2023屆高考二輪總復習試題物理專題分層突破練18光學與熱學實驗2

專題分層突破練18光學與熱學實驗A組1.(2022河北邢臺模擬)在用油膜法估測分子大小的實驗中,將1mL油酸配制成2L的油酸酒精溶液。然后用滴管吸取這種溶液,向小量筒中滴入100滴溶液,溶液的液面達到量筒中1mL的刻度,再用滴管取配好的油酸溶液,向撒有痱子粉的盛水淺盤中滴下1滴溶液,在液面上形成油酸薄膜,待油膜穩(wěn)定后,放在帶有正方形坐標格的玻璃板下觀察油膜,如圖所示。坐標格的每個小正方形的邊長為1cm。由以上信息可以估算出油酸分子的直徑是m(保留1位有效數字)。若油酸酒精溶液配好后沒有使用,且沒有將容器密封,兩周后用此溶液做實驗時,仍然以標稱濃度處理數據,則測得的分子直徑(選填“偏大”“偏小”或“準確”)。

2.(2021浙江卷)下圖是用雙縫干涉測量光的波長實驗的裝置圖。實驗中:(1)觀察到較模糊的干涉條紋,要使條紋變得清晰,值得嘗試的操作是。

A.旋轉測量頭B.增大單縫與雙縫間的距離C.調節(jié)撥桿使單縫與雙縫平行(2)要增大觀察到的條紋間距,正確的做法是。

A.減小單縫與光源間的距離B.減小單縫與雙縫間的距離C.增大透鏡與單縫間的距離D.增大雙縫與測量頭間的距離3.某同學在做“測定玻璃折射率”的實驗時已經畫好了部分圖線,如圖甲所示,并在入射光線AO上插上大頭針P1、P2,現需在玻璃磚下表面折射出的光線上插上P3和P4大頭針,便能確定光在玻璃磚中的折射光線。(1)下列確定P3位置的方法正確的是;

A.透過玻璃磚,P3擋住P2的像B.先插上P4大頭針,在靠近玻璃磚一側P3擋住P4的位置C.透過玻璃磚觀察,使P3擋住P1、P2的像(2)在圖甲中作出光線在玻璃磚中和出射后光線的光路圖,并畫出玻璃磚中光線的折射角θ2;(3)經過多次測量作出sinθ1-sinθ2的圖像如圖乙所示,玻璃磚的折射率為;(保留三位有效數字)

(4)若該同學在確定P4位置時,被旁邊同學碰了一下,不小心把P4位置畫得偏左了一些,則測出來的折射率(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。

4.(2022湖北恩施模擬)如圖甲所示為某校物理學習小組的同學“用DIS研究溫度不變時一定質量的氣體壓強與體積關系”的實驗裝置。(1)實驗裝置中與注射器直接相連的傳感器叫做(選填“體積”或“壓強”)傳感器;

(2)某次實驗中,注射器的示數如圖乙所示,可知注射器內封閉氣體的體積為;

(3)在某次實驗中,該小組的同學分別在室內和室外(室內溫度高于室外溫度)進行了實驗,其中實線為在室內實驗得到的p-V圖線,虛線為在室外實驗得到的p-V圖線,則下列圖像可能正確的是;

(4)在某次實驗中,注射器內氣體可看作理想氣體,小組的一位同學迅速地推動注射器的活塞,則較短的時間內注射器內封閉氣體的內能將(選填“不變”“變大”或“變小”)。

5.(2022北京海淀二模)物理實驗一般都涉及實驗目的、實驗原理、實驗儀器、實驗方法、實驗操作、數據分析等。例如:(1)實驗儀器。用游標卡尺測某個杯子的深度h,示數如圖甲所示,則該杯子的深度為h=cm。甲(2)數據分析。用“油膜法估測油酸分子的大小”實驗中,配制的油酸酒精溶液的濃度為每500mL溶液中有純油酸2mL,用注射器取1mL該油酸酒精溶液,滴入燒杯中,記錄液滴共60滴。取1滴該溶液滴入盛水的淺水盤里,待水面穩(wěn)定后,在帶有坐標方格的玻璃板上描下油膜邊界的輪廓線,如圖乙所示,坐標中一個小正方格的邊長是1cm。根據以上數據和測量結果,估測出的分子直徑約為。

