人教版新高考物理二轮复习专项训练--专题分层突破练18　光学与热学实验

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1.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。
甲
(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 (选填“乙”或“丙”),所测玻璃折射率的表达式为n= (用lED、lFG表示)。
乙
丙
2.(2021银川模拟)图甲为双缝干涉实验的装置示意图,现要利用这套装置来测量某种单色光的波长。
甲
(1)图甲装置示意图中有三个光学元件的名称空缺,关于它们的说法正确的是 。
A.①是双缝,②是单缝,③是滤光片
B.①是单缝,②是滤光片,③是双缝
C.①是滤光片,②是单缝,③是双缝
(2)图乙为实验得到的干涉条纹,用测量头测出了第1条和第6条亮纹中心间的距离为Δx,已知双缝到光屏的距离为l,双缝间距为d,则所测单色光波长的计算式为λ= (用题中所给的字母表示)。
乙
3.(2021河南郑州月考)关于油膜法估测油酸分子的大小实验:
(1)某同学现将1 cm3的油酸溶于酒精,制成200 cm3的油酸酒精溶液;测得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴,现取1滴该油酸酒精溶液滴在水面上,测得所形成的油膜的面积是50 cm2。由此估算出油酸分子的直径为 m。
(2)实验中该同学最终得到的计算结果和大多数同学的比较,数据偏大。对出现这种结果的原因,下列说法可能正确的是 。
A.水面上痱子粉撒得较多,油酸膜没有充分展开
B.计算油酸膜面积时,错将不完整的方格作为完整方格处理
C.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算
D.计算油酸膜面积时,只数了完整的方格数
4.(2021福建厦门湖滨中学高二期中)在探究气体等温变化的规律的实验中:
(1)实验中的研究对象是封闭在注射器内的空气柱,实验中应保持不变的参量是它的 和 ,它的体积由注射器直接读出,它的压强由 读出。
甲
(2)某同学在一次实验中,作出的图像如图乙所示,其纵坐标表示封闭空气柱的压强,则横坐标表示的物理量是封闭气体的 。
乙
A.质量
B.温度
C.体积V
D.体积的倒数1V
(3)实验过程中下列操作错误的是 。
A.推拉活塞时,动作要慢
B.推拉活塞时,手不能握住注射器含有气体的部分
C.橡胶塞脱落后,应迅速重新装上继续实验
D.活塞与注射器之间要保持气密性
B组
5.(1)如图所示的四个图反映用油膜法估测分子的大小实验中的四个步骤,将它们按操作先后顺序排列应是 。
(2)用“油膜法”来粗略估测分子的大小,是通过一些科学的近似处理。以下这些处理属于科学近似的有 。
A.把在水面上尽可能扩散开的油膜视为单分子油膜
B.把形成油膜的分子看作紧密排列的球形分子
C.将油酸溶于酒精,配制成油酸溶液
(3)实验中,用a mL纯油酸配制成b mL的油酸酒精溶液,再用滴管取1 mL油酸酒精溶液,让其自然滴出,共n滴。现在让其中一滴落到撒有痱子粉的盛水的浅盘内,待油膜充分展开后,测得油膜的面积为S cm2,则估算出油酸分子的直径大小是 cm。
(4)某同学通过测量出的数据计算分子直径时,发现计算结果比实际值偏大,可能是由于 。
A.油酸未完全散开
B.油酸溶液浓度低于实际值
C.计算油膜面积时,将所有不足一格的方格计为一格
D.求每滴溶液体积时,1 mL的溶液的滴数多记了10滴
6.(2021上海普陀高三一模)在研究一定质量理想气体在温度不变时压强和体积的关系实验中,某同学按如下步骤进行实验:
①将注射器活塞移动到体积合适的V1位置,接上软管和压强传感器,通过数字信息系统记录下此时的体积V1与压强p1;
②用手握住注射器前端,开始缓慢推拉活塞改变气体体积;
③读出注射器刻度表示的体积V,通过数字信息系统记录下此时的V与压强p;
④重复②③两步,记录5组数据,作p-1V图像。
