【物理】2011版《3年高考2年模拟》：第19章 热光学实验
专题17光学与热学实验(精讲)
2023年高考物理二轮复习讲练测专题17 光学与热学实验（精讲）【知识体系构建】【典例方法突破】一、测量玻璃的折射率【例1】（2022年北京三模）在“测定玻璃的折射率”的实验中，实验小组在白纸上放好玻璃砖MNPQ，画出玻璃砖与空气的两个界面aa'和bb'（如图）。
（1）实验小组内的三位学生在实验中①第一位学生在纸上正确画出了玻璃砖的两个折射面aa′和bb′。
因不慎碰动了玻璃砖，使它向aa′方向平移了一点（如图1所示），以后的操作都正确无误，并仍以aa′和bb′为折射面画出了光路图，这样测出的折射率n的值将_____（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）；①第二位学生为了避免笔尖触划玻璃砖的折射面，画出的aa′和bb′都比实际的折射面向外侧平移了一些（如图2所示）以后的操作都正确无误，并仍以aa′和bb′为折射面画出了光路图，这样测出的折射率n的值将_____（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）；①第三位学生的操作和所画的光路图都正确无误，只是所用的玻璃砖的两个折射面不平行（如图3所示）。
用这块玻璃砖测出的折射率n的值将_____（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）；（2）另一实验小组的甲、乙、丙、丁四位同学实验中得到如图所示的插针结果，由图可知①从图上看，肯定把针插错了的同学是_____；①从图上看，测量结果准确度最高的同学是_____。
【答案】不变偏小不变甲、乙丁【详解】（1）[1]同学1光路图，如图由图可知sinsinnαβ=角度保持不变，所以n的值不变。
[2]同学2光路图，如图由图可知sinsinnαβ=其中β变大，则n变小，即测量值偏小。
[3]同学3光路图，如图由于测量操作无误，所以测量值等于真实值，即不变。
（2）[4]根据结果画出的光路图如图所示连线可以发现，甲的折射光线与入射光线处于法线的一侧，针插错了。
乙同学的入射光线与折射光线在同一直线上，肯定针也插错了。
[5]丁同学插针的位置距离较大，误差较小，所以测量结果准确度更高。
光学和热学实验(原卷版)—三年(2022-2024)高考物理真题汇编(全国通用)
光学和热学实验考点01 光学实验1. （2024年高考湖北卷）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。
-图像，如图（b）所示。
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y x（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-图像，可得玻璃砖的折射率为_____（保留三位有效数字）。
（2）根据y x（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”）。
2．（2024年高考北京卷）（1）某同学测量玻璃的折射率，作出了如图1所示的光路图，测出了入射角i和折射角r，则此玻璃的折射率n=___________________．图13. （2024年6月高考浙江卷）如图所示，用“插针法”测量一等腰三角形玻璃砖（侧面分别记为A和B、顶角大小为q）的折射率。
①在白纸上画一条直线ab，并画出其垂线cd，交于O点；②将侧面A沿ab放置，并确定侧面B的位置ef③在cd上竖直插上大头针P1和2，从侧面B透过玻璃砖观察P1和P2，插上大头针P3，要求P3能挡住__________（选填“P1”、“P2”或“P1和P2”）的虚像；④确定出射光线的位置____________（选填“需要”或“不需要”第四枚大头针；⑤撤去玻璃砖和大头针，测得出射光线与直线ef的夹角为α，则玻璃砖折射率n=____________________。
专题16 热学实验 光学实验(解析版)
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 ＝4π2l T 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 ＝g 4π2T 2，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 ＝4π2k 。
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 θ1sin θ2，算出不同入射角时的n 值，并取平均值。
2.图象法：作sin θ1－sin θ2图象，由n ＝sin θ1sin θ2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 θ1＝EH OE，sin θ2＝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 θ1sin θ2＝EH E ′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－a2| 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________________________________________________________ ____________________________________________________________________。
光学、热学实验(解析版)—2024-2025学年高二物理单元速记巧练(人教版2019必修第三册)
热学和光学实验用油膜法估测油酸分子的大小掌握用油膜法估测油酸分子的大小的实验内容；掌握探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系的实验内容；掌握测量玻璃的折射率的实验内容；掌握用双缝干涉测量光的波长的实验内容；核心考点01 热学实验一、用油膜法估测油酸分子的大小 (3)二、探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系 (5)核心考点02 光学实验 (9)一、测量玻璃的折射率 (9)二、用双缝干涉测量光的波长 (11)核心考点01 热学实验一、实验：用油膜法估测油酸分子的大小1、实验原理利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜，用D＝VS计算出油膜的厚度，其中V为一滴油酸酒精溶液中所含油酸的体积，S为油膜面积，这个厚度就近似等于油酸分子的直径，如下图。
【注意】把1滴油酸滴在水面上，水面上会形成一层油膜，油膜是由单层油酸分子（C17H33COOH）中的烃基C17H33- 组成的。
尽管油酸分子有着复杂的结构和形状，分子间也存在着间隙，但在估测其大小时，可以把它简化为球形处理，并认为它们紧密排布。
2、实验器材量筒、注射器、浅盘、油酸酒精溶液、玻璃板、坐标纸、痱子粉或滑石粉、细彩笔、水。
3、实验操作配制油酸酒精溶液，取纯油酸1 mL，注入500 mL的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面达到500 mL刻度线为止。
用注射器将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并记下量筒内增加一定体积V n时的滴数n。
根据V0＝V nn算出每滴油酸酒精溶液的体积V0。
向浅盘里倒入约2 cm深的水，并将痱子粉或滑石粉均匀地撒在水面上。
用注射器(或滴管)将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，油酸立即在水面散开，形成一块油膜。
油膜上没有爽身粉，可以清楚地看出它的轮廓。
待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，并将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上。
将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S (求面积时以坐标纸上边长为1 cm 的正方形为单位计算轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个)。
高考物理专项整合提升 第19课时 热学和光学实验
(4)利用单分子油膜法可以粗测分子大小和阿伏加德罗常数。如果已知体积为V
的一滴油酸在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S，这种油的密度为ρ，摩
尔质量为M，则阿伏加德罗常数的表达式为________(分子看成球体)。
(5)本实验体现的物理思想方法为________。
