专题7 第18讲 光学与热学实验-【红对勾讲与练】2026年高考物理二轮复习讲义

(3)组装光强报警器电路并测试其功能 报警值时，发光二极管并不发光，为使报警器正 图5为利用光敏电阻、发 o+3 V 常工作，应 (选填“增大”或“减小”)可 光二极管、三极管（当b、 LED平A 调电阻R,的阻值，直至发光二极管发光。 e间电压达到一定程度 VT 听课记录 后，三极管被导通)等元 件设计的电路。组装好 o0V 光强报警器后，在测试过 图5 程中发现，当照射到光敏电阻表面的光强达到 嘉馨提示》请完成课时作业23 第18讲 光学与热学实验 知识网络》体系构建 用油膜法估测油酸分子大小一 S 压强传感器 实验仪器 测量类 用双缝于涉测光的波长，△=宁入 双缝干涉仪 实验 测定玻璃的折射率 ·单位圆法 光学、 热学 sin 0 等效替代法 实验 n=sin 02 理想模型法 探究性 探究气体压强与体积的关系 控制变量法 实验 实验方法 图像法 PV=P2V2 累积法 考向探究》素养提升 考向一 光学实验 实验 装置图 实验操作 数据处理 续表 实验 装置图 实验操作 数据处理 (1)画线：画一条 根据△x 线段AO作为入 a 射光线 (1)调对齐：调节-a为 (2)放置：长方形根据折射 用双 光源中心、单缝中第1条与 测量 的玻璃砖放在白定律n 缝干 心、双缝中心在遮第n条条 玻璃 纸上 sin 0 涉测 光筒的中心轴纹的间 的折 (3)插针挡像：P3sin02 量光 S:M 线上 距)，算出 射率 同时挡住P,和求解 的波 (2)加滤光片：通条纹间 Pz的像，P,挡住 长 过目镜观察单色距，根据 P本身和P、 光的干涉条纹 △x= P2的像 求波长 094 红树勾·讲与练·高三二轮物理 [典例1[测量玻璃的折射率](2024·安徽卷)某 介质。此实验初步表明：对于一定频率的光，折 实验小组做“测量玻璃的折射率”及拓展探究 射率与介质材料有关。 实验 心听课记录 (1)为测量玻璃的折射率，按如图甲所示进行实 验，以下表述正确的是 N O a 玻璃 02 N P 甲 「典例2[用双缝干涉测量光的波长](2024·河北 A.用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别 卷节选)某同学通过双缝干涉实验测量单色光 画出直线a和a' 的波长，实验装置如图所示，其中测量头包括毛 B.在玻璃砖一侧插上大头针P1、P2,眼睛在另 玻璃、游标尺、分划板、手轮、目镜等。 一侧透过玻璃砖看两个大头针，使P,把P 光源凸透镜滤光片单缝双缝 遮光筒测量头 挡住，这样就可以确定入射光线和入射点 O1。在眼睛这一侧，插上大头针P3使它把 P1、P2都挡住，再插上大头针P4,使它把 P1、P2、P3都挡住，这样就可以确定出射光 该同学调整好实验装置后，分别用红色、绿色滤 线和出射点O2 光片，对干涉条纹进行测量，并记录第一条和第 C.实验时入射角01应尽量小一些，以减小实验 六条亮纹中心位置对应的游标尺读数，如表 误差 所示： (2)为探究介质折射率与光的频率的关系，分别 用一束红光和一束绿光从同一点入射到空气与 单色光类别 x1/mm x6/mm 玻璃的分界面。保持相同的入射角，根据实验 单色光1 10.60 18.64 结果作出光路图，并标记红光和绿光，如图乙所 单色光2 8.44 18.08 示。此实验初步表明：对于同一种介质，折射率 根据表中数据，判断单色光1为 (选填 与光的频率有关。频率大，折射率 (选 “红光”或“绿光”)。 填“大”或“小”)。 心听课记录 玻璃a 某介质a 红 丙 丁 (3)为探究折射率与介质材料的关系，用同一束 激光分别入射玻璃砖和某透明介质，如图丙、丁 所示。保持相同的入射角α1，测得折射角分别 为a2、a3(a2<a3),则玻璃和该介质的折射率大 小关系为n玻璃 (选填“>”或“<”) 第一部分专题七实验技能及创新 095 考向二 热学实验 实验 装置图 实验操作 数据处理 (1)清洗浅盘 (1)将油膜 (2)配制油酸酒精的形状用 溶液 彩笔画在 用油 (3)算出每滴油酸玻璃板上。 