专题8 第3讲 热学、光学实验(课件PPT)-【精讲精练】2025年高考物理二轮专题辅导与训练

专题八　物理实验 第3讲　热学、光学实验 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 命题预测 01 专题集训 02 栏目导航 专题八　物理实验 1 命 题 预 测 栏目导航 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 栏目导航 专题八　物理实验 1 专 题 集 训（十九） 栏目导航 点击进入Word 栏目导航 专题八　物理实验 1 谢谢观看 栏目导航 专题八　物理实验 1 命题点一　用油膜法估测油酸分子的大小 1．模型构建 油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子层油膜，用d＝计算出油膜的厚度，油膜厚度等于油酸分子直径。 2．实验思路 由于分子直径非常小，极少量油酸所形成的单分子层油膜面积也会很大，因此实验前需要将油酸稀释，使油酸分子在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜。可以用累积法测量多滴溶液的体积后计算得到一滴溶液的体积。油酸分子直径等于油酸的体积与单分子层油膜的面积之比，故除测得一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积外，还需要测量单分子层油膜的面积。 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，需要的器材和原料除油酸、酒精溶液、浅盘、注射器、痱子粉、坐标纸、彩笔等外，还需要一项重要的器材是________。将5 mL的纯油酸配制成4 000 mL的油酸酒精溶液，用注射器测得100滴油酸酒精溶液为2 mL，再滴入1滴这样的溶液到准备好的浅盘中，则1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为________cm3描出的油膜轮廓如图，坐标纸每格边长是0.6 cm。由此估算出油酸分子直径约为________cm。(保留一位有效数字) 解析　需要的器材和原料除油酸酒精溶液、浅盘、注射器、痱子粉、坐标纸、彩笔等外，为了描绘出轮廓还需要一项重要的器材是玻璃板；1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V0＝× cm3＝2.5×10-5 cm3，油膜面积为S＝143×0.6×0.6 cm2＝51.48 cm2，油酸分子直径约为d＝＝ cm＝5×10-7 cm。 答案　玻璃板　2.5×10-5　5×10-7 2．(2024·威海二模)(1)下列说法正确的是______。(多选，填字母) A．分子间距离减小时，分子力可能减小 B．具有各向同性的物体一定是非晶体 C．布朗运动就是分子的热运动 D．实际气体的分子之间的平均距离足够大(大于10-9 m)时都可以看作是理想气体 (2)在用“油膜法估测分子大小”的实验中，配制的油酸溶液中纯油酸与溶液体积之比为1∶500，1 mL该溶液可滴250滴，那么一滴溶液的体积是________ mL，所以一滴溶液中纯油酸的体积V＝________ cm3。若实验中测得的结果如下表所示，则请根据所给数据通过计算填写出表中空白处③________、④________的数值(结果保留两位有效数字)。 次数 1滴油酸溶液形成的 油膜面积S/cm2 油酸分子 直径d/cm d的平均 值/m 1 533 1.5×10-8 ④ 2 493 1.6×10-8 3 563 ③ 解析　(1)当分子间距离从大于r0的位置开始减小时，分子力随分子间距离的减小先增大后减小，故A正确；具有各向同性的物体不一定是非晶体，多晶体也具有各向同性，故B错误；布朗运动是固体小颗粒的运动，间接反映了液体分子的无规则运动，故C错误；分子力是短程力，实际气体的分子之间的平均距离足够大(大于10-9 m)时都可以看作是理想气体，故D正确。 (2)根据题意可知，1 mL该溶液可滴250滴，设一滴溶液的体积为V1，则有V1＝＝4×10-3 mL 一滴溶液中纯油酸的体积为V＝4×10-3 mL×＝8×10-6 cm3 油酸分子的直径d3＝＝ cm＝1.4×10-8 cm 则油酸分子三次的平均值d＝＝1.5×10-8 m。 答案　(1)AD　(2)4×10-3　8×10-6　1.4×10-8　1.5×10-8 命题点二　探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系 在等温过程中，气体的压强和体积的关系在p-V 图像中呈现为双曲线的一支如图甲所示。处理实验数据时，要通过变换，即作p-图像，把曲线变为直线，说明p和V成反比，如图乙所示。