2026步步高-高三大二轮专题复习物理习题_第一篇　专题六　第十八讲　热学和光学实验（含解析）

这是一份2026步步高-高三大二轮专题复习物理习题_第一篇　专题六　第十八讲　热学和光学实验（含解析），共10页。试卷主要包含了掌握四个基本实验，对“V”的测量，对“S”的测量，6 mL油酸，0×10-12　③6，3×10-7 m等内容，欢迎下载使用。
考点一 用油膜法估测油酸分子的大小
1.原理：认为油酸薄膜是由单层的油酸分子紧密排列组成，油膜的厚度就是油酸分子的直径d=VS，如图。
2.对“V”的测量
(1)配制一定浓度的油酸酒精溶液，设其浓度为n；
(2)用注射器吸取一段油酸酒精溶液，读出它的体积为V0；
(3)再把它一滴滴地滴入烧杯中，记下液滴的总滴数N；
(4)则一滴油酸酒精溶液中，纯油酸的体积V=V0Nn。
3.对“S”的测量
(1)数出轮廓范围内正方形的个数n0，不足半个的舍去，多于半个的算一个；
(2)用正方形的个数乘单个正方形的面积S0计算出油膜的面积S(即n0S0)。
例1 (2024·河北承德市模拟)(1)如图甲是“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中的4个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是 (用符号表示)；
(2)在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，将油酸溶于酒精，其浓度为每1 000 mL溶液中有0.6 mL油酸。用注射器测得1 mL上述溶液有75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，画出油膜的形状。如图乙所示，坐标纸中正方形方格的边长为1 cm，求：
①油酸膜的面积是 cm2；
②每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 m3(结果保留两位有效数字)；
③按以上实验数据估测出油酸分子的直径是 m(结果保留两位有效数字)。
(3)若阿伏加德罗常数为NA，油酸的摩尔质量为M，油酸的密度为ρ。则下列说法正确的是 。
A.1 kg油酸所含有分子数为ρNA
B.1 m3油酸所含分子数为ρNAM
C.1个油酸分子的质量为NAM
D.油酸分子的直径约为36MρNA
考点二 探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系
1.实验方法：控制变量法
实验装置如图
2.为保证等温变化，实验过程中不要用手握住注射器有气体的部位。同时，改变体积过程应缓慢，以免影响密闭气体的温度。为保证气体密闭，应在柱塞与注射器内壁间涂上润滑油，注射器内外气体的压强差不宜过大。
3.在等温过程中，气体的压强与体积的关系在p-V图像中呈现为双曲线(其中的一支)，如图甲。处理实验数据时，要通过变换，即画p-1V图像，把双曲线(其中的一支)变为直线，说明p和V成反比，如图乙。这是科学研究中常用的数据处理的方法，因为一次函数反映的物理规律比较直观，容易得出相关的对实验研究有用的参数。
例2 (2023·山东卷·13)利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定一托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强p和体积V(等于注射器示数V0与塑料管容积ΔV之和)，逐次增加砝码质量，采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示。
回答以下问题：
(1)在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体 。
A.p与V成正比
B.p与1V成正比
(2)若气体被压缩到V=10.0 mL，由图乙可读出封闭气体压强为 Pa(保留3位有效数字)。
(3)某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了ΔV，则在计算pV乘积时，他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随p的增大而 (填“增大”或“减小”)。
变式 (2024·广东江门市一模)某同学通过如图甲所示的实验装置，利用玻意耳定律来测定一颗形状不规则的小石块的体积。
主要操作步骤如下：
①将小石块装进注射器，把注射器活塞推至注射器某一位置，并将注射器与压强传感器连接；
②缓慢移动活塞，记录注射器的刻度值V，同时记录对应的气体压强值p；
③重复上述步骤②，多次测量。
(1)关于该实验的操作，下列说法正确的是 (填写选项前的字母)。
A.为保证封闭气体的气密性，在活塞上均匀涂抹润滑油
B.缓慢移动活塞有利于减少实验误差
C.活塞移至某位置时，应迅速记录此时注射器内气柱的体积和气体的压强值
D.为方便推拉活塞，应用手握住注射器再推拉活塞
(2)若实验过程中不慎将活塞拉出注射器，则 (填“需要”或“不需要”)重做实验。