膜法 浮在水面上的 酒精溶液中纯油算出油酸 ①油膜的面积是 cm2; 爽身粉油酸薄膜 酸的体积V。 估测 薄膜的面 ②每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 (4)向浅盘里倒入积S 油酸 m'; 油酸分子 分子 约2cm深的水，(2)根据公 ③按以上实验数据估测出油酸分子的直径是 并将爽身粉均匀 的大 V 式d= m(结果保留两位有效数字)。 水 地撒在水面上 (3)若阿伏加德罗常数为VA,油酸的摩尔质量 (5)用注射器（或算出油酸 为M,油酸的密度为ρ，则下列说法正确的是 滴管)将一滴油酸薄膜的厚 酒精溶液滴在水度d A.1kg油酸所含有分子数为oNA 面上 (1)组装实验器材 区1m浦酸所合有分子数为心 (2)利用注射器选 C.1个油酸分子的质量为 NA 探究 气体 取一段空气柱为(1)作p-V M 表 36M 等温 研究对象，注射器图像 D.油酸分子的直径约为 下端的开口有橡 变化 柱塞 空气柱 胶套 (2)作pV 的规 心听课记录 橡胶套 (3)把柱塞缓慢地 图像 律 向下压或向上拉， 读取数据 典例3[用油膜法估测油酸分子的大小](1)如图 [典例4[探究气体等温变化 甲反映“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中 的规律]某实验小组利用图 压力表 的4个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是 甲所示的装置探究一定质 (用符号表示)。 量的气体等温变化的规律。 柱塞 (1)(多选)在实验操作过程 空气柱 中，为保证温度不变，以下 橡胶套 0 操作正确的是 0 A.用橡胶套堵住注射器的 小孔 甲 B.移动柱塞要缓慢 (2)在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实 C.实验时不要用手握住注射器 验中，将油酸溶于酒精，其浓度为每1000mL D.在注射器柱塞一周涂润滑油 溶液中有0.6mL油酸。用注射器测得1mL (2)在相同温度下，实验小组第 P 上述溶液有75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅 一次密封了质量为m1的气体， 盘里，待水面稳定后，画出油膜的形状。如图乙 第二次密封了质量为m2的气 所示，坐标纸中正方形方格的边长为1cm, 体，完成两次实验后，在同一坐 试求： 标系中分别作出对应的压强与 096 红树勾·讲与练·高三二轮物理 体积倒数的关系图线如图乙所示，则根据p 1 220Pa) 图像，可判断在等温情况下，一定质量的气体压 200 强与体积成 (选填“正比”或“反比”)关 180 系；m1 (选填“>”或“<”)m2。 160 140 心听课记录 120 100出 5060708090100 103mL- 乙 回答下列问题： (1)在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线 典例5[用传感器探究气体等温变化的规律] 为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定 (2023·山东卷)利用图甲所示实验装置可探究 质量的气体 等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻 A.p与V成正比 B.p与成正比 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 (2)若气体被压缩到V=10.0mL,由图乙可读 感器相连。活塞上端固定一托盘，托盘中放人 出封闭气体压强为 Pa(结果保留三位 砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强卫和 有效数字)。 