2023高考物理二轮专题复习与测试专题强化练二十热学光学实验与创新

专题强化练(二十)　热学、光学实验与创新

1.在“用油膜法估测分子的大小”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酸膜的轮廓，如图．图中正方形小方格的边长为1 cm，该油酸膜的面积是________m2，若一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是7×10－6 mL，则油酸分子的直径是________m(计算结果保留1位有效数字)．

解析：采用估算的方法求油膜的面积，通过数正方形的个数：面积超过正方形一半算一个，不足一半的不算，数出正方形的总个数乘以一个正方形的面积，近似算出油酸膜的面积；把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，油膜的厚度近似等于油酸分子的直径．面积超过小正方形一半的正方形的个数为116个(114～118)，则油酸膜的面积约为S＝116×10－4 m2＝1.16×10－2 m2(1.14×10－2 m2～1.18×10－2 m2)；油酸分子直径d＝＝ m≈6×10－10 m.

答案：1.16×10－2(1.14×10－2～1.18×10－2均正确)　6×10－10

2．用如图所示装置探究气体等温变化的规律．

(1)实验室有容积为5 mL和20 mL的两种注射器供选择，为能用较小的力作用在柱塞上使气体体积发生明显变化，选用容积为________的注射器更合适；实验中，为找到体积与压强的关系，________(选填“需要”或“不需要”)测出空气柱的横截面积．

(2)关于该实验，下列说法正确的有________．

A．柱塞上应该涂油

B．应缓慢推拉柱塞

C．用手握注射器推拉柱塞

D．注射器必须固定在竖直平面内

(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p与V的乘积值越来越小，则用上述方法作出的图线应为图甲中的________(选填“①”或“②”)，造成该现象的原因可能是________．

(4)为能更准确地测出气体的压强，小华用软管连通注射器和压强传感器，用(3)中方法作出的图线如图乙所示，该图线不过原点，为减小这一实验误差，请给出你的改进方法：___________．

解析：(1)由于注射器长度几乎相同，因此体积越小，横截面积越小，用较小的力就可以产生比较大的压强使体积变化明显，故选5 mL的注射器；只要知道体积之间的关系，不必算出体积的大小，就可以找到体积与压强的关系，因此不需要测量空气柱的横截面积；(2)柱塞上应该涂油，起到密封和润滑的作用，A正确；应缓慢推拉柱塞，从而保证气体的温度不变，B正确；用手握注射器推拉柱塞，容易引起气体温度发生变化，C错误；由于测量的是气体的体积和压强之间的关系，与重力无关，因此注射器可以水平放置，也可以倾斜放置，D错误．(3)由于p-V图像为曲线，而p-为直线，因此以p为纵坐标，应以体积的倒数为横坐标；压缩气体时，p与V的乘积值越来越小，相当于逐渐变大的过程中，压强比正常值小，因此图线应为题图甲中的②；可能是封闭气体漏气(或气体温度降低)；(4)由于软管中存放有一部分气体，从而导致图像不过坐标原点，因此应选用容积较大的注射器(或实验中气体的体积不压缩得过小或测出软管中气体的体积等)，从而使软管中的那部分气体忽略不计(或代入其值)．

答案：(1)5 mL　不需要　(2)AB　(3)　②　漏气(或气体温度降低)　(4)选用容积较大的注射器(或实验中气体的体积不压缩得过小或测出软管中气体的体积等)

3.某同学用半圆形玻璃砖测定玻璃的折射率(如图所示)．实验的主要过程如下：

A．把白纸用图钉钉在木板上，在白纸上作出直角坐标系xOy，在白纸上画一条线段AO表示入射光线．

B．把半圆形玻璃砖M放在白纸上，使其底边aa′与Ox轴重合．

C．用一束平行于纸面的激光从y＞0区域沿y轴负方向射向玻璃砖，并沿x轴方向调整玻璃砖的位置，使这束激光从玻璃砖底面射出后，仍沿y轴负方向传播．

D．在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1、P2.

E．在坐标系y＜0的区域内竖直地插上大头针P3，并使得从P3一侧向玻璃砖方向看去，P3能同时挡住P1和P2的像．

F．移开玻璃砖，连接O、P3，用圆规以O点为圆心画一个圆(如图中虚线所示)，此圆与AO线交点为B，与OP3线的交点为C.确定出B点到x轴、y轴的距离分别为x1、y1，C点到x轴、y轴的距离分别为x2、y2.

(1)若实验中该同学没有将玻璃砖的底边aa′与Ox轴重合，而是向y＞0方向侧移了一些，这将导致所测的玻璃折射率与其真实值相比________．(选填“偏大”“不变”或“偏小”)

(2)若实验中该同学在y＜0的区域内，从任何角度都无法透过玻璃砖看到P1、P2，为能透过玻璃砖看到P1、P2，应采取的措施是： ______________________．

解析：(1)折射率n＝，玻璃砖的底边aa′与Ox轴未重合而向y＞0方向侧移了一些，导致测量的x2偏大，x1偏小，所以玻璃的折射率的测量值与真实值相比偏大．(2)在y＜0的区域内，从任何角度都无法透过玻璃砖看到P1、P2，说明光线AO在界面aa′上发生了全反射．应该减小光线AO的入射角．

答案：(1)偏大　(2)减小光线AO的入射角

4．用双缝干涉测量光的波长实验装置如图甲所示，将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上．

(1)某同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，如图乙所示．若要使两者对齐，该同学应如何调节____________．

A．仅左右转动透镜   B．仅旋转单缝

C．仅旋转双缝   D．仅旋转测量头

(2)该同学正确操作后，在目镜中看到如图丙a所示的干涉条纹，A条纹中心线对应的测量头标尺如图丙b所示，其读数是_______mm；B条纹中心线对应的测量头标尺读数为13.460 mm，则相邻两亮条纹的间距是________mm(结果保留四位有效数字)．

(3)已知上述装置中双缝的间距是0.30 mm、双缝和光屏之间的距离是900 mm，则单色光的波长为____________m(结果保留三位有效数字)．

解析：(1)若要使两者对齐，应该旋转测量头，分划板竖线随之旋转，可使分划板竖线与亮条纹对齐，D正确，A、B、C错误．故选D.(2)测量头标尺读数是固定刻度读数(0.5 mm的整数倍)加可动刻度(0.5 mm以下的小数)读数，图中读数为2 mm＋19.0×0.01 mm＝2.190 mm.A条纹与B条纹间有七段间隙，故相邻两亮条纹的间距Δx＝ mm＝1.610 mm.(3)由Δx＝λ可得，改光的波长为λ＝＝ mm＝5.37×10－7 m.

答案：(1)D　(2)2.190(2.189～2.191均正确)　1.610　(3)5.37×10－7