A.控制变量法
B.理想化模型法
C.极限思想法
第一部分 专题整合提升
专题七 物理实验
第19课时 热学和光学实验
【知识网络构建】
目录
1、突破高考热点 2、链接高考真题 3、课时跟踪训练
1、突破高考热点
热点一 用油膜法估测油酸分子的大小 热点二 探究等温情况下一定质量的气体压强与体
积的关系 热点三 测量玻璃的折射率 热点四 用双缝干涉实验测量光的波长
目录
1、突破高考热点 热点三 测量玻璃的折射率
解析 (1)该同学接下来要完成的必要步骤有：确定P3大头针的位置，方法是
插上大头针P3，使P3能挡住P1、P2的像。确定P4大头针的位置，方法是大头针
P4能挡住P3和P1、P2的像。故该同学接下来要完成的必要步骤有B、D。
(2)根据折射定律得玻璃砖的折射率 n＝ssiinn αβ。
热点同济大学第一附属中学高三校考)如图3为“研究一定质量的气体
在温度不变的情况下，压强与体积的关系”实验装置：
(1)图3中直接与注射器相连的方框所代表的实验器
材是____________。为了保持封闭气体的温度不变，
实 验 中 采 取 的 主 要 措 施 是 ________________ 和
实验装置图
(1)用注射器封闭一段空气，把橡胶套塞住，保证气体的质量不变。 (2)读出空气柱的长度 L 和空气柱的压强 p。 (3)缓慢向下压或向上拉柱塞，分别读取空气柱的长度和气体 压强的大小，记录数据。 (4)根据数据得出 p－V 图像或 p－ V1图像，得出 p、V 的关系。
光学和热学实验专题(原卷版)—2025年高考物理一轮复习考点通关卷(新高考通用)
光学和热学实验专题建议用时：75分钟光学和热学实验专题（(1)用插针法测玻璃砖的折射率①以下是如图甲的实验操作，其中不合理或不必要的操作步骤是（填序号）a．把半圆玻璃砖放在白纸上b．在白纸上紧贴玻璃砖确定玻璃砖的轮廓(1)关于用双缝干涉实验装置测量光的波长，下列说法正确的是。
（填正确答案标号）A．调节时应尽量使单缝与双缝在一条直线上且相互垂直B．将光源由黄光换成蓝光，干涉条纹间距变小C．将单缝远离双缝一小段距离后，干涉条纹间距变大（1）下列说法正确的是。
A．实验中，可以将玻璃砖界面当尺子画界线B．为了减小作图误差，大头针1P、2P和3P、4P之间的距离应适当大些C．测梯形玻璃砖、三角形玻璃砖和半圆形玻璃砖的折射率均可用“插针法”D．若光线的入射角1θ较大，有可能在b b¢面发生全反射，所以在b b¢一侧就看不到P(1)实验小组先在O处插一枚大头针1P，然后在线段OB和OC之间某一位置插大头针意位置观察，发现2P都无法挡住1P，原因是，若要在BC边右侧观察到方向移动（选填“OB”或“OC”）；(2)该小组经过讨论，重新设计了实验方案，进行了如下操作：(1)如图甲所示安装好仪器，先调整光源的位置，使光源发出的光沿置单缝和双缝，使缝相互 （选填“平行”或“垂直双缝干涉图样。
(4)已知双缝间距为44.0010m -´，测得双缝到屏的距离为三位有效数字）。
6．（2024·广东·三模）在“用双缝干涉测量光的波长”(1)下列说法正确的是________。
A ．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心前，应放上单缝和双缝B ．用测量头测量时，应使分划板中心刻线与亮条纹的中心对齐C ．屏上的干涉条纹与双缝垂直(4)在（3）的前提下，如果已经测得双缝的间距是0.300mm，双缝和屏之间的距离是波长是m。
（结果保留三位有效数字）7．（2024·黑龙江吉林·模拟预测）小明同学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1000mL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，记录滴入的滴数直到量筒内体积达到滴；③在浅水盘内注入约2cm(3)某同学实验中最终得到的油酸分子直径数据偏大，可能是因为A．油膜中含有大量未溶解的酒精B．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格C．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开D．用注射器和量筒测0V体积溶液滴数时多记录了几滴(1)关于该实验下列说法正确的是________。
高考物理复习 考点15 热学、光学实验
高考物理复习 考点15 热学、光学实验一、选择题1.（2011·上海高考物理·T17）用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图(a)、(b)、(c)所示的图像，则( )(A)图像(a)表明光具有粒子性(B)图像(c)表明光具有波动性(C)用紫外光观察不到类似的图像(D)实验表明光是一种概率波【思路点拨】解答本题要把握以下思路：⑴少数光子的行为与大量光子的行为有何区别.⑵概率波的概念【精讲精析】选ABD. 少数光子的行为表现出光的粒子性，A 正确；大量光子的行为表现出光的波动性，B 正确；出现亮条纹的地方是光子到达概率大的地方，出现暗条纹的地方是光子到达概率小的地方，光是概率波D 正确；紫外光虽然不是可见光，紫外线也能够产生光的干涉现象.C 错误.二、非选择题2.（2011·上海高考物理·T27）在“用单分子油膜估测分子大小”实验中，(1)某同学操作步骤如下：①取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液；②在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积；③在蒸发皿内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定；④在蒸发皿上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积。
改正其中的错误：(2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%，一滴溶液的体积为34.810ml -⨯，其形成的油膜面积为240cm ，则估测出油酸分子的直径为 m 。
【思路点拨】解答本题要把握以下思路：【精讲精析】⑴要测量一滴溶液的体积应该将N 滴溶液滴入量筒，测量出总体积，再除以N 就是一滴溶液的体积.为使得油膜边界清晰应该在水面上先撒上痱子粉⑵油酸分子的直径为9944.8100.1% 1.2104010V d m m S ---⨯⨯===⨯⨯ 答案:(1)②在量筒中滴入N 滴溶液 ③在水面上先撒上痱子粉 (2) 91.210-⨯3.（2011·大纲版全国·T22）在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：①往边长约为40 cm 的浅盘里倒入约2 cm 深的水．待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。
专题20 热学和光学实验(广东专用)(解析版)
2022年高三物理二轮复习资料（命题规律+知识荟萃+经典例题+精选习题）（广东通用）专题20 热学和光学实验【命题规律】命题角度（1）用油膜法估测油酸分子的大小．（2）探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系．（3）测量玻璃的折射率．（4）用双缝干涉实验测光的波长．【知识荟萃】★考向一、用油膜法估测油酸分子的大小1．原理：认为油酸薄膜是由单层的油酸分子紧密排列组成，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，认为油膜的厚度就是油酸分子的直径d ＝V S ，如图.2．对“V ”的测量（1）配制一定浓度的油酸酒精溶液，设其浓度为n ；（2）用注射器吸取一段油酸酒精溶液，读出它的体积为V 0；（3）再把它一滴滴地滴入烧杯中，记下液滴的总滴数N ；（4）则一滴油酸酒精溶液中，纯油酸的体积V ＝V 0N n .3．对“S ”的测量（1）浅盘里盛水，把适量的爽身粉均匀撒在水面上；（2）用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液，待油膜形状稳定后，将带方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描下薄膜的形状；（3）数出轮廓范围内正方形的个数n 0，不足半个的舍去，多于半个的算一个；（4）用正方形的个数乘单个正方形的面积S 0（即n 0S 0）计算出油膜的面积S .4．注意事项（1）实验前应检查浅盘是否干净，如果有油渍将影响实验结果．（2）由于油酸膜要经过先扩大后收缩的过程，因此画轮廓时要待油酸膜稳定后再画，画时视线要与玻璃板垂直．（3）分子大小的数量级为10－10 m ，若不是则要重做实验．