体积V(等于注射器示数V。与塑料管容积△V (3)某组同学进行实验时，一同学在记录数据时 之和)。逐次增加砝码质量，采集多组数据并作 漏掉了△V,则在计算pV乘积时，他的计算结 出拟合曲线如图乙所示。 果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的 几五 绝对值会随p的增大而 (选填“增大” 或“减小”)。 接计算机 心听课记录 压强传感器 甲 温馨提示》请完成课时作业24 第一部分专题七实验技能及创新 097(2)图像如图所示。 ↑UV 3.00 2.00 1.00 A 00.100.200.300.400.500.60 (3)根据闭合电路欧姆定律有U= E1一I(R。十r),结合图线可得E1= 2.90V,R。+,= 2.90 2,解得r= 0.56 2.182。 (4)将电压表和电源等效为新的电源， 故此时根据图像得到的电动势和内阻 为等效电源的电动势和内阻，等效电 E兵 源的电动势为E=,十R。十R Rv 故E测<E;将R。等效为电源的内 阻，可得等效新电源的内阻为测= (r年+Ra)Rv r年十R。十Rv Ro 典例6(1)A (2) (3) n-1 解析：(1)为了保护电路，闭合开关前， 金属夹置于电阻丝的最大阻值处，由 图可知，应该置于A端。 (2)对于电路图(a),根据闭合电路欧 姆定律有U=E一Ir, 设金属丝的电阻率为P,横截面积 为S,结合欧姆定律和电阻定律 U L RR- 联立可得U=E US oL 整理可得 1 对于电路图(b),根据闭合电路欧姆定 律有U=E一I(r十R。), 结合欧姆定律和电阻定律 1-gR=p5, 11,S(r+R。)1 联立后整理 E Eo L 1 可知图线的纵轴截距b= E 解得E=1 (3)由题意可知k1 S(r+R。) Eo Ep =,联立解得r= Ro 又 k n-19 考向四 电学其他实验 典例7(1)B(2)a→b 5.2 解析：(1)闭合开关S2,S接1后，电路 中的电流瞬间达到最大值，然后电源 给电容器充电，电压表的示数逐渐增 大，电路中的电流逐渐减小，当电压表 示数稳定后，电路中的电流减为0，即 电流表的示数先增大，后逐渐减小为 0,故B正确。 (2)闭合开关S2,S接1时，电源正极 与电容器上极板相连，则电容器上极 板带正电，因此S,接2时电容器放电 过程通过R的电流方向为a·b。根 2362因闪·讲与练·高三二轮物理 据I-t图像与坐标轴围成图形的面积 表示电荷量可知，02$过程电容器 放出的电荷量Q,与2s后至放电结束 过程电容器放出的电荷量Q?之比为 8:7,根据电容的定义式可知，Q1= C△U1,Q2=C△U2,由电路图可知 △U1=U。一IR,△U2=IR,代入数据解 得R=5.2k2。 典例8(1)向上拔出(2)BC 解析：(1)由题图可知，电流表指针左 偏，则感应电流从“一”接线柱流入，感 应电流在线圈内产生的磁场方向向 下，根据楞次定律可知，与磁铁在线圈 位置产生的磁场方向相同，可知穿过 线圈的磁通量减小，根据楞次定律可 知，此时磁铁的运动状态是向上拔出。 (2)磁铁静止，向上移动线圈，则产生 的感应电流不一定增加，指针偏角不 一定会增大，A错误；增大(1)中磁铁 的速度，产生的感应电动势会增加，指 针偏角会增大，B正确；减小电流表的 量程，即将导线从接线柱G)移接到 G。,电流表指针偏角变大，C正确：将 一个未与电路相接的闭合线圈套在线 圈外，线圈中的感应电流不变，电流表 指针偏角不变，D错误。 典例9(1)B(2)变大(3)乙(4)BC 解析：(1)由题图可知，A为直流接法， B为交流接法，而要深究变压器的原 理则必须使用交变电压，只有变化的 电流才能产生变化的磁场，故选B。 (2)将线圈直接接入交流电源，则线圈 中就会产生周期性变化的磁场，而将 另一接了电压表的线圈逐渐靠近接入 电源中的线圈时，接了电压表的线圈 中的磁通量就会发生变化，根据法拉 第电磁感应定律E= △中 =nS AB △ t 知，越靠近通电线圈，接了电压表的线 圈所处的磁场就越强，产生的感应电 动势就越大，因此可知电压表的读数 将变大。 (3)根据变压器原、副线圈电压与匝数 U ni 的关系U2 12 ,可得U2 U2,则可 知，在原、副线圈匝数比一定的情况 下，副线圈中的电压与原线圈中的电 压成正比，图像为过原，点的一条倾斜 直线：而当原线圈的匝数以及原线閎 中的电压一定时，则副线圈中的电压 与副线圈的匝数成正比，图像为过原 ,点的一条倾斜直线：若原线圈中的电 压与副线圈的匝数一定时，副线圈中 的电压与原线圈的匝数成反比，即副 线圈中的电压与原线圈匝数倒数的图 像为一条过原点的倾斜直线。因此实 验结果有误的为乙。 (4)由表中数据可知，原、副线圈的匝 数比小于原、副线圈中的电压之比，即 有电能的损失。变压器不会改变电压 的频率，故A错误；根据电流的热效应 可知，当有电流通过线圈时，线圈会发 热，从而造成电能的损失，俗称铜损， 故B正确；铁芯在交变磁场中会产生 涡流，根据电流的热效应可知铁芯会 发热，从而造成电能的损失，俗称铁 损，故C正确：因为铁芯对磁场的约束 不严密，所以穿过副线圈的磁通量一 定小于穿过原线圈的磁通量，即磁通 量有损失，俗称磁损，故D错误。 考向五电学创新实验 典例10(1)负极(2)①AA C(或 D)②减小(3)增大 解析：(1)根据电阻表结构，使用时电 阻表黑表笔接内部电源正极，故当黑 表笔接M端时，电阻无穷大，说明二 极管反向截止即M端为二极管的 负极。 (2)①题千要求电压表、电流表读数从 零开始，所以滑动变阻器采用分压式 接法连接电路，故L1、L:接滑动变阻 器A接线柱，L?必须接在金属杆两端 接线柱任意一个，即C或D。②由图 像可知，随光照强度增加，I一U图像 斜率增大，所以电阻减小。 (3)三极管未导通时，R。与R1串联。 随着光强增强，R。电阻减小，此时三 极管仍未导通，说明R,分压小，故需 要增大R,。 第18讲光学与热学实验 》考向探究·素养提升《 考向一光学实验 典例1(1)B(2)大 (3)> 解析：(1)在白纸上画出一条直线a作 为界面，把长方体玻璃砖放在白纸上， 使它的一个长边与a对齐，用直尺或 者三角板轻靠在玻璃砖的另一长边， 按住直尺或三角板不动，将玻璃砖取 下，画出直线a'代表玻璃砖的另一边， 而不能用笔在白纸上沿着玻璃砖上边 和下边分别画出直线a和a',故A错 误；在玻璃砖一侧插上大头针P1、P2, 眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头 针，使P2把P,挡住，这样就可以确定 入射光线和入射点O1,在眼睛这一 侧，插上大头针P3,使它把P1、P2都 挡住，再插上大头 P,使它把P1 P2、P3都挡住，这样就可以确定出射 光线和出射点O2,故B正确；实验时 入射角日1应尽量大一些，但也不能太 大（接近90°），以减小实验误差，故C 错误。 (2)由题图乙可知，入射角相同，绿光 的折射角小于红光的折射角，根据光 sin a 的折射定律n= sin B ,可知绿光的折 射率大于红光的折射率，又因为绿光 的频率大于红光的频率，所以颜率大， 折射率大。 (3)根据折射定律可知，玻璃的折射率 sina,透明介质的折射率为 sin a2 sin a1 1介质 ,其中a2<a3,所以 sin a3 n破璃>n介质。 典例2绿光 解析：设第一条和第六条亮纹的中心 间距为工，则相邻两条亮纹之间的距 离=专，又根据双缝千涉条纹间距 公式A女入，则入=孔，由题表中数据 5L 可知x单色先1=18.64mm一10.60mm= 8.04 mm<x单色光2=18.08 mm- 8.44mm=9.64mm,同一实验装置d 和L一定，则入1<入2，又绿光波长小于 红光波长，则单色光1为绿光。 