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接，容易得出相关的对实验研究有用的参数。 3．(2023·山东卷)利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定一托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强p和体积V(等于注射器示数V0与塑料管容积ΔV之和)，逐次增加砝码质量，采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示。 回答以下问题： (1)在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体________。(填字母) A．p与V成正比　　　　　B．p与成正比 (2)若气体被压缩到V＝10.0 mL，由图乙可读出封闭气体压强为________Pa(保留3位有效数字) (3)某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了ΔV，则在计算pV乘积时，他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随p的增大而________(填“增大”或“减小”)。 解析　(1)在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体，p与成正比，故选B。 (2)若气体被压缩到V＝10.0 mL，则有＝ mL-1＝100×10-3mL-1 由图乙可读出封闭气体压强为p＝2.04×105Pa (3)某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了ΔV，则在计算pV乘积时，根据p(V0＋ΔV)－pV0＝pΔV，可知他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随p的增大而增大。 答案　(1)B　(2)2.04×105　(3)增大 4．(2024·九省联考)某小组探究气体在等温变化时压强随体积变化的规律。实验方案如下：在带刻度的注射器内密封一段掺入酒精蒸气的空气，然后将注射器与气体压强传感器连接管相连接。气体压强p由传感器测量，气体体积V等于注射器读数与连接管的容积(1 cm3)之和。 (1)实验时手不要握注射器筒，且应缓慢推动注射器活塞，其目的是____________________。 (2)下表是小组采集的一组数据，数据真实可靠，请根据表中数据在给出的坐标纸中补充描出第6至9个数据点，并画出p-图线。 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 p/kPa 99.0 110.0 120.9 135.4 154.7 181.2 223.3 291.1 330.0 V/cm3 21.0 19.0 17.0 15.0 13.0 11.0 9.0 7.0 5.0 /cm-3 0.048 0.053 0.059 0.067 0.077 0.091 0.111 0.143 0.200 (3)由p-图可知，前8个数据点的分布情况说明：在等温变化时，气体的压强与体积关系为________；第9个数据点显著偏离上述规律，小组猜想是因为气体的质量减小了，下列哪个选项支持该猜想________。(填字母) A．部分酒精蒸气进入气体压强传感器连接管 B．在测量第9个数据点时发现注射器筒壁出现模糊，部分酒精蒸气液化 解析　(1)实验时手不要握注射器筒，且应缓慢推动注射器活塞，其目的是减小热传递和做功对气体温度的影响。 (2)描点如图所示 (3)由p-图可知，前8个数据点的分布情况说明：在等温变化时，气体的压强与体积成反比；由图可知，第9个数据点显著偏离上述规律，可能是在测量第9个数据点时部分酒精蒸气遇冷液化使注射器筒壁出现模糊，故选B。 答案　(1)减小热传递和做功对气体温度的影响　(2)见解析图　 (3)成反比　B 命题点三　测定玻璃折射率 测定玻璃折射率实验数据的处理方法 1．计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2。算出不同入射角时的，并取平均值。 2．作sin θ1 -sin θ2图像：改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作sin θ1 -sin θ2图像，由n＝可知图像应是过原点的直线，如图所示，其斜率为折射率。 3．“单位圆法”确定sin θ1、sin θ2，计算折射率n 以入射点O为圆心，以一定的长度R为半径画圆，交入射光线AO于E点，交折射光线OO′于E′点，过E作NN′的垂线EH，过E′作NN′的垂线E′H′如图所示，sin θ1＝，sin θ2＝，OE＝OE′＝R，则n＝＝。