(3)某次测量时，选用的双缝的间距为 0.300 mm，测得屏与双缝间的距离为 1.20 m，第1 条暗条纹到第 4 条暗条纹之间的距离为 7.56 mm。则所测单色光的波长为________nm(结果保留 3 位有效数字)。

【拓展练习】 在观察光的双缝干涉现象的实验中：

(1)将激光束照在如图乙所示的双缝上，在光屏上观察到的现象是图 9 甲中的________。

图 9(2)换用间隙更小的双缝，保持双缝到光屏的距离不变，在光屏上观察到的条纹宽度将________；保持双缝间隙不变，减小光屏到双缝的距离，在光屏上观察到的条纹宽度将________(以上均选填“变宽”“变窄”或“不变”)。

【专题训练】 1.在“探究气体压强与体积的关系”的实验中。

某同学在实验中测得的数据在计算机屏幕上显示如下表所示，仔细观察“p·V”一栏中的数值，发现越来越小，造成这一现象的原因可能是()序号 V(ml)p(×10 5 Pa)p·V(×10 5 Pa·ml)1 20.0 1.001 0 20.020 2 18.0 1.095 2 19.714 3 16.0 1.231 3 19.701 4 14.0 1.403 0 19.642 5 12.0 1.635 1 19.621 A.实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力越来越大 B.实验时环境温度升高了 C.实验时外界大气压强发生了变化 D.实验时注射器内的气体向外发生了泄漏 2.(多选)图 1 甲为某同学利用半圆形玻璃砖测定玻璃折射率 n 的装置示意图，AO、DO分别表示某次测量时，光线在空气和玻璃中的传播路径。在正确操作后，他利用测出的数据作出了图乙所示的折射角正弦值(sin r)与入射角正弦值(sin i)的关系图象。则下列说法正确的是()图 1 A.光由 D 经 O 到 A B.该玻璃砖的折射率 n＝1.5 C.若由空气进入该玻璃砖中，光的波长变为原来的 23 D.若以 60°角由空气进入该玻璃砖中，光的折射角的正弦值为33 3.在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距 Δx 1 与绿光的干涉条纹间距 Δx 2 相比，Δx 1 ____Δx 2(填“＞”“＝”或“＜”)。若实验中红光的波长为 630 nm，双缝与屏幕的距离为 1.00 m，测得第 1 条到第 6

条亮条纹中心间的距离为 10.5 mm，则双缝之间的距离为________ mm。

4.如图 2 所示，MN 为半圆形玻璃砖的对称轴，O 为玻璃砖的圆心，某同学在与 MN平行的直线上插上两枚大头针 P 1、P 2，在 MN 上插大头针 P 3，从 P 3 一侧透过玻璃砖观察 P 1、P 2 的像，调整 P 3 位置使 P 3 能同时挡住 P 1、P 2 的像，确定了的 P 3 位置如图所示，他测得玻璃砖直径 D＝8 cm，P 1、P 2 连线与 MN 之间的距离 d 1 ＝2 cm，P 3 到 O 的距离 d 2 ＝6.92 cm(取3＝1.73)。画出光路图并求该玻璃砖的折射率。

图 2 5.在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，(1)以下几个主要的操作步骤相应要获得的实验数据是：

①配制油酸酒精溶液时，必须记录并算出________________。

②用滴管取配制好的油酸酒精溶液，然后逐滴滴入量筒中，……这一步是为了测出______________________________________________________________。

③用滴管将配制好的油酸酒精溶液在水面上滴入 1 滴，待水面上形成的油膜的形状稳定后，……。这一步是为了测出_____________________________________。

(2)将 1 cm 3 的油酸溶于酒精，制成 300 cm 3 的油酸酒精溶液；测得 1 cm 3 的油酸酒精溶液有 50 滴。现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是 0.13 m 2。由此估算出油酸分子的直径为________ m(结果保留 1 位有效数字)。

6.在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图 3 甲所示，并选用缝间距 d＝0.2 mm 的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离 l＝700 mm。然后，接通电源使光源正常工作。

图 3

(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有 50 个分度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第一次映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所示，图乙(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图乙(b)中游标尺上的读数 x 1 ＝1.16 mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙(a)所示，此时图丙(b)中游标尺上的读数 x 2 ＝________ mm。

(2)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离 Δx＝________ mm；这种色光的波长 λ＝________ nm。

7.某同学为了测量截面为正三角形的玻璃三棱镜的折射率，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的左侧插上两枚大头针 P 1 和 P 2，然后在棱镜的右侧观察到 P 1 和 P 2 的像，当 P 1 的像恰好被 P 2 的像挡住时，插上大头针 P 3 和 P 4，使 P 3 挡住 P 1、P 2 的像，P 4 也挡住 P 1、P 2 的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图 4 所示。

图 4(1)在图上画出对应的光路。

(2)为了测出三棱镜玻璃材料的折射率，若以 AB 为分界面，需要测量的量是______________________________________，在图上标出它们。

(3)三棱镜玻璃材料折射率的计算公式是 n＝________。

(4)若在描绘三棱镜轮廓的过程中，放置三棱镜的位置发生了微小的平移(移至图中的虚线位置，底边仍重合)，若仍以 AB 为分界面，则三棱镜玻璃材料折射率的测量值________真实值(填“大于”“小于”或“等于”)。

8.甲、乙两个学习小组分别利用单摆测量重力加速度的大小。

(1)甲组同学采用图 5 甲所示的实验装置。

图 5 A.由于没有游标卡尺，无法测小球的直径 d，实验中将悬点到小球最低点的距离作为摆长 l，测得多组周期 T 和 l 的数据，作出 l－T 2 图象，如图乙所示。

①实验得到的 l－T 2 图象是________； ②小球的直径是________ cm； B.在测量摆长后，测量周期时，摆球振动过程中悬点 O 处摆线的固定出现松动，摆长略微变长，这将会导致所测重力加速度的数值________。(填“偏大”“偏小”或“不变”)(2)乙组同学在图甲所示装置的基础上再增加一个速度传感器，如图丙所示，将摆球拉开一小角度使其做简谐运动，速度传感器记录了摆球振动过程中速度随时间变化的关系，如图丁所示的 v－t 图线。

A.由图丁可知，该单摆的周期 T＝________ s； B.更换摆线长度 l 后，多次测量，根据实验数据，利用计算机作出 T 2 －l 图线(l 为摆线长)，并根据图线拟合得到方程 T 2 ＝4.04l＋0.024。由此可以得出当地的重力加速度 g＝________ m/s 2。(取 π 2 ＝9.86，结果保留 3 位有效数字)

实验专练7

实验专练1

实验专练11

2021中考物理实验专题：热学实验

2021年中考化学人教版二轮复习,,题型六　化学实验