★考向二、探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系本实验应用物理实验中常用的控制变量法，探究在气体质量和温度不变的情况下（即等温过程），气体的压强与体积的关系，如图所示．（1）为保证等温变化，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．为保证气体密闭，应在活塞与注射器内壁间涂上润滑油，注射器内外气体的压强差不宜过大．（2）实验中所用的压力表精度较高，而气柱体积是直接在注射器上读出的，其误差会直接影响实验结果．（3）在等温过程中，气体的压强与体积的关系在p －V 图像中呈现为双曲线，如图甲．处理实验数据时，要通过变换，即画p －1V 图像，把双曲线变为直线，说明p 和V 成反比，如图乙．这是科学研究中常用的数据处理的方法，因为一次函数反映的物理规律比较直观，容易得出相关的对实验研究有用的参数．★考向三、测量玻璃的折射率数据处理方法1．计算法：由n ＝sin θ1sin θ2，算出不同入射角时的n 值，并取平均值．2．图像法：作sin θ1－sin θ2图像，由n ＝sin θ1sin θ2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，如图所示，则sin θ1＝EH OE ，sin θ2＝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 θ1sin θ2＝EH E ′H ′.★考向四、用双缝干涉实验测光的波长1．实验装置图及实验器材（如图）双缝干涉仪、光具座、光源、学生电源、导线、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、刻度尺．2．数据处理的方法（1）调节测量头，使分划板中心刻线对齐第1条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a 1；（2）转动手轮，当分划板中心刻线与第n 条相邻的亮条纹中心对齐时，记下手轮上的读数a 2；（3）相邻两条亮条纹间的距离Δx ＝|a 1－a 2|n －1，则由λ＝d l Δx ＝d |a 1－a 2|l n －1得波长． 3．注意事项（1）实验时应调整光源、单缝、双缝和毛玻璃屏、测量头共轴，单缝和双缝安装时应竖直且相互平行，遮光筒的轴线要与光具座导轨平行．若不共轴或单缝与双缝不平行则会引起干涉条纹亮度小，不清晰，不便于观察和测量．（2）分划板上的中心刻线应与干涉条纹的亮（暗）线平行，否则会增大测量的误差．（3）测量头有两种，一种相当于螺旋测微器，一种相当于游标卡尺．【经典例题】【例题1】在“探究气体等温变化的规律“实验中，所用的实验装置如图所示，空气柱的长度l 可以通过刻度尺读取，为了得到空气柱的体积还应测量柱塞的___________。
高三物理 《3年高考2年模拟》 第章 光 学
质对市爱慕阳光实验学校第十五章 光 学第一 高考题 高考题１．2021··２０如题20图所示，空气中有一折射率为2的玻璃柱体，其横截而是圆心角为90o,、半径为R 的扇形OAB 、一束平行光平行于横截面，以45o 入射角射到OA 上，OB 不透光，假设考虑首次入射到圆弧AB 上的光，那么 AB 上有光透出的的弧长为A. 1/6 πRB. 1/4πRC. .1/3 πRD. 5/12 πR【答案】B【解析】根据折射律，rsin 45sin 2︒=可得光进入玻璃后光线与竖直方向的夹角为30°。
过O 的光线垂直入射到AB 界面上点C 射出，C 到B 之间没有光线射出；越接近A 的光线入射到AB 界面上时的入射角越大，发生全反射的可能性越大，根据临界角公式21sin =C 得临界角为45°，如果AB 界面上的临界点为D ，此光线在AO 界面上点E 入射，在三角形ODE 中可求得OD 与水平方向的夹角为180°-〔120°+45°〕=15°，所以A 到D 之间没有光线射出。
由此可得没有光线射出的圆弧对圆心角为90°-〔30°+15°〕=45°，为1/4πR 。
2．2021·卷Ⅰ·20某人手持边长为6cm 的正方形平面镜测量身后一棵树的高度。
测量时保持镜面与地面垂直，镜子与眼睛的距离为0.4m 。
在某位置时，他在镜中恰好能够看到整棵树的像；然后他向前走了6.0 m ，发现用这个镜子长度的5/6就能看到整棵树的像，这棵树的高度约为 A ．5.5m B ．5.0m C ．4.5m D ．4.0m 【答案】B【解析】如图是恰好看到树时的反射光路，由图中的三角形可得0.4m0.4m6cm 眼睛距镜的距离眼睛距镜的距离树到镜的距离镜高树高+=，即0.4m 0.4m.06m 0+=L H 。
三年高考两年模拟一年冲刺系列之：第19讲 热学 光的本性和原子物理
word第19讲热学、光的本性和原子物理1.考点分析：热学是高考必考内容，分子动理论、热和功根本上每年一个考题；光的本性和原子物理也是高考必考内容，重点考查近现代物理的根本知识。
2.考查类型说明：多以选择题为主，主要考查根底知识的识记和理解。
3. 考查趋势预测：纵观近几年高考试题，热学是高考的热门考点，命题热点集中在分子动理论、内能和功以与热力学第一定律，如2007年全国理综卷II第14题、2007年重庆理综卷第21题、2007年四川理综卷第14题、2007年江苏单科物理第11题均考查了热力学第一定律。
光的本性和原子物理局部也是高考的热门考点，光的本性命题主要集中在光的波动性、粒子性等知识的考查，以与对近现代物理光学的初步理论，以与建立这些理论的实验根底和一些重要的物理现象的考查；而原子物理命题主要集中在卢瑟福的核式结构学说和波尔理论以与原子核的组成和核能上，考查的难度不大，但是考查的细节多。
如2007年全国理综卷I第19题、2007年全国理综卷II第19题、2007年重庆理综卷第14题、2007年江苏单科物理第4题、2007年广东物理第2题均考查了能级跃迁。
2007年理综卷第14题、2007年某某理综卷第18题均考查了光电效应。
预测2008年高考仍然考查本板块的主体知识，但是涉与的知识点较多。
【金题演练】1.〔2006年江苏单科物理第1题〕从如下哪一组物理量可以算出氧气的摩尔质量〔〕A．氧气的密度和阿伏加德罗常数B．氧气分子的体积和阿伏加德罗常数C．氧气分子的质量和阿伏加德罗常数D．氧气分子的体积和氧气分子的质量1.答案：C解析：氧气的摩尔质量=阿伏加德罗常数×氧气分子的质量，即：Au N m易错点悟：高考对本章的命题着重考查考生对概念的理解与应用能力，命题热点多集中在分子动理论、估算分子大小和数目、热力学定律，题型多为选择题，命题特点多为本章内容的单独命题，或与实际生活相联系的问题。
高考物理二轮复习讲义—热学和光学实验
高考物理二轮复习讲义—热学和光学实验命题规律1.命题角度：(1)用油膜法估测油酸分子的大小；(2)探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系；(3)测量玻璃的折射率；(4)用双缝干涉实验测光的波长.2.常用方法：油膜法、控制变量法、单位圆法、图像法．考点一用油膜法估测油酸分子的大小1．原理：认为油酸薄膜是由单层的油酸分子紧密排列组成，油膜的厚度就是油酸分子的直径d＝VS，如图．2．对“V”的测量(1)配制一定浓度的油酸酒精溶液，设其浓度为n；(2)用注射器吸取一段油酸酒精溶液，读出它的体积为V；(3)再把它一滴滴地滴入烧杯中，记下液滴的总滴数N；(4)则一滴油酸酒精溶液中，纯油酸的体积V＝VN n.3．对“S”的测量(1)数出轮廓范围内正方形的个数n，不足半个的舍去，多于半个的算一个；(2)用正方形的个数乘单个正方形的面积S0计算出油膜的面积S(即nS)．例1(2022·广东省模拟)在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，将6mL的油酸溶于酒精，制成10L的油酸酒精溶液，测得1mL的油酸酒精溶液有75滴．现取1滴该油酸酒精溶液滴在水面上，待水面稳定后，将带有网格线的透明塑料盖板放在浅盘上，用彩笔在塑料盖板上描出油膜的轮廓，其形状和尺寸如图所示，塑料盖板上的小方格边长为1cm.则：(1)油膜的面积是________cm2；(2)1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________mL；(结果保留一位有效数字)(3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径约为________m；(结果保留一位有效数字)(4)某同学在实验中最终得到的计算结果比大部分同学的结果偏大，对出现这种结果的原因，下列说法可能正确的是________．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．计算油膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理C．计算油膜面积时，只数了完整的方格数D．