专题分层突破练19-热学与光学实验—2021届高考物理二轮总复习专题检测.docx

专题分层突破练19　热学与光学实验

1.“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。保持温度不变,封闭气体的压强p用压强传感器测量,体积V由注射器刻度读出。某次实验中,数据表格内第2次~第8次压强没有记录,但其他操作规范。

次　数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
压强p/kPa
100.1

p7

179.9
体积V/cm3
18
17
16
15
14
13
12
11
10

根据表格中第1次和第9次数据,推测出第7次的压强p7,其最接近的值是　　　　。 
A.128.5 kPa
B.138.4 kPa
C.149.9 kPa
D.163.7 kPa
2.(2020福建高三月考)某实验小组在“用油膜法估测分子的大小”实验中,采用的方法及步骤如下:
①在玻璃瓶中加入0.5 mL的油酸和一定量的酒精,得到250 mL的混合溶液;
②用注射器吸取①中配制好的油酸酒精溶液,把它一滴一滴地滴入小量筒中,当滴入100滴时,测得其体积恰好是1 mL;
③先往浅盘里倒入2 cm深的水,然后将痱子粉均匀地撒在水面上;
④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液,待油酸薄膜形状稳定后,将事先准备好的带小方格的透明塑料板放在浅盘上,并在板上描下油酸膜的形状;
⑤数出轮廓范围内小方格的个数;

根据以上信息,回答下列问题:
(1)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积是　　　　 mL; 
(2)若1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V,数出轮廓范围内小方格的个数N,小方格的边长L,油膜的面积为　　　　,油酸分子直径是　　　　。(用V、N、L表示) 
3.(2020北京高三一模)某同学利用如图甲所示传感器装置做“探究气体等温变化的规律”实验中,按如下操作步骤进行实验:

a.将注射器活塞移动到体积适中的V0位置,接上软管和压强传感器,通过DIS系统记录下此时的体积V0与压强p0;
b.用手握住注射器前端,开始缓慢推拉活塞改变气体体积;
c.读出注射器刻度表示的气体体积V,通过DIS系统记录下此时的V与压强p;
d.重复b、c两步操作,记录6组数据,作p-V图。
结合上述步骤,请你完成下列问题:
(1)该同学对器材操作的错误是　　　　,因为该操作通常会影响气体的　　　　(选填“温度”“压强”或“体积”)。 
(2)我们在探究一定质量气体压强跟体积关系的实验中,一定质量气体等温变化的p-V图线如图乙所示,图线的形状为双曲线。一定质量的气体,不同温度下的等温线是不同的,如图丙所示。请判断图丙中的两条等温线的温度T1　　　　(选填“>”“<”“=”)T2。 

4.(2020山东高三月考)如图甲所示,是建造某大桥时将长百米、重千余吨的钢梁从江水中吊起的情景。施工时采用了将钢梁与水面成一定倾角出水的起吊方案,为了探究该方案的合理性,某研究性学习小组做了两个模拟实验。
实验1:研究将钢板从水下水平拉出的过程中总拉力的变化情况;
实验2:研究将钢板从水下以一定倾角拉出的过程中总拉力的变化情况;

(1)必要的实验器材有:钢板、细绳、水盆、水、支架、刻度尺、计时器和　　　　等; 
(2)根据图乙中的实验曲线可知,实验2中的最大总拉力比实验1中的最大总拉力降低了　　　　 N,钢板完全浸没在水中时受到的浮力是　　　　 N(结果均保留两位有效数字); 
(3)根据分子动理论,实验1中最大总拉力明显增大的原因是　。 
5.(2020北京高三二模)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,如图甲所示。已知双缝间的距离为d,在距离双缝L处的屏上,用测量头测量条纹间宽度。

(1)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乙所示;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,记下此时如图丙所示的手轮上的示数为　　　　　　 mm,求得相邻亮纹的间距Δx为　　　　 mm; 

(2)波长的表达式λ=　　　　(用Δx、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)如图丁为上述实验装置示意图。S为单缝,S1、S2为双缝,屏上O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点处的干涉条纹间距将　　　　(选填“变大”“不变”或“变小”)。 

