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高中物理高考 专题八 第三讲 热学与光学实验—2021届高考物理二轮总复习课件
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这是一份高中物理高考 专题八 第三讲 热学与光学实验—2021届高考物理二轮总复习课件，共25页。PPT课件主要包含了内容索引，体系构建真题感悟，网络构建，高考真题，高频考点能力突破，类题演练等内容，欢迎下载使用。
1.〔2019全国Ⅲ,33(1)〕用油膜法估算分子大小的实验中,首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液,稀释的目的是 。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积,可以 。为得到油酸分子的直径,还需测量的物理量是 。
2.〔2019全国Ⅱ,34(2)〕某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时,接通电源使光源正常发光;调整光路,使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题:(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,该同学可 ; A.将单缝向双缝靠近B.将屏向靠近双缝的方向移动C.将屏向远离双缝的方向移动D.使用间距更小的双缝(2)若双缝的间距为d,屏与双缝间的距离为l,测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx,则单色光的波长λ= ; (3)某次测量时,选用的双缝的间距为0.300 mm,测得屏与双缝间的距离为1.20 m,第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm。则所测单色光的波长为 nm(结果保留3位有效数字)。
情境剖析本题属于基础性题目,以教材中双缝干涉实验为素材创设学习探索类问题情境。素养能力本题考查的关键能力是实验探究能力,具体表现为掌握用双缝干涉测量光的波长的实验原理和注意事项。
【典例1】(2019上海高考模拟)运用玻意耳定律可以测量小晶体的体积,装置示意图如图所示,实验步骤如下:Ⅰ.取适量小晶体,装入注射器内;Ⅱ.缓慢推动活塞至某一位置,记录活塞所在位置
的容积刻度V1,通过压强传感器、数据采集器从计算机上读取此时气体的压强p1;Ⅲ.重复步骤Ⅱ,记录活塞在另一位置的容积刻度V2和读取相应的气体的压强p2;Ⅳ.再重复步骤Ⅱ,处理记录的3组数据,得到小晶体的体积。
(1)实验中缓慢推动活塞,是为了保持 不变; (2)为了减小实验误差,采用作直线图线的方法来处理实验数据,方格图的纵坐标应标明的物理量是V,横坐标则应标明 ; (3)如果图线的斜率用k表示,则注射器内小晶体的体积V0与容积刻度V、气体的压强p
的关系表达式为V0= ; (4)采用作图法处理实验数据,则本次数据的不足之处是 。
解析 (1)由于运用玻意耳定律可以测量小晶体的体积,所以注射器中的气体发生的是等温变化,所以实验中缓慢推动活塞,是为了保持温度不变;
规律方法 1.插针法应注意的问题(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与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。(3)操作时,手不能触摸玻璃砖的光学面,更不能把玻璃砖界面当作尺子画界线。(4)实验过程中,玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。(5)玻璃砖应选用宽度较大的,最好在5 cm以上,若宽度太小,则测量误差较大。
2.用双缝干涉测波长的方法及注意问题(1)用刻度尺测量出双缝到光屏间的距离l,由公式Δx= λ得λ= Δx计算波长,重复测量、计算,求出波长的平均值。(2)调节双缝干涉仪时,要注意调节光源的高度,使它发出的一束光能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮。(3)放置单缝和双缝时,缝要相互平行,中心大致位于遮光筒的轴线上。(4)调节测量头时,应使分划板中心刻线和条纹的中心对齐,记清此时手轮上的读数,转动测量头,使分划板中心刻线和另一条纹的中心对齐,记下此时手轮上的读数。(5)不要直接测单个条纹间距Δx,要测几个条纹的间距,计算得出Δx,这样可以减小误差。(6)白光的干涉观察到的是彩色条纹,其中白色在中央,红色在最外边。