水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开答案(1)1.15×102(2)8×10－6(3)7×10－10(4)ACD解析(1)大于半格的算作一格，小于半格的舍去，根据油膜形状得知，油膜的面积为115×1cm2＝1.15×102cm2(2)1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是V＝175×61×104mL＝8×10－6mL(3)油酸分子的直径约为d＝VS＝8×10－6mL1.15×102cm2≈7×10－8cm＝7×10－10m(4)将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积，导致油酸体积V偏大，根据d＝VS可知，会导致计算的油酸分子直径偏大，A正确；计算油膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理，会导致油膜面积S偏大，根据d＝VS可知，会导致计算的油酸分子直径偏小，B错误；计算油膜面积时，只数了完整的方格数，会导致油膜面积S偏小，根据d＝VS可知，会导致计算的油酸分子直径偏大，C正确；水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开，会导致油膜面积S偏小，根据d＝V S 可知，会导致计算的油酸分子直径偏大，D正确．考点二探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系1.实验法：控制变量法实验装置如图2．为保证等温变化，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．为保证气体密闭，应在活塞与注射器内壁间涂上润滑油，注射器内外气体的压强差不宜过大．3．在等温过程中，气体的压强与体积的关系在p－V图像中呈现为双曲线(其中一支)，如图甲．处理实验数据时，要通过变换，即画p－1V图像，把双曲线(其中一支)变为直线，说明p和V成反比，如图乙．这是科学研究中常用的数据处理的方法，因为一次函数反映的物理规律比较直观，容易得出相关的对实验研究有用的参数．例2(2022·天津一中模拟)在“探究气体压强与体积的关系”的实验中，完成下列问题．(1)实验中的研究对象是________________，实验中应保持不变的参量是________，它的体积由________直接读出，它的压强由________传感器等计算机辅助系统得到．(2)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(×105Pa)p·V(×105Pa·mL)120.0 1.001020.020218.0 1.095219.714316.0 1.231319.701414.0 1.403019.642512.0 1.635119.621A．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(3)某同学在一次实验中，计算机屏幕显示如图所示，其纵坐标表示封闭气体的压强，则横坐标表示的物理量是封闭气体的________．A．热力学温度T B．摄氏温度t C．体积V D．体积的倒数1V(4)实验过程中下列操作错误的是________．A．推拉活塞时，动作要慢B．推拉活塞时，手不能握住注射器含有气体的部分C．压强传感器与注射器之间的软管脱落后，应迅速重新装上继续实验D．活塞与针筒之间要保持气密性答案(1)封闭在注射器内的气体温度和气体的质量注射器压强(2)D(3)D (4)C解析(1)实验中的研究对象是封闭在注射器内的气体，实验中应保持不变的参量是温度和气体的质量；它的体积由注射器直接读出，它的压强由压强传感器等计算机辅助系统得到．(2)p ·V 的数值越来越小，造成这一现象的原因可能是气体的质量减小了或者温度降低了．故选D.(3)根据pV ＝C 则p ＝C ·1V ，因图像是过原点的直线，则若纵坐标表示封闭气体的压强，则横坐标表示的物理量是封闭气体的体积的倒数1V.故选D.(4)推拉活塞时，动作要慢，防止气体温度发生变化，选项A 正确；推拉活塞时，手不能握住注射器含有气体的部分，防止气体温度发生变化，选项B 正确；压强传感器与注射器之间的软管脱落后，注射器内封闭的气体的质量会发生变化，不能重新装上继续实验，选项C 错误；活塞与针筒之间要保持气密性，从而保证气体质量不变，选项D 正确．考点三测量玻璃的折射率1．一个重要实验步骤在玻璃砖的另一侧插上P 3，使P 3挡住P 1、P 2的像，再插上P 4，使P 4挡住P 3和P 1、P 2的像．2．三个数据处理的方法(1)计算法：由n ＝sin θ1sin θ2，算出不同入射角时的n 值，并取平均值．(2)图像法：作sin θ1－sin θ2图像，由n ＝sin θ1sin θ2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，如图所示，则sin θ1＝EH OE，sinθ2＝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＝sinθ1sinθ2＝EHE′H′.3．两个减小误差的实验要求(1)实验时，应尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1和P2之间、P3和P4之间、P2和O、P3与O′之间距离要稍大一些．(2)入射角θ1不宜太大(接近90°)，也不宜太小(接近0°)，当θ1太大时，反射光较强，出射光较弱，当θ1太小时，入射角、折射角测量的相对误差较大．例3(2022·广东省调研)在测量玻璃折射率的实验中：(1)某同学做实验插针的步骤如下：A．在表示入射光线的AO上插上大头针P1和P2；B．通过玻璃砖观察P1和P2，调整视线，直到P1的像被P2的像挡住；C．在观察一侧插上大头针P3和P4，并记下P3和P4的位置，这位同学在操作中的重要疏漏是________．(2)以通过P1P2的直线与玻璃砖的交点O为圆心，以某一适当长度R为半径画圆，与OA交于P，与OO′的延长线交于Q，从P和Q分别作玻璃砖界面的法线NN′的垂线，P′和Q′分别为垂足，如图所示，用刻度尺量得PP′＝45mm，QQ′＝30mm，则玻璃砖的折射率的表达式为______________，折射率的值为________．答案(1)插针时应使P 3挡住P 1和P 2的像，P 4挡住P 3和P 1、P 2的像(2)n ＝PP ′QQ ′1.5解析(1)这位同学的疏漏是：插针时应使P 3挡住P 1和P 2的像，P 4挡住P 3和P 1、P 2的像；(2)设光线在玻璃砖上表面的入射角为α，折射角为β，根据数学知识得sin α＝PP ′R ，sin β＝QQ ′R ，则折射率为n ＝sin αsin β＝PP ′QQ ′，代入数值可得n ＝PP ′QQ ′＝45mm30mm ＝1.5.考点四用双缝干涉实验测光的波长1．实验装置图及实验器材(如图)双缝干涉仪、光具座、光源、学生电源、导线、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、刻度尺．2．原理：Δx ＝ldλ，因此，只要测出Δx 、d 、l 即可测出波长λ.3．Δx 的测量：调节测量头，使分划板中心刻线对齐第1条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a 1；转动手轮，当分划板中心刻线与第n 条相邻的亮条纹中心对齐时，记下手轮上的读数a2；则相邻两条亮条纹间的距离Δx＝|a1－a2|n－1.例4用如图所示的实验装置观察双缝干涉图样．图中①是光源，②是滤光片，③是单缝，④是带有双缝的遮光筒，⑤是光屏．双缝之间的距离是0.2mm，用的是蓝色滤光片，从右侧目镜中可以看到蓝色干涉条纹．(1)下列操作能增大光屏上相邻两条亮条纹之间距离的是________．A．增大双缝之间的距离B．把单缝向双缝的方向移动C．将蓝色滤光片改成红色滤光片D．把光屏向靠近双缝的方向移动(2)转动测量头的手轮，先将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图甲所示，x1＝________mm，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示．则相邻两亮条纹的间距是________mm.(3)如果已经量得双缝和光屏之间的距离是1200mm，则待测光的波长是________ m．(保留三位有效数字)答案(1)C(2)2.332 2.609(3)4.35×10－7解析(1)根据Δx＝ldλ可知，增大双缝之间的距离时，条纹间距变小，故A错误；条纹间距与单、双缝之间距离无关，故B错误；将蓝色滤光片改成红色滤光片，波长变长，所以条纹间距变大，C正确；把光屏向靠近双缝的方向移动，则条纹间距变小，故D错误．(2)由题图甲可读出x1＝2mm＋0.331mm＝2.332mm由题图乙可读出x6＝15mm＋0.377mm＝15.377mm则相邻亮条纹的间距为Δx＝x6－x15＝2.609mm.