专题20 热学和光学实验--2024年高考物理二轮热点题型归纳与变式演练（新高考通用）

专题20　热学和光学实验 目录 【知识网络构建】 1 【题型归纳】 1 热点题型一　用油膜法估测油酸分子的大小 1 热点题型二　探究等温情况下一定质量的气体压强与体积的关系 3 热点题型三　测量玻璃的折射率 4 热点题型四　用双缝干涉实验测量光的波长 6 【知识网络构建】 【题型归纳】 热点题型一　用油膜法估测油酸分子的大小 1.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＝。 2.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＝n0S0。 【典例分析1】 在“用油膜法估测分子大小”的实验中，所用的油酸酒精溶液的浓度为每 1 000 mL溶液中有纯油酸0.5 mL，用注射器测得1 mL上述溶液有80滴，把1滴该溶液滴入盛水的撒有痱子粉的浅盘中，待水面稳定后，得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中正方形格的边长为1 cm，则可求得： (1)油酸薄膜的面积是________cm2。 (2)油酸分子的直径是________m(结果保留2位有效数字)。 (3)某同学实验中最终得到的计算结果数据偏大，可能是由于________。 A.油膜中含有大量未溶解的酒精 B.计算油膜面积时，错将全部不完整的方格作为完整方格处理 C.计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格 D.水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开 (4)利用单分子油膜法可以粗测分子大小和阿伏加德罗常数。如果已知体积为V的一滴油酸在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S，这种油的密度为ρ，摩尔质量为M，则阿伏加德罗常数的表达式为________(分子看成球体)。 (5)本实验体现的物理思想方法为________。 A.控制变量法 B.理想化模型法 C.极限思想法 D.整体法与隔离法 热点题型二　探究等温情况下一定质量的气体压强与体积的关系 实验装置图 图2 (1)用注射器封闭一段空气，把橡胶套塞住，保证气体的质量不变。 (2)读出空气柱的长度L和空气柱的压强p。 (3)缓慢向下压或向上拉柱塞，分别读取空气柱的长度和气体压强的大小，记录数据。 (4)根据数据得出p－V图像或p－ 图像，得出p、V的关系。 【典例分析2】 (2023·上海同济大学第一附属中学高三校考)如图为“研究一定质量的气体在温度不变的情况下，压强与体积的关系”实验装置： (1)图3中直接与注射器相连的方框所代表的实验器材是____________。为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是________________和________________________。 (2)由注射器的满刻度处开始推动活塞，记录刻度值V，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p，用V－ 图像处理实验数据，得出图4所示的图线，如果实验操作规范正确，那么V0代表________________________。 (3)某同学实验时缓慢推动活塞，并记录下每次测量的压强p与注射器刻度值V。在实验中出现压强传感器软管脱落，他重新接上后继续实验，其余操作无误。若该同学用软管脱落前测得的实验数据在图5中画出了V－ 图线，则在图5中大致画出可能的、符合软管脱落后测得的实验数据的那部分V－ 图线。 热点题型三　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P3，使P3挡住P1、P2的像，再插上P4，使P4挡住P3和P1、P2的像。 2.三个数据处理的方法 (1)计算法：由n＝，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＝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＝，sin θ2＝，OE＝OE′＝R，所以用刻度尺量出EH、E′H′的长度就可以求出n＝＝。 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，折射光较弱，当θ1太小时，入射角、折射角测量的相对误差较大。 【典例分析3】 如图甲所示，某同学在“测量玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa′和bb′。O为直线AO与aa′的交点。在直线OA上竖直地插上P1、P2两枚大头针。 (1)该同学接下来要完成的必要步骤有________。