【典例2】(2020山东省实验中学高三模拟)如图所示,在测量玻璃折射率的实验中,两位同学先把方格纸(每小格均为正方形)固定在木板上,再把玻璃砖放在方格纸上,并确定a和b为玻璃砖的上下界面的位置。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2,再从玻璃砖的另一侧插上大头针P3和P4。请完成以下实验步骤:(1)(多选)下列操作步骤正确的是 (填正确选项标号)。 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P3和P1、P2的像(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),在图中作出完整的光路图。(3)利用光路图计算此玻璃砖的折射率n= 。
答案 (1)BD(2)
解析 (1)在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1和P2,确定入射光线,然后插上大头针P3,使P3挡住P1,P2的像,再插上大头针P4,使P4挡住P3和P1、P2的像,从而确定出射光线。则BD正确。(2)光路图如图所示。
1.在“用双缝干涉测光的波长”实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图),并选用缝间距d=0.20 mm的双缝屏。从仪器注明规格可知,像屏与双缝屏间的距离L=700 mm。然后,接通电源使光源正常工作。
(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米,副尺上有50分度。某同学调整手轮后,从测量头的目镜看去,第一次映入眼帘的干涉条纹如图2(a)所示,图2(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号,此时图2(b)中游标尺的读数x1=1.16 mm;接着再转动手轮,映入眼帘的干涉条纹如图3(a)所示,此时图3(b)中游标尺上读数x2= mm。 (2)利用上述测量结果,经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离Δx= mm;这种色光的波长λ= nm。
答案 (1)15.02 (2)2.31 660解析 (1)图3(b)中,游标卡尺的主尺读数为15 mm,游标读数为0.02 mm×1=0.02 mm,所以最终读数为x2=15.02 mm;
2.实验小组要测定玻璃砖的折射率,实验室器材有:玻璃砖、大头针4枚(P1、P2、P3、P4)、刻度尺、笔、白纸。实验时,先将玻璃砖放到白纸上,画出玻璃砖的上、下两个表面aa'和bb',在白纸上依次插上四枚大头针P1、P2、P3、P4,如图甲所示。作出光路如图乙所示,过C点作法线交玻璃砖于A点和C点,过O点延长入射光线交AC于B点。设OA的长度为l1,OB的长度为l2,OC的长度为l3,AB的长度为l4,AC的长度为l5,为方便地测量出玻璃砖的折射率,需用刻度尺测量的量至少有 (选填l1、l2、l3、l4、l5),则计算玻璃砖折射率的表达式为n= 。
1.〔2019全国Ⅲ,33(1)〕用油膜法估算分子大小的实验中,首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液,稀释的目的是 。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积,可以 。为得到油酸分子的直径,还需测量的物理量是 。
2.〔2019全国Ⅱ,34(2)〕某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时,接通电源使光源正常发光;调整光路,使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题:(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,该同学可 ; A.将单缝向双缝靠近B.将屏向靠近双缝的方向移动C.将屏向远离双缝的方向移动D.使用间距更小的双缝(2)若双缝的间距为d,屏与双缝间的距离为l,测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx,则单色光的波长λ= ; (3)某次测量时,选用的双缝的间距为0.300 mm,测得屏与双缝间的距离为1.20 m,第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm。则所测单色光的波长为 nm(结果保留3位有效数字)。
情境剖析本题属于基础性题目,以教材中双缝干涉实验为素材创设学习探索类问题情境。素养能力本题考查的关键能力是实验探究能力,具体表现为掌握用双缝干涉测量光的波长的实验原理和注意事项。
【典例1】(2019上海高考模拟)运用玻意耳定律可以测量小晶体的体积,装置示意图如图所示,实验步骤如下:Ⅰ.取适量小晶体,装入注射器内;Ⅱ.缓慢推动活塞至某一位置,记录活塞所在位置
的容积刻度V1,通过压强传感器、数据采集器从计算机上读取此时气体的压强p1;Ⅲ.重复步骤Ⅱ,记录活塞在另一位置的容积刻度V2和读取相应的气体的压强p2;Ⅳ.再重复步骤Ⅱ,处理记录的3组数据,得到小晶体的体积。