(3)λ＝dlΔx≈4.35×10－4mm＝4.35×10－7m.1．小明同学利用如图甲所示装置测量大气压强．粗细均匀的弯曲玻璃管A臂插入密封的烧瓶，B臂与玻璃管C下部用软管连接，C管开口向上，一定质量的气体被水银封闭于烧瓶内．开始时，B、C管内的水银面等高，在B管上标好此时水银面的位置K.(1)对烧瓶加热，使烧瓶内的气体温度升高．为使封闭气体的体积不变，应将C 管________(填“向上”或“向下”)移动，直至________．(2)实验中保持气体体积不变，不断加热烧瓶内的气体，记录气体的摄氏温度t 和C管内的水银面高出B管内的高度h.作出h－t图像如图乙，由图像得出开始时的温度T0＝________K，大气压强p＝________cmHg(大气压强保留1位小数)．答案(1)向上B管内的水银面再一次回到标记的位置K(2)30075.6解析(1)对烧瓶加热，使烧瓶内的气体温度升高．为使封闭气体的体积不变，由pVT＝C可知，应使封闭气体的压强增大，故应将C管向上移动，直至B管内的水银面再一次回到标记的位置K.(2)由查理定律可知p＋ph273＋t＝pT，即ph＝pTt273pT－0T＝300K，p＝75.6cmHg.2．(2022·湖南涟源市第一中学测试)杨氏双缝干涉实验最成功的地方就是采用分光法找到了两束相干光源.1834年，洛埃利用平面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称洛埃镜实验)．洛埃镜实验的基本装置如图甲所示，S为单色光源，M为平面镜，S光源直接发出的光和经过平面镜M反射的光形成一对相干光源．设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和L，光的波长为λ，在光屏上形成如图乙所示干涉条纹．(1)用某种单色光做干涉实验时，光屏上相邻两条亮条纹(或暗条纹)间距离的表达式Δx ＝________，其中L 的大小由图丙中的毫米刻度尺读出，L ＝________mm；a 的大小由图丁中的游标卡尺读出，a ＝________mm.(2)已知光屏上第一条亮条纹x 1到第七条亮条纹x 7之间间距为7.2cm，则该单色光的波长λ＝________nm.(结果保留整数)答案(1)L2aλ749.00.25(2)8011解析(1)根据公式Δx ＝Ldλ，d ＝2a联立解得Δx ＝L 2aλ毫米刻度尺读数L ＝749.0mm 游标卡尺读数a ＝0mm＋5×0.05mm＝0.25mm.(2)相邻两条亮条纹间距Δx ＝7.27－1cm＝12mm 代入Δx ＝L2aλ，解得λ≈8011nm.专题强化练1．(2022·广东省模拟)某实验小组在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验时，用注射器将一滴油酸酒精溶液滴入盛水的浅盘里，把玻璃板放在浅盘上并描画出油膜的轮廓．(1)该小组进行下列实验操作，请将它们按操作先后排序：________(用字母符号表示)．(2)某同学在做该实验时，计算结果明显偏大，其原因可能是________．A．计算油膜面积时所有不足一格的方格全部按满格计数B．用注射器测得1mL溶液有N滴时数成了N－1滴C．痱子粉末太薄使油酸边界不清，导致油膜面积测量值偏大D．未等痱子粉末完全散开，就在玻璃片上描绘了油膜轮廓(3)在本实验中，做了几点理想化假设，请写出任意两条_________________________________________________________________________________________________ _____.答案(1)CDBA(2)BD(3)油酸分子视为球形；油酸分子是紧挨在一起的；油膜看成是单分子层(任选两条即可)解析(1)先把痱子粉均匀撒到水面上，再用注射器取一定的溶液，然后滴到水中，待油膜形状稳定后，再盖上玻璃盖，用笔在玻璃上描出油膜的轮廓，把坐标纸铺在玻璃上，故顺序为CDBA；(2)计算油膜面积时所有不足一格的方格全部按满格计数，会导致油膜面积S 偏大，根据d ＝VS ，计算出的结果偏小，A 错误；用注射器测得1mL 溶液有N 滴时数成了N －1滴，每滴溶液的体积计算结果偏大，根据d ＝VS ，可得直径计算结果偏大，B 正确；痱子粉末越薄，油膜轮廓越准确，油膜面积测量值越准，油膜面积测量值偏大，则会导致计算结果偏小，C 错误；未等痱子粉末完全散开，就在玻璃片上描绘了油膜轮廓，测得的面积偏小，所以计算结果偏大，D 正确．(3)在本实验中，是把油酸分子看成球形，认为油酸分子是紧密靠在一起的，并且认为油膜是单分子层．2．某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行．正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图甲所示．(1)此玻璃的折射率计算式为n ＝________(用图中的θ1、θ2表示)．(2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度________(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量．(3)若该同学用他测得的多组入射角i 与折射角r ，作出sin i －sin r 的图像如图乙所示，下列判断不正确的是________．A．他做实验时，研究的是光线从空气射入玻璃的折射现象B．玻璃的折射率为0.67C．玻璃的折射率为1.49答案(1)sin 90°－θ1sin90°－θ2(或cos θ1cos θ2)(2)大(3)B解析(1)由折射率公式可得n ＝sin 90°－θ1sin90°－θ2＝cos θ1cos θ2.(2)玻璃砖的宽度越大，出射光线的侧移量越大，玻璃砖中折射光线的误差越小，所以应选用宽度大的玻璃砖来测量．(3)由sin i －sin r 图像可知，sin i sin r ＝10.67≈1.49>1，故光是从空气射入玻璃的，A 正确；由折射率的定义知n ＝1.49，B 错误，C 正确．3．(2022·上海市模拟)如图甲是“用DIS 研究在温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”的实验装置．主要步骤如下：①将压强传感器调零；②在活塞上均匀涂抹润滑油，把活塞移至注射器满刻度处；③逐一连接注射器、压强传感器、数据采集器、计算机；④推动活塞，记录多组注射器内气体的体积V ，以及相应的压强传感器示数p .(1)实验操作中，活塞上均匀涂抹润滑油，主要目的是________________．(2)为了保持封闭气体的温度恒定，下列措施可行的是________．A．注射器必须固定在竖直平面内B．用手握注射器推拉活塞C．缓慢推动活塞(3)测得多组空气柱的压强p 和体积V 的数据后，为直观反映压强与体积之间的关系，若以p 为纵坐标，则应以________为横坐标在坐标系中描点作图；小明所在的小组不断压缩气体，由测得数据发现图线的上端出现了一小段弯曲，产生这一现象的可能原因是__________(答一种即可)．(4)另一小组实验时缓慢推动活塞，记录4组注射器上的刻度数值V ，以及相应的压强传感器示数p .在采集第5组数据时，压强传感器的软管脱落，重新接上后继续实验，又采集了4组数据，其余操作无误．该小组绘出的V －1p 关系图像应是________．答案(1)防止漏气(2)C (3)1V注射器内气体向外漏气(4)D解析(1)本实验保持温度不变，研究压强与体积关系，根据题意可知，还需保证封闭气体质量不变，为了防止漏气，故需要在活塞上均匀涂抹润滑油．(2)由于不是拉活塞，则注射器不一定要安装在竖直平面内，实验过程中手不能与注射器接触，推动活塞应缓慢进行，保持与外界相同温度，故C 正确，A、B 错误．(3)当温度不变时有pV ＝C ，即压强p 与V 成反比，两者的关系图像不是直线，但压强p 与1V 是线性关系，故应当以1V 为横坐标．当1V 增大，即V 减小时，p 增加的程度不是线性关系，当斜率减小，压强增加程度减小，导致这一现象的可能原因是注射器存在向外漏气现象．(4)测量时，注射器与压强传感器连接部分气体的体积V未计入，纵轴存在截距－V0；软管脱落后，气体向外漏出，p的测量值偏小，相应的横坐标1p偏大，但左侧的延长线与纵轴的交点仍为－V，故前后两条线相交在此处，故D正确，A、B、C错误．4．(2022·江苏泰兴市第一高级中学期末)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(如图甲)，并选用缝间距为d的双缝屏．从仪器注明的规格可知，毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L，接通电源使光源正常工作，发出白光．(1)组装仪器时，若将单缝和双缝均沿竖直方向分别固定在a处和b处，则________．A．可观察到水平方向的干涉条纹B．可观察到竖直方向的干涉条纹C．看不到干涉现象(2)若取下红色滤光片，其他实验条件不变，则在目镜中________．