乙(3)實驗原理。圖丙為“探究氣體等溫變化的規(guī)律”的實驗裝置圖。實驗時,讀取空氣柱的長度L以及此時所對應的壓強p。丙①對于一定質量的封閉氣體,在溫度不變的情況下,若p與L的保持不變,即得到氣體做等溫變化的規(guī)律。

②某同學發(fā)現,壓力表上的數值是有單位的,但是針筒旁代表空氣柱長度的數值是沒有單位的,他查了一下該實驗裝置的說明書,發(fā)現也沒有對這個數值單位情況的具體說明。請分析說明這種情況的理由:

。

B組6.(2022天津南開高三期末)在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中,將實驗儀器按要求安裝在光具座上,如圖甲所示。甲(1)關于該實驗,下列說法正確的是;

A.單縫及雙縫必須平行放置B.干涉條紋與雙縫垂直C.干涉條紋疏密程度與單縫寬度有關D.若用綠色濾光片替換紅色濾光片,干涉條紋間距會變小(2)某同學在做該實驗時,在同一視野中選取了A、B兩條紋,第一次分劃板中心刻度對齊A條紋中心時(圖乙),游標尺的示數如圖丙所示;第二次分劃板中心刻度對齊B條紋中心時(圖丁),游標尺的示數如圖戊所示。已知雙縫間距為0.50mm,雙縫到屏的距離為1.00m,則圖丙游標尺的示數為mm,兩個相鄰亮條紋(或暗條紋)間的距離為mm。所測單色光波長為m。

7.(2022上海虹口二模)如圖甲所示,用一個帶有刻度的注射器及DIS來探究一定質量氣體的壓強和體積關系。甲(1)所研究的對象是;它的體積可用直接讀出。

(2)實驗過程中,下列操作錯誤的是。

A.推拉活塞時,動作要慢B.推拉活塞時,手不能握住注射器筒有氣體的部位C.壓強傳感器與注射器之間的軟管脫落后,應立即重新接上,繼續(xù)實驗并記錄數據D.活塞與針筒之間要保持潤滑且不漏氣(3)在驗證玻意耳定律的實驗中,如果用實驗所得數據在圖乙所示的p-1V圖像中標出,則應為圖乙中的線。如果實驗中,使一定質量氣體的體積減小的同時,溫度逐漸升高,則根據實驗數據描出的圖像是圖乙中的線。(均選填“A”“B”或“C”)乙8.(2022北京101中學模擬)在做“測定玻璃的折射率”的實驗中,先在白紙上放好玻璃磚,在玻璃磚的一側插上兩枚大頭針P1和P2,然后在另一側透過玻璃磚觀察,插上大頭針P3、P4,使P3擋住P1、P2的像,P4擋住P3、P1、P2的像。如圖所示,aa'和bb'分別是玻璃磚與空氣的兩個界面,用“+”表示大頭針的位置。圖中AO表示經過大頭針P1和P2的光線,該光線與界面aa'交于O點,MN表示法線。(1)請將光路圖畫完整,并在圖中標出光線進入玻璃磚發(fā)生折射現象的入射角θ1和折射角θ2。(2)該玻璃磚的折射率可表示為n=。(用θ1和θ2表示)

(3)兩位同學選擇的器材和操作如下:A.甲同學在白紙上正確畫出平行玻璃磚的兩個界面aa'與bb'后,將玻璃磚垂直于aa'方向沿紙面向上平移了少許,其他操作正確B.乙同學在白紙上畫aa'、bb'兩界面時,其間距比平行玻璃磚兩光學面的間距稍微小些,其他操作正確甲同學測出玻璃磚的折射率。乙同學測出玻璃磚的折射率。(均選填“偏大”“偏小”或“不變”)

