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【专题25】 热学及光学实验部分
【题型命题点】 一、用油膜法估测分子的大小 探究气体压强与体积的关系
【考点一】 用油膜法估测分子的大小
【典型例题1】 (2022届双鸭山市第一中学高三(下)开学考试)某实验小组在做“油膜法估测油酸分子大小”的实验中，需使油酸在水面上形成______层油膜，为使油酸尽可能地散开，将纯油酸用酒精稀释，若稀释后的油酸酒精溶液的浓度为每1000mL油酸酒精溶液中有油酸0.5mL，用滴管向量筒内滴50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加1mL，油酸未完全散开就开始测量油酸膜的面积，会导致油酸分子直径的计算结果______(填“偏大”“偏小”或“不变”)。若一滴油酸酒精溶液形成的油膜面积为，则可测出油酸分子的直径为______m。(结果保留一位有效数字)
(对应训练)(2022届成都石室中学一模)将m毫升的油酸配制成n毫升的油酸酒精溶液，将其滴入撒有石膏粉的自来水中，测得其面积与滴入的溶液滴数图象的斜率为k。已知1毫升时的总滴数为P，则1滴油酸酒精溶液中的油酸含量为______，油酸分子的半径为______。
【考点二】 探究气体压强与体积的关系
【典型例题2】 (2022届福建师范大学附属中学高三(下)开学考试)在“探究气体等温变化的规律”实验中，封闭的空气如图所示，形管粗细均匀，右端开口，已知外界大气压为水银柱高，图中给出了气体的两个不同的状态。
(1)实验时甲图气体的压强为___________；乙图气体压强为___________。
(2)实验时某同学认为形管的横截面积可不用测量，这一观点正确吗？___________(选填“正确”或“错误”)。
(3)数据测量完后在用图像法处理数据时，某同学以压强为纵坐标，以体积(或空气柱长度)为横坐标来作图，你认为他这样做能方便地看出与间的反比关系吗？___________(选填“能”或“不能”)。
(对应训练1)(2022届上海市奉贤区一模)“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”实验：
(1)封闭气体的压强p用________传感器测量，体积V由________读出。
(2)除了保持注射器内封闭气体的质量不变之外，还应该保持封闭气体的_________不变，采取的主要措施是缓慢推动活塞和________。
(3)图线a、b、c是三位同学根据实验数据分别得到的p-V图像。若a、b是不重合的两条双曲线，c与b相交，则( )
A.a、b不重合是由于b气体质量大
B.a、b不重合是由于b气体温度高
C.产生c图线可能是容器密闭性不好
D.产生c图线可能是推动活塞过于快速
(对应训练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Vm＝10 mL。注射器活塞已装上钩码框架，如图所示。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。
(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m1，在达到平衡后，记下注射器中空气柱的体积V1。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m2，达到平衡后，记下空气柱的体积V2。
(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)
【题型命题点】 二、用单摆测量重力加速度的大小
【典型例题】 (2022届·上海市奉贤区高三(上)一模)在“用单摆测量重力加速度”的实验中，
(1)提供如图所示的甲、乙、丙三个装置，你认为应选用图_____(选填“甲”、“乙”或“丙”)来做实验较好，理由是___________。
(2)实验过程中，如图所示的A和B两种方式悬挂小球，A是摆线缠绕悬挂，B是摆线被夹住悬挂。你认为_____(选填“A”或“B”)悬挂方式较好，理由是___________。
(3)甲组同学现用摆长为90.0cm的单摆做实验，为使单摆做简谐振动，则开始时将摆球拉离平衡位置的距离应不超过_________cm。在实验数据交流时，乙组同学发现他们测得的48次摆动时间与甲组测得的50次摆动时间相等，实验操作都正确，可知乙组摆长为_________cm。
(对应训练)(1)在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中，两位同学用游标卡尺测量小球的直径的操作如图甲、乙所示。测量方法正确的是________(选填“甲”或“乙”)。
(2)实验时，若摆球在垂直纸面的平面内摆动，为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数，在摆球运动的最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻，如图丙所示。光敏电阻与某一自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t的变化图线如图丁所示，则该单摆的振动周期为________。若保持悬点到小球顶点的绳长不变，改用直径是原小球直径2倍的另一小球进行实验，则该单摆的周期将________(选填“变大”“不变”或“变小”)，图丁中的Δt将________(选填“变大”“不变”或“变小”)。
【题型命题点】 三、测量玻璃的折射率
【典型例题】 (2022届辽宁省实验中学、东北育才学校等五校高三(上)期末联考)如图甲所示，在测量玻璃折射率的实验中，两位同学先在白纸上放好截面是正三角形ABC的三棱镜，并确定AB和AC界面的位置。然后在棱镜的左侧画出一条直线，并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2，再从棱镜的右侧观察P1和P2的像。