A．观察不到干涉条纹B．可观察到明暗相间的白条纹C．可观察到彩色条纹(3)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(4)若实验中在像屏上得到的干涉图样如图乙所示，毛玻璃屏上的分划板刻线在图乙中A、B位置时，游标尺的读数分别为x1、x2，则入射的单色光波长的计算表达式为λ＝________.分划板刻线在某条亮条纹位置时游标卡尺如图丙所示，则其读数为________mm.答案(1)B(2)C(3)B(4)x2－x1d6L31.10解析(1)因为该实验是双缝干涉实验，a是单缝，b是双缝，若均竖直放置，观察到的是竖直方向的干涉条纹，故选B.(2)若取下红色滤光片，白光干涉条纹为彩色的，故选C.(3)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Δx＝Ldλ可知，需要减小双缝到屏的距离L或增大双缝间的距离d，故选B.(4)条纹间距Δx＝x2－x16又知Δx＝L d λ两式联立得λ＝x2－x1d 6L此游标卡尺精度值为0.05mm，读数等于可动刻度读数与游标尺读数之和，故有x ＝31mm＋2×0.05mm＝31.10mm.5．(2022·浙江温州市二模)在“测玻璃的折射率”实验中：(1)小朱同学在实验桌上看到方木板上有一张白纸，白纸上有如图甲所示的实验器材，他认为除了量角器外还缺少一种器材，请你写出所缺器材的名称：________________.老师将器材配齐后，他进行实验，图乙是他在操作过程中的一个状态，透过玻璃砖观察，调整视线方向，插上第四枚大头针P 4应使其遮挡住________．(2)为取得较好的实验效果，下列操作正确的是________．A．必须选用上下表面平行的玻璃砖B．选择的入射角应尽量小些C．大头针应垂直地插在纸面上D．大头针P 1和P 2及P 3和P 4之间的距离适当大些(3)小朱同学在量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，用圆规以O 点为圆心、OA 为半径画圆，交OO ′延长线于C 点，过A 点和C 点作垂直法线的直线分别交于B 点和D 点，如图丙所示，若他测得AB ＝7.5cm，CD ＝5cm，则可求出玻璃的折射率n ＝________.(4)某同学在纸上画出的界面aa ′、bb ′与玻璃砖位置的关系如图所示，他的其他操作均正确，且均以aa ′、bb ′为界面画光路图．则该同学测得的折射率测量值________真实值．(选填“大于”“小于”或“等于”)答案(1)刻度尺P 3和P 1、P 2的像(2)CD (3)1.5(4)小于解析(1)本实验需要用刻度尺测量相应长度以计算入射角、折射角的正弦值，还缺少的器材是刻度尺．根据折射光线的特征，可知透过玻璃砖观察，调整视线方向，插上第四枚大头针P 4应使其遮挡住P 3和P 1、P 2的像．(2)插针法测定折射率时，玻璃砖上下表面不一定要平行，A 错误；为了减小测量的相对误差，选择的入射角应尽量大些，效果会更好，B 错误；为了准确确定入射光线和折射光线，大头针应垂直地插在纸面上，C 正确；大头针P 1和P 2及P 3和P 4之间的距离适当大些时，相同的距离误差，引起的角度误差会减小，角度的测量误差会小些，D 正确．(3)题图中P 1P 2是入射光线，OO ′是折射光线，设光线在玻璃砖上表面的入射角为i ，折射角为r ，则由几何知识可得sin i ＝AB AO ，sin r ＝CDOC ，又AO ＝OC ，则折射率为n ＝sin i sin r ＝AB CD ＝7.5cm5cm＝1.5.(4)如图所示实线是真实的光路图，虚线是玻璃砖宽度画大后的光路图，由图看出，在这种情况测得的入射角不受影响，但测得的折射角比真实的折射角偏大，因此测得的折射率测量值小于真实值．。
专题19 电磁学、热学和光学实验
高中物理学习材料（马鸣风萧萧**整理制作）专题19 电磁学、热学和光学实验（2012 福建）（1）（6分）在“用双缝干涉测光的波长”实验中（实验装置如图）：①下列说法哪一个是错误．．．．．．的_______。
（填选项前的字母）A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝B．测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划中心刻线与该亮纹的中心对齐C．为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距=-Va nx/(1)②测量某亮纹位置时，手轮上的示数如右图，其示数为___mm。
【考点】本题考查的是用双缝干涉测光的波长实验，考查实验步骤，考查螺旋测微器的读数，考查学生正确使用测量工具及对实验操作的熟练程度。
【解析】①调节光源高度时，不能放上单缝和双缝，不然不会得到沿遮光筒轴线的光束。
②手轮的读数为1.5mm+0.01mm×47.0=1.970mm.【答案】（1）①A ②1.970【方法规律】螺旋测微器读数结果，以mm为单位小数点后面应有三位，这可以用来判断读数结果是否正确的依据之一。
（2012课标卷）23.图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场。
现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小、并判定其方向。
所用部分器材已在图中给出，其中D 为位于纸面内的U形金属框，其底边水平，两侧边竖直A且等长；E为直流电源；R为电阻箱；S为开关。
此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线。
(1)在图中画线连接成实验电路图。
(2)完成下列主要实验步骤中的填空：①．按图接线。
②．保持开关s 断开，在托盘内加入适量细沙，使D 处于平衡状态：然后用天平称出细沙质量m 1。
③．闭合开关s ．调节R 的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使D ＿＿；然后读出＿＿ ，并用天平称出 ＿＿ 。
④用米尺测量＿＿。
(3)用测得的物理量和重力加速度g 表示磁感应强度的大小，可以得出B =＿＿(4)判定磁感应强度方向的方法是：若＿＿，磁感应强度方向垂直纸面向外；反之，磁感应强度方向垂直纸面向里。
专题81 实验十二：热学和光学实验(含答案)-十年(2014-2023)高考物理真题分项汇编(全国通
专题81 实验十二：热学和光学实验-十年（2014-2023）高考物理真题分项汇编（全国通用）专题82 实验十二：热学和光学实验1．（2023·山东·统考高考真题）利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。
将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。
活塞上端固定一托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强p和体积V（等于注射器示数0V与4．（2023·海南·统考高考真题）用激光测玻璃砖折射率的实验中，玻璃砖与屏P平行放置，从另一侧用激光笔以一定角度照射，此时在屏上的S1处有激光点，移走玻璃砖，光点移到S2处，回答下列问题：（1）请画出激光束经玻璃折射后完整的光路图_________；（2）已经测出AB=l1，OA=l2，S1S2=l3，则折射率n= _________（用l1、l2、l3表示）；（3）若改用宽ab更小的玻璃砖做实验，则S1S2间的距离会_________（填“变大”，“变小”或“不变”）。
5．（2022·海南·高考真题）在用双缝干涉测量光的波长的实验中，如图所示，则：①a、b分别是( )A．单缝和双缝B．双缝和单缝C．单缝和单缝D．双缝和双缝①如果双缝间距是d，双缝到毛玻璃的距离是L，第一条亮纹到第六条亮纹间距是x，则光的波长是__________。
（用x、d、L表示）6．（2021·浙江·统考高考真题）小明同学在做“测定玻璃的折射率”实验时，发现只有3枚大头针，他把大头针A、B、C插在如图所示位置，并测出了玻璃的折射率。
请在答题纸相应方框中画出光路图，标出入射角i和折射角r，______并写出折射率n的计算式______。
7．（2021·浙江·高考真题）图示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。
实验中:①观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，值得尝试的是___________。
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2．“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”数据处
理及注意事项
