2025届高考物理二轮复习：第17讲　其他实验 -专项训练 【含答案】

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1.用如图甲所示的装置做“探究温度不变时,一定质量的气体压强与体积的关系”实验,操作步骤如下:
①将压强传感器调零;
②在活塞上均匀涂抹润滑油,把活塞移至注射器适当刻度处;
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)请改正以上步骤中的不妥之处: .
(2)实验操作中,活塞上均匀涂抹润滑油,主要目的是 ;推动活塞时要缓慢,原因是 .
(3)图乙给出的是一次标准、正确实验操作得到的p-V图像,小明在操作过程中,误将手一直握住注射器的筒壁,猜想小明实验可能得到的p-V图像,并在图中用虚线画出.
(4)小明注意操作细节后重新实验,作出p-V图像,如图乙所示,能否根据绘制的图线直接得到气体压强和体积的关系?如果能,请说明是什么关系;如果不能,请简单说明处理方法:
.
2.[2024·湖州中学模拟] 在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中:

(1)本实验中做了三点理想化假设:将油酸分子视为球形; ;油酸分子是紧挨在一起的.
(2)配置油酸酒精溶液时,油酸酒精溶液的浓度为每1000 mL溶液中有纯油酸5 mL,用注射器测得0.5 mL上述溶液有100滴,把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有爽身粉的浅盘里,测得油酸膜的近似轮廓如图甲所示,图中小方格的边长为2 cm,则估测出油酸分子的直径是 m(结果保留2位有效数字).
(3)在一次实验中得到了如图乙所示的油膜,如果按此油膜来计算分子直径,你认为测量结果相对真实值会 (选填“偏大”“偏小”或“无系统误差”).
3.小明想测量一块平行玻璃砖的折射率.
(1)如图甲所示,该玻璃砖的A、B面光洁,C、D面粗糙,下列说法正确的是 (填选项前的字母).
甲
A.如果A面被磨损会直接影响到折射率的测量
B.B面不宜直接用手去触碰
C.C面不宜直接用手去触碰
D.D面边缘有缺损不会影响到折射率的测量
(2)经过一系列正确的操作(如图乙所示),作图得到如图乙所示的图样,并测得A1A2=A2A4=40.0 mm,A1A3=
20.0 mm,A4A5=12.8 mm,则该玻璃砖的折射率为 (结果保留3位有效数字).
乙
4.[2024·温州中学模拟] (1)如图甲所示是某同学在实验室做“用双缝干涉测量光的波长”实验的器材,观察到如图乙所示的干涉条纹,图中灰色部分表示暗条纹,于是他使分划板中心刻线与暗条纹中心对齐,移动测量头进行测量,下列说法中正确的是 (填选项前的字母).
A.该同学测条纹间距时,必须将分划板中心刻度线与亮条纹中心对齐
B.在实验过程中拿掉双缝,将观察不到明暗相间的条纹
C.该干涉条纹虽然倾斜,但测得的波长仍正确
D.若要得到竖直的条纹且与分划板刻度线平行,只需逆时针转动测量头即可
(2)已知双缝间距为0.3 mm,以某种单色光照射双缝时,在离双缝1.2 m远的屏上,用测量头测量条纹间距:先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,此时手轮上的示数为2.10 mm,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,如图丙所示,此时手轮上的读数为 mm;根据以上实验,测得这种光的波长为 m(保留2位有效数字).
5.某学习小组的同学在实验室用如图甲所示的装置研究单摆.将单摆挂在力传感器的下端,同时由力传感器连接到计算机,得到了摆线对摆球的拉力大小F随时间t变化的图像,如图乙所示.
(1)用螺旋测微器测量摆球的直径,为了使读数更精确,对螺旋测微器进行了改进,在螺旋测微器固定刻度的上半部刻了 10个等分刻度,固定刻度的“横线”是10等分刻度的“0”刻度线,这10个刻度的总长度与可动刻度最左端的9个刻度的总长度相等.其测量结果如图丙所示,图中螺旋测微器测出的摆球的直径为 mm.
(2)小组成员在实验过程中有下列说法,其中正确的是 .(填正确答案标号)
A.对于摆球的选择,可以是铁球,也可以是塑料球
B.单摆偏离平衡位置的最大角度最好控制在5°以内
C.由图乙可知,单摆的周期为4t0
D.如果用悬线的长度作为摆长,代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大
(3)为减小实验误差,多次改变摆长L,测量对应的单摆周期T,用多组实验数据绘制T2-L图像如图丁所示.由图可知重力加速度大小为g= (用图中T1、T2、L1、L2表示).