(1)实验中缓慢推动活塞,是为了保持 不变; (2)为了减小实验误差,采用作直线图线的方法来处理实验数据,方格图的纵坐标应标明的物理量是V,横坐标则应标明 ; (3)如果图线的斜率用k表示,则注射器内小晶体的体积V0与容积刻度V、气体的压强p
的关系表达式为V0= ; (4)采用作图法处理实验数据,则本次数据的不足之处是 。
解析 (1)由于运用玻意耳定律可以测量小晶体的体积,所以注射器中的气体发生的是等温变化,所以实验中缓慢推动活塞,是为了保持温度不变;
规律方法 1.插针法应注意的问题(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与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。(3)操作时,手不能触摸玻璃砖的光学面,更不能把玻璃砖界面当作尺子画界线。(4)实验过程中,玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。(5)玻璃砖应选用宽度较大的,最好在5 cm以上,若宽度太小,则测量误差较大。
2.用双缝干涉测波长的方法及注意问题(1)用刻度尺测量出双缝到光屏间的距离l,由公式Δx= λ得λ= Δx计算波长,重复测量、计算,求出波长的平均值。(2)调节双缝干涉仪时,要注意调节光源的高度,使它发出的一束光能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮。(3)放置单缝和双缝时,缝要相互平行,中心大致位于遮光筒的轴线上。(4)调节测量头时,应使分划板中心刻线和条纹的中心对齐,记清此时手轮上的读数,转动测量头,使分划板中心刻线和另一条纹的中心对齐,记下此时手轮上的读数。(5)不要直接测单个条纹间距Δx,要测几个条纹的间距,计算得出Δx,这样可以减小误差。(6)白光的干涉观察到的是彩色条纹,其中白色在中央,红色在最外边。
【典例2】(2020山东省实验中学高三模拟)如图所示,在测量玻璃折射率的实验中,两位同学先把方格纸(每小格均为正方形)固定在木板上,再把玻璃砖放在方格纸上,并确定a和b为玻璃砖的上下界面的位置。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2,再从玻璃砖的另一侧插上大头针P3和P4。请完成以下实验步骤:(1)(多选)下列操作步骤正确的是 (填正确选项标号)。 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P3和P1、P2的像(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),在图中作出完整的光路图。(3)利用光路图计算此玻璃砖的折射率n= 。
答案 (1)BD(2)
解析 (1)在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1和P2,确定入射光线,然后插上大头针P3,使P3挡住P1,P2的像,再插上大头针P4,使P4挡住P3和P1、P2的像,从而确定出射光线。则BD正确。(2)光路图如图所示。
1.在“用双缝干涉测光的波长”实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图),并选用缝间距d=0.20 mm的双缝屏。从仪器注明规格可知,像屏与双缝屏间的距离L=700 mm。然后,接通电源使光源正常工作。
(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米,副尺上有50分度。某同学调整手轮后,从测量头的目镜看去,第一次映入眼帘的干涉条纹如图2(a)所示,图2(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号,此时图2(b)中游标尺的读数x1=1.16 mm;接着再转动手轮,映入眼帘的干涉条纹如图3(a)所示,此时图3(b)中游标尺上读数x2= mm。 (2)利用上述测量结果,经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离Δx= mm;这种色光的波长λ= nm。
答案 (1)15.02 (2)2.31 660解析 (1)图3(b)中,游标卡尺的主尺读数为15 mm,游标读数为0.02 mm×1=0.02 mm,所以最终读数为x2=15.02 mm;
2.实验小组要测定玻璃砖的折射率,实验室器材有:玻璃砖、大头针4枚(P1、P2、P3、P4)、刻度尺、笔、白纸。实验时,先将玻璃砖放到白纸上,画出玻璃砖的上、下两个表面aa'和bb',在白纸上依次插上四枚大头针P1、P2、P3、P4,如图甲所示。作出光路如图乙所示,过C点作法线交玻璃砖于A点和C点,过O点延长入射光线交AC于B点。设OA的长度为l1,OB的长度为l2,OC的长度为l3,AB的长度为l4,AC的长度为l5,为方便地测量出玻璃砖的折射率,需用刻度尺测量的量至少有 (选填l1、l2、l3、l4、l5),则计算玻璃砖折射率的表达式为n= 。
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