(1)本实验应用物理实验中常用的控制变量法，探究在气体质量
和温度不变的情况下(即等温过程)，气体的压强和体积的关系。
(2)为保持等温变化，实验过程中不要用手握以免影响密闭气体的温度。为
(4)在等温过程中，气体的压强和体积的关系在 p-V 图象中呈现 为双曲线。处理实验数据时，要通过变换，即画 p-V1图象，把双曲线 变为直线，说明 p 和 V 成反比。这是科学研究中常用的数据处理的 方法，因为一次函数反映的物理规律比较直观，容易得出相关的对 实验研究有用的参数。
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新案例·等级考评价
用油膜法估测分子大小
[案例 1] 在“用油膜法估测分子大小”的 实验中，用注射器将一滴油酸酒精溶液滴入盛 水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅 盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻 璃板放在坐标纸上，其形状如图所示，
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保证气体密闭，应在活塞与注射器壁间涂上润滑油，注射器内外气
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第十九章热光学实验2005—2010年高考题一、选择题：1.2010·上海物理·28用DIS研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图Ⅰ所示，实验步骤如下：①把注射器活塞移至注射器中间位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一链接；②移动活塞，记录注射器的刻度值V，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值P；③用图像处理实验数据，得出如图2所示图线，（1）为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是_______；（2）为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是_______和_____；（3）如果实验操作规范正确，但如图所示的图线不过原点，则代表_____。
【解析】（1）用润滑油凃活塞（2）慢慢抽动活塞，活塞导热。
（3）体积读书值比实际值大。
根据,C为定值，则。
2.（08江苏物理）下列实验中，深入地揭示了光的粒子性一面的有（）答案：AB3.（08江苏物理）用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象.图（a）是燃的酒精灯（在灯芯上洒些盐），图（b）是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属线圈.将金属线圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是（）（A）当金属线圈旋转30°时,干涉条纹同方向旋转30°（B）当金属线圈旋转45°时,干涉条纹同方向旋转90°（C）当金属线圈旋转60°时,干涉条纹同方向旋转30°（D）干涉条纹保持不变答案：D4.（07广东物理）为焦耳实验装置简图,用绝热性良好的材料将容器包好.重物下落带动叶片搅拌容器里的水,引起水温升高.关于这个实验,下列说法正确的是 ( )A.这个装置可测定热功当量B.做功增加了水的热量C.做功增加了水的内能D.功和热量是完全等价的,无区别解析可通过重力做功与水温升高吸收的热量,测定热功当量,做功增加了水的内能,而热量只是热传递过程中内能改变的量度,所以做功与热量是不同的.答案 AC5.（07江苏物理）分子动理论较好地解释了物质的宏观热学性质.据此可判断下列说法中错误．．的是 ( )A.显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停的做无规则运动,这反映了液体分子运动的无规则性B.分子间的相互作用力随着分子间距离的增大,一定先减小后增大C.分子势能随着分子间距离的增大,可能先减小后增大D.在真空、高温条件下,可以利用分子扩散向半导体材料中掺入其它元素[解析]分子间作用力随距离的变化而变化,若r<r0时,随分子间距离r的增大,分子力可能先减小后增大;若r>r0时,随分子间距离r的增大,分子力可能先增大后减小,故B项说法是错误的.答案 B6.（07江苏物理）光的偏振现象说明光是横波.下列现象中不能．．反映光的偏振特性的是( )A.一束自然光相继通过两个偏振片,以光束为轴旋转其中一个偏振片,透射光的强度发生变化B.一束自然光入射到两种介质的分界面上,当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90°时,反射光是偏振光C.日落时分,拍摄水面下的景物,在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清D.通过手指间的缝隙观察日光灯,可以看到彩色条纹[解析]在垂直于传播方向的平面上,只沿着某个特定方向振动的光是偏振光,A、B选项反映了光的偏振特性,C是偏振现象的应用,D是光的衍射现象.答案 D7.（07重庆理综）为估算池中睡莲叶面承受雨滴撞击产生的平均压强,小明在雨天将一圆柱形水杯置于露台,测得1小时内杯中水位上升了45mm.查询得知,当时雨滴竖直下落速度约为12m/s.据此估算该压强约为(设雨滴撞击睡莲后无反弹,不计雨滴重力,雨水的密度为1×103kg/m3)A.0.15 PaB.0.54 PaC.1.5 PaD.5.4 Pa[解析]设圆柱形水杯的横截面积为S,则水杯中水的质量为m=ρV=103×45×10-3S=45S,由动量定理可得：Ft=mv,而p=,所以p==Pa=0.15Pa.答案 A8.（06全国1理综）利用图中装置研究双缝干涉现象时,有下面几种说法：A.将屏移近双缝,干涉条纹间距变窄B.将滤光片由蓝色的换成红色的,干涉条纹间距变宽C.将单缝向双缝移动一小段距离后,干涉条纹间距变宽D.换一个两缝之间距离较大的双缝,干涉条纹间距变窄E.去掉滤光片后,干涉现象消失其中正确的是 ( )答案：ABD9.（06江苏物理）用隔板将一绝热容器隔成A和B两部分,A中盛有一定质量的理想气体,B为真空（如图①）,现把隔板抽去,A中的气体自动充满整个容器（如图②）,这个过程称为气体的自由膨胀,下列说法正确的是( )A.自由膨胀过程中,气体分子只做定向运动B.自由膨胀前后,气体的压强不变C.自由膨胀前后,气体的温度不变D.容器中的气体在足够长的时间内,能全部自动回到A部分[解析]气体分子永不停息地做无规则运动,故A错；自由膨胀后,气体对外做功W=0,容器绝热,其热传递能量Q=0,由热力学定律可知,其内能不变,气体温度不变,但由于膨胀体积变大,故压强减小,所以B错,C对；涉及热现象的宏观过程都具有方向性,故D错.答案 C二、非选择题：10.（08江苏物理）(1)空气压缩机在一次压缩过程中，活塞对气缸中的气体做功为2.0×105 J，同时气体的内能增加了1.5×l05 J.试问：此压缩过程中，气体(填“吸收”或“放出”)的热量等于J.(2)若一定质量的理想气体分别按下图所示的三种不同过程变化，其中表示等压变化的是 (填“A”、“B”或“C”)，该过程中气体的内能(填“增加”、“减少”或“不变”).(3)设想将1 g水均匀分布在地球表面上，估算1 cm2的表面上有多少个水分子?(已知1 mol 水的质量为18 g，地球的表面积约为5×1014 m2，结果保留一位有效数字)答案（1）放出 5×104（2） C 增加（3）7×10311.（08江苏物理）如图所示，用导线将验电器与洁净锌板连接，触摸锌板使验电器指示归零.用紫外线照射锌板，验电器指针发生明显偏转，接着用毛皮摩擦过的橡胶棒接触锌板，发现验电器指针张角减小，此现象说明锌板带电（选填“正”或“负”）；若改用红外线重复以上实验，结果发现验电器指针根本不会发生偏转，说明金属锌的极限频率___红外线的频率（选填“大于”或“小于”）.答案：正大于12.（07广东物理）(1)放射性物质Pb和Co的核衰变方程分别为:Po→Pb+X1Co→Ni+X2方程中的X1代表的是,X2代表的是.(2)如图所示,铅盒内装有能释放、和射线的放射性物质,在靠近铅盒的顶部加上电场E或磁场B,在图(a)、 (b)中分别画出射线运动轨迹的示意图.(在所画轨迹上须标明是、和中的哪种射线)(3)带电粒子的荷质比是一个重要的物理量.某中学物理兴趣小组设计了一个实验,探究电场和磁场对电子运动轨迹的影响,以求得电子的荷质比,实验装置如图所示.①他们的主要实验步骤如下:A.首先在两极板M1M2之间不加任何电场、磁场,开启阴极射线管电源,发射的电子束从两极板中央通过,在荧屏的正中心处观察到一个亮点;B.