(4)對實驗中的一些問題,幾個同學發(fā)生了爭論,他們的意見如下,其中正確的是。

A.為了提高測量的精確度,P1、P2及P3、P4之間的距離應適當大一些B.為了提高測量的精確度,入射角應適當大一些C.P1、P2之間的距離的大小及入射角的大小跟測量的精確度無關D.如果入射角太大,則反射光過強,折射光過弱,不易觀察9.如圖甲所示,在測量玻璃折射率的實驗中,兩位同學先在白紙上放好截面是正三角形ABC的三棱鏡,并確定AB和AC界面的位置。然后在棱鏡的左側畫出一條直線,并在線上豎直插上兩枚大頭針P1和P2,再從棱鏡的右側觀察P1和P2的像。甲(1)此后正確的操作步驟是。

A.插上大頭針P3,使P3擋住P2的像B.插上大頭針P3,使P3擋住P1、P2的像C.插上大頭針P4,使P4擋住P3的像D.插上大頭針P4,使P4擋住P1、P2和P3的像(2)正確完成上述操作后,在紙上標出大頭針P3、P4的位置(圖中已標出)。為測量該玻璃的折射率,兩位同學分別用圓規(guī)及刻度尺作出了完整光路圖和若干條輔助線,如圖乙、丙所示。能夠僅通過測量ED、FG的長度便可正確計算出折射率的是圖(選填“乙”或“丙”),所測玻璃折射率的表達式為n=(用lED、lFG表示)。