只要用刻度尺量出EH、E′H′的长度就可以求出n。 5．某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸。如图甲所示，某同学在“测定玻璃的折射率”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________。(多选，填字母) A．插上大头针P3，使P3仅挡住P2的像 B．插上大头针P3，使P3挡住P1的像和P2的像 C．插上大头针P4，使P4仅挡住P3 D．插上大头针P4使P4挡住P3和P1、P2的像 (2)过P3、P4作直线交bb′于O′，过O作垂直于aa′的直线NN′，连接OO′。测量图中角α和β的大小，该同学多次改变入射角，测得几组α和β，根据测得的α和β的正弦值，画出了如图乙所示的图像，由图像可知该玻璃的折射率n＝________。 (3)他在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa′和bb′后，不小心碰了玻璃砖使它向aa′方向平移了少许，如图丙所示，则他测出的折射率将________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。 解析　(1)确定P3大头针的位置的方法是插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像；确定P4大头针的位置的方法是插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像。故A、C错误，B、D正确。(2)由n＝图像的斜率表示折射率，故折射率大小n＝1.5。(3)如图所示，通过比较发现，入射角和折射角没有变化，则由折射定律n＝可知，测得的折射率将不变。 答案　(1)BD　(2)1.5　 (3)不变 6．(2024·九省联考)某实验小组在用激光笔测量半圆形玻璃砖折射率的实验中，足够长的光屏与半圆形玻璃砖的直边平行，O点为玻璃砖圆心，OO′为法线。当激光沿AO方向入射时光屏上未出现光斑；当激光沿BO方向入射时光屏上C点出现光斑，如图所示。 (1)激光沿AO方向入射时光屏上未出现光斑的原因是________。 (2)过B点作OO′的垂线，垂足为D。测得BD＝l1、BO＝l2、O′C＝l3和OC＝l4，则该玻璃砖的折射率n＝________(用l1、l2、l3和l4表示)。 解析　(1)激光沿AO方向入射时光屏上未出现光斑的原因是激光未发生折射，发生全反射。 (2)在题图标出折射角和入射角，如图所示 由图可知sin θ1＝＝，sin θ2＝＝， 由折射定律可知， 该玻璃砖的折射率为n＝＝。 答案　(1)激光在O点发生全反射　(2) 命题点四　用双缝干涉实验测量光的波长 1．实验原理 根据Δx＝λ，只要测出Δx、d、l即可测出波长λ。 2．数据处理 (1)条纹间距的计算：转动测量头的手轮，分划板中心刻线在第1条亮条纹中央时读数为a1，在第n条亮条纹中央时读数为an，则Δx＝。 (2)波长的计算：根据条纹间距与波长的关系Δx＝λ得λ＝Δx。 7．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________。(填字母) 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(结果保留三位有效数字)。 解析　(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，需要减小条纹间距，由公式Δx＝λ可知，需要减小双缝到屏的距离l或增大双缝间的距离d，故B项正确，A、C、D项错误。 (2)由题意可知，＝λ⇒λ＝。 (3)将已知条件代入公式，解得λ＝630 nm。 答案　(1)B　(2)　(3)630 8．图示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验中： (1)观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，值得尝试的是________。(填字母) A．旋转测量头 B．增大单缝与双缝间的距离 C．调节拨杆使单缝与双缝平行 (2)要增大观察到的条纹间距，正确的做法是________。(填字母) A．减小单缝与光源间的距离 B．减小单缝与双缝间的距离 C．增大透镜与单缝间的距离 D．增大双缝与测量头间的距离 解析　(1)若粗调后看不到清晰的干涉条纹，看到的是模糊不清的条纹，则最可能的原因是单缝与双缝不平行；要使条纹变得清晰，值得尝试的是调节拨杆使单缝与双缝平行。故选C。 (2)根据Δx＝λ可知要增大条纹间距可以增大双缝到光屏的距离l，减小双缝的间距d。故选D。 答案　(1)C　(2)D $$