(1)此后正确的操作步骤是________。
A．插上大头针P3，使P3挡住P2的像
B．插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像
C．插上大头针P4，使P4挡住P3的像
D．插上大头针P4，使P4挡住P1、P2的像和P3
(2)正确完成上述操作后，在纸上标出大头针P3、P4的位置(图中已标出)。为测量该种玻璃的折射率，两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路图和若干条辅助线，如图乙、丙所示。能够仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图________(填“乙”或“丙”)，所测玻璃折射率的表达式n＝________(用代表线段长度的字母ED、FG表示)。
(对应训练)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P1和P2，然后在棱镜的右侧观察到P1和P2的像，当P1的像恰好被P2的像挡住时，插上大头针P3和P4，使P3挡住P1、P2的像，P4也挡住P1、P2的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图所示。
(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”)。
【题型命题点】 四、用双缝干涉实验测量光的波长
【典型例题】 (2022届天津市南开区高三(上)期末)在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，如图a所示。
(1)关于该实验，下列说法正确的是__________；
A.单缝及双缝必须平行放置
B.干涉条纹与双缝垂直
C.干涉条纹疏密程度与双缝宽度有关
D.若用绿色滤光片替换红色滤光片，干涉条纹间距会变小
(2)某同学在做该实验时，第一次分划板中心刻度对齐条纹中心时(图b)，游标尺的示数如图c所示；第二次分划板中心刻度对齐条纹中心时(图d)，游标尺的示数如图e所示。已知双缝间距为，双缝到屏的距离为，则图c游标尺的示数为________，两个相邻明纹(或暗纹)间的距离为________。实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是__________。所测单色光波长为_______。
(对应训练1)(2022届黑龙江省实验中学高三(上)第六次月考)(多选)在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样.若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是( )
A．改用红色激光
B．改用蓝色激光
C．减小双缝间距
D．将屏幕向远离双缝的位置移动
E．将光源向远离双缝的位置移动
(对应训练2)(2022届湖北省荆州中学高三(上)期末)用a、b两种不同的单色光，先后用同一装置做双缝干涉实验，得到两种干涉条纹，其中a光的干涉条纹间距大于b光的条纹间距，则( )
A．a光的频率大于b光的频率
B．对同种玻璃a光的折射率大于b光的折射率
C．在同种玻璃中，a光的传播速度等于b光的速度
D．从玻璃射向空气发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角
【考点训练】
1．(2021·北京二模)某同学用如图所示的实验装置观察光的干涉现象。他使用绿色的滤光片，在目镜中观察到了一定数量的绿色条纹。若要增加从目镜中观察到的条纹个数，以下措施可行的是( )
A．增大单缝到双缝的距离 B．换用间距更大的双缝
C．换用更长的遮光筒 D．换用红色的滤光片
2．(2021·天津三模)对下列四个有关光的实验示意图，分析正确的是( )
A．图甲中若改变复色光的入射角，则b光先在水珠中发生全反射
B．图乙若只减小屏到挡板的距离L，则相邻亮条纹间距离将增大
C．图丙中若得到明暗相间平行等距条纹说明待测工件表面平整
D．若只旋转图丁中M或N一个偏振片，光屏P上的光斑亮度不发生变化
3．(2021·江苏模拟)在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中，一同学经调节后使单逢和双缝在竖直方向相互平行，分别用间距d1=0.20mm和d2=0.25mm的双缝来完成实验，其它条件不变，该同学用间距为d1的双缝观察到的干涉条纹是( )
A．B． C．D．
4．(2021·江苏无锡市开学考试)按如图装置利用单摆测量重力加速度。实验中测得摆线长度为，摆球直径为，摆球完成次全振动所需时间为，取，求当地重力加速度的大小．(保留3位有效数字)
5．(2021·江苏)对于下列实验，说法正确的有 ．
A．甲图是用油膜法测分子直径的示意图，认为油酸薄膜厚度等于油酸分子直径
B．乙图是溴蒸气的扩散实验，若温度升高，则扩散的速度加快
C．丙图是模拟气体压强产生机理的实验，说明气体压强是由气体重力引起的
D．丁图是蜂蜡涂在单层云母片上融化实验，说明云母晶体的导热性能各向同性
6．(2021·江苏泰州市月考)“用DIS研究在温度不变时，一定质量气体压强与体积关系”的实验装置如图所示。小张同学某次实验中作出的p-图线如图所示，关于图线弯曲的可能原因，下列说法错误的是( )
A．压强传感器与注射器的连接处漏气
B．未在注射器活塞上涂润滑油
C．未考虑注射器与压强传感器连接部位的气体体积
D．实验过程中用手握住了注射器前端
7．(2021·江苏)如图所示是双缝干涉实验，使用波长为600nm的橙色光照射时，在光屏上的点和点上方的点恰好形成两列相邻的亮条纹。若用波长为400nm的紫光重复上述实验，则点和点形成的明暗条纹情况是( )
A．点和点都是亮条纹 B．点是亮条纹，点是暗条纹
C．点和点都是暗条纹 D．橙光的相邻亮条纹间距小于紫光的相邻亮条纹间距
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