(3)根据实验的数据，通过描点作图，得到V-1p的直线图像如图乙所示，截距分别为a和b。忽略传感器和注射器连接处的软管容积，则小石块的体积为 。
考点三 测量玻璃的折射率
1.一个重要实验步骤
在玻璃砖的另一侧插上大头针P3，使大头针P3挡住大头针P1、P2的像，再插上大头针P4，使大头针P4挡住大头针P3和大头针P1、P2的像。
2.三个数据处理的方法
(1)计算法：由n=sin θ1sin θ2，算出不同入射角时的n值，并取平均值。
(2)图像法：作sin θ1-sin θ2图像，由n=sin θ1sin θ2可知其斜率为折射率。
(3)单位圆法：以入射点O为圆心，作半径为R的圆，如图所示，则sin θ1=EHOE，sin θ2=E'H'OE'，OE=OE'=R，所以用刻度尺量出EH、E'H'的长度就可以求出n=sin θ1sin θ2=EHE'H'。
3.两个减小误差的实验要求
(1)实验时，应尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1和P2之间、P3和P4之间、P2和O、P3与O'之间距离要稍大一些。
(2)入射角θ1不宜太大(接近90°)，也不宜太小(接近0°)，当θ1太大时，反射光较强，出射光较弱，当θ1太小时，入射角、折射角测量的相对误差较大。
例3 (2024·安徽卷·11)某实验小组做“测量玻璃的折射率”及拓展探究实验。
(1)为测量玻璃的折射率，按如图甲所示进行实验，以下表述正确的一项是 。(填正确答案标号)
A.用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和a'
B.在玻璃砖一侧插上大头针P1、P2，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使P2把P1挡住，这样就可以确定入射光线和入射点O1。在眼睛这一侧，插上大头针P3，使它把P1、P2都挡住，再插上大头针P4，使它把P1、P2、P3都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点O2
C.实验时入射角θ1应尽量小一些，以减小实验误差
(2)为探究介质折射率与光的频率的关系，分别用一束红光和一束绿光从同一点入射到空气与玻璃的分界面。保持相同的入射角，根据实验结果作出光路图，并标记红光和绿光，如图乙所示。此实验初步表明：对于同一种介质，折射率与光的频率有关。频率大，折射率 (填“大”或“小”)。
(3)为探究折射率与介质材料的关系，用同一束激光分别入射玻璃砖和某透明介质，如图丙、丁所示。保持相同的入射角α1，测得折射角分别为α2、α3(α2”或“
解析 (1)在白纸上画出一条直线a作为界面，把长方体玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边与a对齐。用直尺或者三角板轻靠在玻璃砖的另一长边，按住直尺或三角板不动，将玻璃砖取下，画出直线a'代表玻璃砖的另一边，而不能用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和a'，故A错误；B项实验操作正确；实验时入射角θ1应尽量大一些，但也不能太大(接近90°)，以减小实验误差，故C错误。
(2)由题图乙可知，入射角相同，绿光的折射角小于红光的折射角，根据光的折射定律n=sinαsinβ可知绿光的折射率大于红光的折射率，又因为绿光的频率大于红光的频率，所以频率大，折射率大。
(3)根据折射定律可知，玻璃的折射率为n玻璃=sin α1sin α2，
该介质的折射率为n介质=sin α1sin α3，
其中α2n介质。
例4 (2)③2.25 (3)d2d1 1.51
(4)稍小一些
解析 (2)③刻度尺的最小分度为0.1 cm，由题图(b)可知，d1为2.25 cm；
(3)玻璃砖折射率的表达式
n=sinisinr=fMPMfMOM=OMPM=d2d1
代入数据可知n=≈1.51
(4)相对误差的计算式为δ=测量值-真实值真实值×100%，为了减小d1、d2测量的相对误差，实验中d1、d2要尽量大一些，即激光在M点入射时应尽量使入射角稍小一些。
例5 (1)C (2)13.870 7.3×10-7 (3)AD (4)大于
解析 (1)根据“用双缝干涉测量光的波长”实验装置的要求，a、b、c分别是透镜、滤光片、单缝，故选C。
(2)根据螺旋测微器的读数规则，示数为x2=13.5 mm+37.0×0.01 mm=13.870 mm
根据Δx=ldλ，又有Δx=x2-x15，代入数据联立解得λ≈7.3×10-7 m
(3)仅撤掉滤光片仍能发生干涉现象，故A正确；单缝与双缝间的距离不会影响条纹间的距离，故不会影响光屏上观察到的条纹数，故B错误；单、双缝相平行，两缝与光屏上的条纹相平行，故C错误；仅撤掉双缝，有可能发生单缝衍射，可能观察到明暗相间的条纹，故D正确。
(4)若某次实验观察到的干涉条纹与分划板的中心刻线不平行，在这种情况测量相邻条纹间距Δx时，将导致测量值Δx大于实际值，由λ=d·Δxl可知，λ的测量值也将大于实际值。