丁
6.(2020山西高三一模)如图所示为某同学利用插针法测定半圆形玻璃砖折射率的实验。在一半圆形玻璃砖外面插上P1、P2、P3、P4四枚大头针时,P3、P4恰可挡住P1、P2所成的像,关于该实验:

(1)以下说法正确的是　　　　。 
A.P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些,可以提高准确度
B.P1、P2及P3、P4之间的距离取得小些,可以提高准确度
C.入射角θ适当大些,可以提高准确度
D.P1、P2的间距,入射角的大小均与实验的准确度无关
(2)该玻璃砖的折射率n=　　　　。另一同学将大头针插在P1'和P2'位置时,沿着P3、P4的方向看不到大头针的像,其原因可能是　 
　。 

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参考答案

专题分层突破练19　热学与
　光学实验
1.C　解析 根据玻意耳定律,一定质量气体,压强与体积成反比,而实验数据,第1次和第9次数据,它们的压强与体积乘积,也正好近似相等,因此第7次的压强p7=100.1×1812 kPa=150 kPa,故C正确,A、B、D错误。
2.答案 (1)2×10-5　(2)NL2　VNL2
解析 (1)纯油酸的体积是
V=0.5250×1100 mL=2×10-5 mL
(2)油膜的面积为NL2
油酸分子直径d=VNL2
3.答案 (1)用手握住注射器前端　温度　(2)<
解析 (1)在进行该实验时要保持被封闭气体的温度不变化,所以实验中,不能用手握住注射器前端,否则会使气体的温度发生变化;
(2)在p-V图像中,根据pVT=C可得pV=CT,即离坐标原点越远的等温线温度越高,故T1<T2。
4.答案 (1)弹簧测力计　(2)0.60　0.35　(3)分子间存在引力,钢板与水的接触面积大
解析 (1)实验中需要测量拉力的大小,必要的实验器材中缺少测力工具,故需要弹簧测力计;
(2)由乙图可知,实验1和实验2中拉力的最大值分别为4.35 N和3.75 N,即实验2中的最大总拉力比实验1中的最大总拉力减小了4.35 N-3.75 N=0.60 N;完全浸没在水中时,有:浮力+拉力=重力,完全拉出水面时,有:拉力=重力,即得F浮=3.75 N-3.40 N=0.35 N;
(3)分子间存在引力和斥力,随着分子间距离的增大,分子间表现为引力,在水面上拉钢板时,水分子与钢板分子间距离增大,表现为引力,故拉力增大;另钢板与水面接触面积大,拉力也会增大。
5.答案 (1)13.870　2.310　(2)dΔxL
(3)变小　(4)不变
解析 (1)图乙读数2 mm+0.01 mm×32.0=2.320 mm;
图丙读数13.5 mm+0.01 mm×37.0=13.870 mm;
则条纹间距Δx=13.870-2.3206-1 mm=2.310 mm
(2)根据Δx=Ldλ可得波长的表达式λ=dΔxL
(3)若改用频率较高的单色光照射,则波长减小,由Δx=Ldλ可知,得到的干涉条纹间距将变小;
(4)若实验时单缝偏离光轴向下微微移动,由Δx=Ldλ可知,条纹间距不变。
6.答案 (1)AC　(2)3　经过P1'、P2'的光线在界面MN处发生全反射
解析 (1)出射光线是通过隔着玻璃砖观察成一条直线确定的,大头针间的距离太小,引起的角度会较大,故P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些,可以提高准确度,故A正确,B错误;入射角θ适当大些,折射角也会大些,折射现象较明显,角度的相对误差会减小,故C正确,D错误。
(2)由题图知,沿P1、P2的光线入射角为i=30°,折射角为r=60°,则该玻璃砖的折射率n=sinrsini=sin60°sin30°=3
把大头针插在P1'、P2'位置时,沿着P4、P3的方向看不到大头针的像,其原因是经过P1'、P2'的光线在界面MN处发生全反射。