2024届高考物理二轮专题复习与测试专题强化练十八热学光学实验与创新

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解析：由题意可知，一滴这种液体纯油酸的体积为V0＝eq \f(VA,N)，每一滴所形成的油膜面积为S＝Xa2，
故油膜的厚度，即油酸分子的直径为d＝eq \f(V0,S)＝eq \f(VA,NXa2)，
实验过程中，若爽身粉撒得太厚，会导致油膜不能完全散开，则油酸在水面上形成的油膜面积偏小，由d＝eq \f(V,S)，可知，实验测量的油酸分子的直径会偏大．
答案：eq \f(VA,NXa2) 偏大
2．用如图甲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)关于该实验的操作，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________．
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项正确；应缓慢推拉柱塞，从而保证气体的温度不变，B项正确；用手握注射器推拉柱塞，容易引起气体温度发生变化，C项错误；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项错误．(3)由于p-V图像为曲线，而p-eq \f(1,V)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eq \f(1,V)逐渐变大的过程中，压强比正常值小，因此图线应为题图乙中的②；可能是封闭气体漏气(或气体温度降低)．
答案：(1)5 mL 不需要 (2)AB (3)eq \f(1,V) ② 漏气(或气体温度降低)
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＝eq \f(x2,x1)，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)减少光线AO的入射角
4．如图所示，在一薄壁圆柱体玻璃烧杯中，盛上水或其他透明液体，中间插入一根细直铁丝，沿水平方向观看，会发现铁丝在液面处出现折断现象，这是光的折射现象形成的．阅读上述材料，回答下列问题：
(1)①若把铁丝插在________位置，无论沿水平方向从什么方向看，铁丝均无折断现象．
②如图1所示的情景，与实际观察的情况相符的是(其中O为圆心)________．
(2)利用上述现象，用毫米刻度尺、三角板、三根细直铁丝，可测液体折射率．
实验步骤是：
①用刻度尺测量找出直径AB，并把刻度尺在刻度线的边缘与AB重合后固定并测出直径R(如图)．
②将一根细铁丝竖直固定于B处，用三角板找出过圆心O的垂直AB的直线，交杯缘于C，把一根细铁丝竖直固定于C点．
③________________________________________________________________________.
④________________________________________________________________________.
⑤________________________________________________________________________.
完成上面的实验，填在相应的横线上．
(3)利用上面的测量值，推算出折射率n的表达式(要有推算过程)．
解析：(1)①圆心O处 ②BC
(2)③把另一根铁丝紧靠直尺AB边移动，使其折射像与C处、B处的铁丝三者重合．
④测出铁丝距B(或A)的距离．
⑤求出折射率．
(3)由上面的实验步骤知P′是铁丝在P时的像，PC为入射光线，
θ1、θ2为对应的入射角和折射角，如图所示．
由折射定律得n＝eq \f(sin θ1,sin θ2)，
又sin θ2＝eq \f(OB,BC)＝eq \f(R,\r(2)R)＝eq \f(\r(2),2)，sin θ1＝eq \f(OP,PC)＝eq \f(R－PB,\r(R2＋（R－PB）2))，
所以折射率n＝eq \f(\r(2)\r(R2＋（R－PB）2),2（R－PB）).
答案：见解析
5．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项正确，A、B、C项错误．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＝eq \f(13.460－2.190,7) mm＝1.610 mm.(3)由Δx＝eq \f(L,d)λ可得，该光的波长为λ＝eq \f(dΔx,L)＝eq \f(0.30×1.61,900) 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