专题7 第26课时 热学和光学实验-（配套word）2022新高考物理【步步高】大二轮专题复习与增分策略（津鲁琼辽鄂）

第26课时　热学和光学实验 命题角度　(1)用油膜法估测油酸分子的大小．(2)探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系．(3)测量玻璃的折射率．(4)用双缝干涉实验测光的波长． 高考题型1　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，在估测油酸分子大小的数量级时，把每个油酸分子简化为球体，认为油膜的厚度就是油酸分子的直径d＝，如图1. 图1 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＝n. 3．对“S”的测量 (1)浅盘里盛水，把适量的爽身粉均匀撒在水面上； (2)用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液，待油膜形状稳定后，将带方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描下薄膜的形状； (3)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； (4)用正方形的个数乘单个正方形的面积S0(即n0S0)计算出油膜的面积S. 4．注意事项 (1)实验前应检查浅盘是否干净，如果有油渍将影响实验结果． (2)由于油酸膜要经过先扩大后收缩的过程，因此画轮廓时要待油酸膜稳定后再画，画时视线要与玻璃板垂直． (3)分子大小的数量级为10－10 m，若不是则要重做实验． 例1　(2021·江苏省1月适应性考试·6)在“油膜法估测分子大小”的实验中，将1 mL的纯油酸配制成5 000 mL油酸酒精溶液，用注射器测得1 mL溶液为80滴，再滴入1滴这样的溶液到准备好的浅盘中，描出的油膜轮廓如图2所示，数出油膜共占140个小方格，每格边长是0.5 cm，由此估算出油酸分子直径为(　　) 图2 A．7×10－8 m B．1×10－8 m C．7×10－10 m D．1×10－10 m 答案　C 解析　纯油酸的体积V＝× mL＝2.5×10－6 mL＝2.5×10－12 m3.油膜的面积S＝140×0.25 cm2＝3.5×10－3 m2，则油酸分子的直径为d＝≈7×10－10 m，故选C. 例2　(1)如图3所示的四个图反映“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中的四个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是________(用字母符号表示)． 图3 (2)某同学在实验中用最终得到的计算结果和大多数同学的计算结果进行比较，数据偏大，对出现这种结果的原因，下列说法中可能正确的是________． A．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 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．计算油酸膜面积时，只数了完整的方格数 D．水面上爽身粉撒得较多，油酸膜没有充分展开 答案　(1)dacb　(2)ACD 解析　(1)“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤为：配制油酸酒精溶液→测定一滴油酸酒精溶液的体积→准备浅盘→形成油膜→描绘油膜轮廓→计算油膜面积→计算分子直径．很显然操作先后顺序应是dacb. (2)由d＝可知，测量结果偏大有两个原因，一是体积比正常值偏大，二是面积比正常值偏小，故可能正确的是A、C、D. 高考题型2　探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系 本实验应用物理实验中常用的控制变量法，探究在气体质量和温度不变的情况下(即等温过程)，气体的压强与体积的关系，如图4所示． 图4 (1)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，应在活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． (2)实验中所用的压力表精度较高，而气柱体积是直接在注射器上读出的，其误差会直接影响实验结果． (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，如图5甲．处理实验数据时，要通过变换，即画p－图像，把双曲线变为直线，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． 图5 例3　(2021·山东德州市高三期末)某实验小组用注射器和压强传感器探究一定质量的气体发生等温变化时遵循的规律，实验装置如图6所示．用活塞和注射器外筒封闭一定质量的气体，其压强可由左侧的压强传感器测得． 图6 (1)关于该实验，下列说法正确的是________． A．该实验用控制变量法研究气体的变化规律 B．实验时注射器必须水平放置 C．注射器内部的横截面积没必要测量 D．注射器旁的刻度只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位 (2)进行实验操作时，不能推拉活塞过快，其原因是______________________________． (3)该实验小组首