(1)在上述步骤中,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 。
(2)若软管内容积不可忽略,按该同学的操作,最后拟合出的p-1V直线应是图甲中的 (填写编号)。
(3)由相关数学知识可知,在软管内气体体积ΔV不可忽略时,p-1V图像为双曲线,试用玻意耳定律分析,该双曲线的渐近线(图乙中的虚线)方程是p= 。(用V1、p1、ΔV表示)
甲
乙
参考答案
专题分层突破练18 光学与热学实验
1.答案 (1)BD (2)丙 lEDlFG
解析 (1)此后正确的操作步骤是插上大头针P3,使P3挡住P1、P2的像;插上大头针P4,使P4挡住P1、P2的像和P3。
(2)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丙。根据折射定律可得n=sin θ1sin θ2=lEDlODlFGlOG=lEDlFG。
2.答案 (1)C (2)dΔx5l
解析 (1)为获取单色线光源,光源后面要有滤光片、单缝、双缝,则①是滤光片,②是单缝,③是双缝,故选C。
(2)相邻两亮条纹间距为Δx5,由干涉条纹与波长间的关系可知Δx5=ldλ,得λ=dΔx5l。
3.答案 (1)2×10-8 (2)ACD
解析 (1)油酸分子的直径为d=VS=1×10-6×1200×15050×10-4 m=2×10-8 m。
(2)根据d=VS可知,水面上痱子粉撒得较多,油酸膜没有充分展开时,面积测量值偏小,则直径测量值偏大,A正确。计算油酸膜面积时,错将不完整的方格作为完整方格处理,面积测量值偏大,则直径测量值偏小,B错误。错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算,体积的测量值偏大,则直径测量值偏大,C正确。计算油酸膜面积时,只数了完整的方格数,面积测量值偏小,则直径测量值偏大,D正确。
4.答案 (1)温度 质量 压力表 (2)D (3)C
解析 (2)一定质量的气体,温度不变时,压强与体积成反比,题图乙中的图线为过原点的直线,所以横坐标应为1V,故选D。
(3)为了保证气体的温度不变,推拉活塞时,动作要慢,A正确。为了保证气体的温度不变,推拉活塞时,手不能握住注射器含有气体的部分,B正确。橡胶塞脱落后,被封闭气体的质量发生了变化,迅速重新装上后不能继续实验,C错误。为了保证气体的质量不变,活塞与注射器之间要保持气密性,D正确。
5.答案 (1)dacb (2)AB (3)anbS (4)A
解析 (2)把在水面上尽可能扩散开的油膜视为单分子油膜,是近似处理,A正确。把分子看成一个一个的球排列,也是近似处理,B正确。将油酸溶于酒精是稀释油酸,不是近似处理,C错误。
(3)先求1滴油酸溶液中含有纯油酸的体积V0=1n·ab mL,所以分子直径d=V0S=anbS cm。
(4)计算油酸分子直径的公式是d=VS,V是纯油酸的体积,S是油膜的面积。油酸未完全散开,S偏小,故得到的分子直径d将偏大,A正确。如果测得油酸溶液浓度低于实际值,则油酸的体积测量值偏小,则直径测量值将偏小,B错误。计算油膜面积时,将所有不足一格的方格计为一格时,S将偏大,故得到的分子直径将偏小,C错误。求每滴溶液体积时,1 mL的溶液的滴数误多记了10滴,由V1=1n mL可知,纯油酸的体积将偏小,则计算得到的分子直径将偏小,D错误。
6.答案 (1)用手握住注射器前端 温度 (2)1
(3)p1V0+ΔVΔV
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-1V图像中,实验中因软管的体积不可忽略,气体测出的体积要比实际体积要小,所以压强p会偏大,最后拟合出的p-1V直线应是题图甲中的1图线。
(3)在软管内气体体积ΔV不可忽略时,被封闭气体的初状态的体积为V1+ΔV,压强为p1,末状态的体积为V+ΔV,压强为p,由等温变化有p1(V1+ΔV)=p(V+ΔV),解得p=p1V0+ΔVV+ΔV,当式中的V趋向于零时,有p=p1V0+ΔVΔV,即该双曲线的渐近线方程是p=p1V0+ΔVΔV。