乙丙答案：1.答案8×10-10偏小解析由圖示油膜可知,油膜的面積為S=64×1×1cm2=64cm2,1滴溶液中含有油酸分子的體積V=12000×1100mL=5×10-6mL,油酸分子的直徑為d=VS=8×10-10m;未將容器密封,2.答案(1)C(2)D解析(1)若粗調后看不到清晰的干涉條紋,看到的是模糊不清的條紋,則最可能的原因是單縫與雙縫不平行;要使條紋變得清晰,值得嘗試的操作是調節(jié)撥桿使單縫與雙縫平行,故選C。(2)根據Δx=ldλ,可知要增大條紋間距可以增大雙縫到光屏的距離l,減小雙縫的間距d,故選D3.答案(1)C(2)見解析(3)1.50(4)偏小解析(1)確定P3位置的正確方法是,透過玻璃磚觀察,使P3擋住P1、P2的像,故選C。(2)光路圖如圖所示。(3)根據n=sinθ1sinθ2可知,圖像sinθ1由圖像可知玻璃磚的折射率為n=10.67=1(4)若該同學在確定P4位置時,被旁邊同學碰了一下,不小心把P4位置畫得偏左了一些,則P4P3的連線與bb'的交點偏右,測得的折射角θ2偏大,則根據n=sinθ14.答案(1)壓強(2)2.00mL(3)C(4)變大解析(1)實驗裝置中與注射器直接相連的傳感器用于測量注射器內氣體的壓強,所以是壓強傳感器。(2)注射器刻度的分度值為0.1mL,讀數需要精確到0.01mL,所以此時注射器內封閉氣體的體積為2.00mL。(3)當室內與室外的封閉氣體體積相同時,單位體積內的分子數密度相同,單位時間內,與單位面積器壁碰撞的分子數相同,但室內的封閉氣體溫度較高,分子平均速率較大,所以氣體壓強較大,由此可推知,室內氣體的實驗結果曲線應始終比室外氣體的實驗結果曲線高,故C正確。(4)在某次實驗中,小組的一位同學迅速地推動注射器的活塞對氣體做功,則較短的時間內,封閉氣體還來不及與外界發(fā)生熱量交換,所以封閉氣體的內能將變大。5.答案(1)10.070(2)5×10-9m(3)乘積因為針筒上下的橫截面積都相同,所以空氣柱的長度就代表了空氣柱的體積的情況;最終的結果是p與V的乘積是否不變(或者p與1V的圖像是否為一條直線,即斜率不變),所以只需要知道體積變化的倍數關系,解析(1)主尺讀數為10.0cm=100mm,游標尺讀數為14×0.05mm=0.70mm,故該杯子的深度為h=100mm+0.70mm=100.70mm=10.070cm。(2)圍成的方格中,不足半個的舍去,多于半個的算一個,共有142個方格,則油酸膜的面積約為S=142×1×1cm2=142cm2,每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積為V=2500×160mL=23×10-10m3,把油酸分子看成球形,且不考慮分子間的空隙,則油酸分子直徑為d=VS=2(3)對于一定質量的封閉氣體,在溫度保持不變時,壓強與體積成反比,即壓強與體積的乘積不變,得到氣體做等溫變化的規(guī)律。因為針筒上下的橫截面積都相同,所以空氣柱的長度就代表了空氣柱的體積的情況;最終的結果是p與V的乘積是否不變(或者p與1V的圖像是否為一條直線,即斜率不變),所以只需要知道體積變化的倍數關系,6.答案(1)AD(2)11.51.36.5×10-7解析(1)為使屏上的干涉條紋清晰,單縫和雙縫必須平行放置,所得到的干涉條紋與雙縫平行,A正確,B錯誤;由Δx=λld可知,干涉條紋疏密程度與雙縫間距離、雙縫到屏的距離和光的波長有關,綠光的波長小于紅光的波長,則若用綠色濾光片替換紅色濾光片,干涉條紋間距會變小,C錯誤,D(2)由圖丙可知,讀數為x1=11mm+5×0.1mm=11.5mm;由圖戊可知,讀數為x2=16mm+7×0.1mm=16.7mm,由圖乙和圖丁可知,A、B兩條紋間有4個間距,則兩個相鄰亮條紋(或暗條紋)間的距離為Δx=x2-x14mm=1.3mm;根據公式Δx=λld,代入數據解得所測單色光波長為λ=dΔxl=7.答案(1)注射器中封閉的氣體注射器的刻度(2)C(3)BA解析(1)根據題意可知,本實驗探究一定質量氣體的壓強和體積關系,則研究對象為注射器內封閉的氣體,氣體的體積可以通過注射器刻度直接讀出。(2)實驗過程中,推拉活塞時,動作要慢,避免因推拉活塞過快,封閉氣體溫度升高,A正確;推拉活塞時,手不能握住注射器筒有氣體的部位,如用手握住注射器筒有氣體的部位會使氣體溫度升高,B正確;壓強傳感器與注射器之間的軟管脫落后,氣體的質量發(fā)生了變化,若立即重新接上,繼續(xù)實驗,將出現較大誤差,C錯誤;為了防止摩擦生熱及氣體質量變化,活塞與針筒之間要保持潤滑且不漏氣,D正確。本題選操作錯誤的,故選C。(3)在驗證玻意耳定律的實驗中,根據理想氣體狀態(tài)方程有pVT=C可得p=CT·1V,可知p與1V成正比,故圖像為圖乙中的B線;如果實驗中,使一定質量氣體的體積減小的同時,溫度逐漸升高,由上述分析可知,p與1V的圖像的斜率將變大8.答案(1)見解析(2)sinθ1sinθ2解析(1)作出光路圖如圖所示。(2)由折射率公式,可得玻璃磚的折射率n=sin(3)甲同學將玻璃磚垂直于aa'方向沿紙面向上平移了少許,可知光線的入射角和折射角均不變,所以測出玻璃磚的折射率與真實值相比不變;其間距比平行玻璃磚兩光學面的間距稍微小些,由圖可知,折射角偏小,則折射率偏大,乙同學