参考答案与详细解析
1.(1)步骤①压强传感器不需要调零,需要校准 (2)保证封闭气体的质量不变 保证封闭气体的温度不变
(3)如图所示 (4)见解析
[解析] (1)步骤①压强传感器不需要调零,需要校准.
(2)实验操作中,活塞上均匀涂抹润滑油,主要目的是增强气密性,从而保证封闭气体的质量不变.推动活塞时要缓慢,原因是使封闭气体能够与外界充分地发生热交换,从而保证封闭气体的温度不变.
(3)小明在操作过程中,误将手一直握住注射器的筒壁,封闭气体的温度会逐渐升高,pV值会逐渐增大,实际作出的p-V图像会随V的减小而逐渐向上偏离标准图线,如图所示.
(4)由于作出的p-V图像具体是何种曲线不能直观判断,进而不能直接得到气体压强和体积的关系,此时应作p-1V图像,如果图像是过原点的倾斜直线,则可以判断温度不变时,一定质量的气体压强与体积成反比.
2.(1)油酸分子形成单层分子膜
(2)1.0×10-9(9.4×10-10~1.1×10-9均可) (3)偏大
[解析] (1)本实验中做了三点理想化假设:将油酸分子视为球形;油酸分子形成单层分子膜;油酸分子是紧挨在一起的.
(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V=51000×0.5100 mL=2.5×10-5 mL,按照超过半格的算一个,不足半格的舍去原则,可得油酸膜的面积为S=62×4 cm2=248 cm2,估测出油酸分子的直径为d=VS=2.5×10-5248 cm≈1.0×10-9 m.
(3)由图可知该次实验中爽身粉撒太多,油膜未能充分展开,此时所测油膜面积偏小,所以油酸分子的直径测量结果相对真实值偏大.
3.(1)BD (2)1.56
[解析] (1)玻璃砖上下表面不平行也能测出折射率,所以如果A面被磨损不会直接影响到折射率的测量,故A错误;手拿玻璃砖时,手只能接触玻璃砖的粗糙面或棱,不能触摸光洁的光学面,故B正确,C错误; D面边缘有缺损不会影响到折射率的测量,故D正确.
(2)根据折射定律得n=sinisinr,由几何关系得sin i=A1A3A1A2,sin r=A4A5A2A4,解得n=A1A3A4A5≈1.56.
4.(1)C (2)15.30 6.6×10-7
[解析] (1)该同学测条纹间距时,可以将分划板中心刻度线与亮条纹中心对齐,也可以将分划板中心刻度线与暗条纹中心对齐,A错误;在实验过程中拿掉双缝,将观察到明暗相间的衍射条纹,B错误;该干涉条纹虽然倾斜,但测量头也随之调整了方向,测量条纹间距的方法正确,所以测得的波长仍正确,C正确;若要得到竖直的条纹且与分划板刻度线平行,应先调整单缝和双缝的方向,再转动测量头,D错误.
(2)根据读数规律,手轮上的读数为15 mm+15×0.02 mm=15.30 mm;根据题意,相邻两亮条纹中心的间距为Δx=15.30×10-3-2.10×10-36-1 m=2.64×10-3 m,根据双缝干涉条纹间距公式Δx=Ldλ,解得λ=dΔxL=0.3×10-3×2.64×10-31.2 m=6.6×10-7 m.
5.(1)17.283 (2)BC (3)4π2(L2-L1)T22-T12
[解析] (1)由图可读出d=17 mm+0.283 mm=17.283 mm.
(2)单摆在摆动过程中阻力要尽量小甚至忽略不计,所以摆球不可以是塑料球,A错误;单摆摆动时,摆角的大小应不超过5°,B正确;F最大值对应摆球经过最低点的时刻,相邻两次时间间隔为2t0=T2,则T=4t0,C正确;由单摆的周期公式可推出重力加速度的计算式为g=4π2LT2,用悬线的长度作为摆长,则摆长偏小,代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏小,D错误.
(3)由周期公式T=2πLg,变形得T2=4π2gL,T2-L图像的斜率为k=4π2g=T22-T12L2-L1,解得g=4π2(L2-L1)T22-T12.