在M1M2两极板间加合适的电场:加极性如图所示的电压,并逐步调节增大,使荧屏上的亮点逐渐向荧屏下方偏移,直到荧屏上恰好看不见亮点为止,记下此时外加电压为U.请问本步骤的目的是什么?C.保持步骤B中的电压U不变,对M1M2区域加一个大小、方向合适的磁场B,使荧屏正中心处重现亮点,试问外加磁场的方向如何?②根据上述实验步骤 ,同学们正确地推算出电子的荷质比与外加电场\,磁场及其他相关量的关系为.一位同学说,这表明电子的荷质比大小将由外加电压决定,外加电压越大则电子的荷质比越大,你认为他的说法正确吗?为什么?解析 (1)由质量数守恒和电荷数守恒可知,X1代表的是He(或粒子),X2代表的是e(或粒子)(2)其轨迹如下图所示(曲率半径不作要求,每种射线可只画一条轨迹)(3)①B步骤的目的是使电子刚好落在正极板的近荧屏端边缘,利用已知量表达q/m.C步骤中要使亮点出现在荧屏中心,应使电子受到的电场力与洛伦兹力相平衡,故由左手定则可判定磁场方向垂直纸面向外(垂直电场方向向外).②他的说法不正确,电子的荷质比是由电子本身决定的,是电子的固有参数,与外加电压无关.答案 (1)He(或粒子)e(或粒子) (2)(3)见解析13.（07上海物理）一定量的理想气体与两种实际气体Ⅰ、Ⅱ在标准大气压下做等压变化时的V-T关系如图所示,图中.用三份上述理想气体作为测温物质制成三个相同的温度计,然后将其中两个温度计中的理想气体分别换成上述实际气体Ⅰ、Ⅱ.在标准大气压下,当环境温度为T0时,三个温度计的示数各不相同,如图所示,温度计(ⅱ)中的测温物质应为实际气体(图中活塞质量忽略不计);若此时温度计(ⅱ)和(ⅲ)的示数分别为21℃和24℃,则此时温度计(ⅰ)的示数为℃;可见用实际气体作为测温物质时,会产生误差.为减小在T1～T2范围内的测量误差,现针对T0进行修正,制成如图所示的复合气体温度计,图中无摩擦导热活塞将容器分成两部分,在温度为T1时分别装入适量气体Ⅰ和Ⅱ,则两种气体体积之比VⅠ∶VⅡ应为.解析从V—T图象可看出,温度为T1时,气体的体积相同;温度为T0时,Ⅱ的体积最小,所以温度计(ⅱ)中的测温物质应为实际气体Ⅱ,在温度为T0时,Tⅱ=21℃,Tⅲ=24℃,由于,代入数据得T0=23℃.对T0校正,在温度T1时装入的气体体积比为2∶1.答案Ⅱ 23 2∶114.（06全国2理综）一块玻璃砖有两个相互平行的表面,其中一个表面是镀银的（光线不能通过此表面）.现要测定此玻璃的折射率,给定的器材还有：白纸、铅笔、大头针4枚（P1、P2、P3、P4）、带有刻度的直角三角板、量角器.实验时,先将玻璃砖放到白纸上,使上述两个相互平行的表面与纸面垂直.在纸面上画出直线aa′和bb′,aa′表示镀银的玻璃表面,bb′表示另一表面,如图6所示.然后,在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2（位置如图）.用P1、P2的连线表示入射光线.ⅰ.为了测量折射率,应如何正确使用大头针P3、P4？试在题图中标出P3、P4的位置.ⅱ.然后,移去玻璃砖与大头针.试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角1与折射角θ2.简要写出作图步骤.ⅲ.写出用θ1、θ2表示的折射率公式为n=.解析：ⅰ：在bb′一侧观察P1、P2（经bb′折射、aa′反射,再经bb′折射）的像,在适当的位置插上P3,使得P3与P1、P2的像在一条直线上,即让P3挡住P1、P2的像；再插上P4,让它挡住P2（或P1）的像和P3,P3、P4的位置如图所示.ⅱ.①过P1、P2作直线与bb′交于O；②过P3、P4作直线与bb′交于O′；③利用刻度尺找到OO′的中点M；④过O点作bb′的垂线CD,过M点作bb′的垂线与aa′相交于N,如图所示,连接ON；⑤∠P1OD=θ1,∠CON=θ2ⅲ.由折射率的定义可得n=答案见解析15.（06上海物理）利用光电管产生光电流的电路如图3所示,电源的正极应接在端(填“a”或“b”);若电流表读数为8μA,则每秒从光电管阴极发射的光电子至少是个(已知电子电量为 1.6×10-19C).解析光电管产生的电子,经电场加速打到阳极,故a端应接电源的正极.由电流强度的定义,电路中每秒通过的电量Q=It,所以,每秒从光电管阴极发射的光电子数至少是:n==5×1013个.答案 a 5×101316.（06上海物理）为了测试某种安全阀在外界环境为一个大气压时,所能承受的最大内部压强,某同学自行设计制作了一个简易测试装置,该装置是一个装有电加热器和温度传感器的可密闭容器.测试过程可分为如下操作步骤:a.记录密闭容器内空气的初始温度t1;b.当安全阀开始漏气时,记录容器内空气的温度t2;c.用电加热器加热容器内的空气;d.将待测安全阀安装在容器盖上;e.盖紧装有安全阀的容器盖,将一定量空气密闭在容器内.(1)将每一步骤前的字母按正确的操作顺序填写:.(2)若测得的温度分别为t1=27℃,t2=87℃,已知大气压强为1.0×105Pa,则测试结果是:这个安全阀能承受的最大内部压强是.解析 (1)将安全阀安装在容器盖上,然后密封空气,记录其初始温度t1,然后加热密封空气,待漏气时记录容器内空气温度t2,故正确操作顺序为deacb.(2)已知T1=300K,T2=360K,p0=1.0×105Pa,由于密封空气的体积不变,由查理定理可得:,p==Pa=1.2×105Pa.答案 (1)deacb (2)1.2×105Pa17.（06江苏物理）在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中,甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图①、②和③所示,其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖,乙同学用的是梯形玻璃砖.他们的其它操作均正确,且均以aa′、bb′为界面画光路图,则甲同学测得的折射率与真实值相比（填“偏大”“偏小”或“不变”）.乙同学测得的折射率与真实值相比（填“偏大”“偏小”或“不变”）.丙同学测得的折射率与真实值相比.解析（2）用图①测定折射率时,玻璃中折射光线偏折大了,所以折射角增大,折射率减小；用图②测折射率时,只要操作正确,与玻璃砖形状无关；用图③测折射率时,无法确定折射光线偏折的大小,所以测得的折射率可大、可小、可不变.答案（2）偏小不变可能偏大、可能偏小、可能不变18.（05天津理综）现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件,要把它们放在图所示的光具座上组装成双缝干涉装置,用来测量红光的波长.(1)将白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光学元件,由左至右,表示各光学元件的字母排列顺序应为C、、A.(2)本实验的步骤有：①取下遮光筒左侧的元件,调节光源高度,使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮;②按合理顺序在光具座上放置各光学元件,并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上;③用米尺测量双缝到屏的距离;④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离.在操作步骤②时还应注意和.(3)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐,将该亮纹定为第1条亮纹,此时手轮上的示数如图甲所示.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,记下此时图乙中手轮上的示数mm,求得相邻亮纹的间距Δx为mm.(4)已知双缝间距d为2.0×10-4m,测得双缝到屏的距离l为0.700m,由计算式λ=,求得所测红光波长为nm.答案 (1)E、D、B (2)单缝和双缝间距5～10cm 使单缝与双缝相互平行 (3)13.870 2.310(4)Δx 6.6×102解析 (1)滤光片E是从白光中选出单色红光,单缝屏是获取线光源,双缝屏是获得相干光源,最后成像在毛玻璃屏上.所以排列顺序为：C、E、D、B、A.(2)在操作步骤②时应注意的事项有：放置单缝、双缝时,必须使缝平行;单缝、双缝间距离大约为5～10cm;要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一轴线上.(3)螺旋测微器的读数应该：先读整数刻度,然后看半刻度是否露出,最后看可动刻度,读数为13.870mm,甲图读数为2.320mm,所以相邻条纹间距Δx=mm=2.310mm.(4)由条纹间距公式Δx=λ,得：λ=,代入数值得：λ=6.6×10-7m=6.6×102nm19.（05广东物理B）(1)如图所示,在“用双缝干涉测光的波长”实验中,光具座上放置的光学元件依次为①光源、②、③、④、⑤遮光筒、⑥光屏.对于某种单色光，为增加相邻亮纹（暗纹）间的距离，可采取或的方法。