考向二热学实验 典例3(1)bcad(2)①1.35×10 ②8.0×10-12③5.9×10-10 (3)B 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中纯油酸 的体积→准备浅盘→形成油膜→描绘 油膜形状测量油膜面积·计算分子 直径。因此操作先后顺序排列应是 bcad. (2)①题图中油膜大约有135个小方格， 则油膜的面积为S=135×12cm2= 135cm2=1.35×102cm2, ②每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的 0.6 1×10-6 体积为V。= 1000 75 m 8.0×10-12m3 ③油酸分子的直径为d= V。 8×10-12 135×10-4 m≈5.9×10-10m。 (3)1kg油酸所含有分子数为n= 1 NA N=M故A错误1m油酸 含有分子数为n= MNA-ON ,故B 0 正确；1个油酸分子的质量为。 ,故C错误：设油酸分子的直径为 NA 6M ,故D错误。 典例4(1)BC (2)反比≥ 解析：(1)橡胶套的作用是密封注射器 内的气体，A错误；为了保持封闭气体 的温度不 变，实验中采取的主要措施 是缓慢 动柱塞，避免做功导致温度 变化，不 手握住注射器封闭气体部 分，避免传热导致温度变化，B、C正 确；为了保持封闭气体的质量不变，实 验中采取的主要措施是用润滑油涂柱 塞，D错误。 (2)根据p图像知，压强p与体积 的倒数 成正比，即压强力与体积 成反比。当体积相同时，质量为m1的 气体压强大于质量为m?的气体压强， 说明温度一定时，质量为1的气体的 分子数大于质量为m?的气体分子数， 则m1>m2。 典例5(1)B(2)2.04×10 (3)增大 解析：(1)由题图乙知在等温情况下，p 与成正比，B正确，A错误 2、 =10.0mL =100×10-3mL1, 由题图乙知封闭气体的压强为p 2.04×105Pa。 (3)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为 p△V,p增大，p△V增大。 第二部分 方法突破 第1讲用好“12技”， 巧解、快解选择题 典例1C导体棒匀速转动如图所示， 设速度为U,设导体棒从A到C过程 中，棒转过的角度为0，则导体棒垂直 磁感线方向的分速度为v1=vc0s0, 根据u=BLv1可知C正确。 A B 棒O-P CA 典例2C取k=1,则说明物体运动过 程中所受空气阻力为0，即物体做竖直 上抛运动。将k=1依次代入四式，只 有C项经历的时间等于2”（竖直上抛 g 运动回到抛出点所用的时间)，C正确。 典例3A应用极限思维法，当x=0 时，P点与O,点重合，磁感应强度大小 Bp=· 2 R,故A正确。 典例4B将足球发射到水平击中球门 横梁，看成逆向的平抛运动，根据平抛 运动规律有h=2gt,工=0，，解得 巴，三x货，由于两次的水平位移不 相等，高度相等，所以两次的水平分速 度不相等，即两次击中横梁的速度不 1 相同，故A错误；根据h=2g1,由于 两次足球在空中运动的高度相等，所 以两次足球在空中的运动时间相等， 再根据△v=g,则足球两次运动的速 度变化量相同，故B正确，D错误；足 球发射的初速度大小为=√十， 由于两次高度相等，所以两次足球发 射的初速度竖直分量相等，由于从B 位置发射的足球水平位移较小，则从 B位置发射的足球水平分速度较小， 从B位置发射的足球初速度较小，故 C错误。 典例5CD柱形喷泉中水珠的运动可 视为竖直上抛运动，根据v2=2gh,解 得=20m/s,故A错误；根据h= 281,解得1=2s,则水珠在空中运 动的时间为4s,故B错误；由对称性 可知，水珠在上升过程中经过某段位 移所用时间与下落过程经过该段位移 所用时间相等，故C正确：喷嘴的出水 量为0.5m/s,则空中水的体积为 V=0.5×4m3=2m3,故D正确。 典例6A设升图 压变压器原、副 线圈两端的电压 nR 分别为U1、U2, 原、副线圈的匝 机 数分别为1、 升压变压器 U1=1=,得U2= n2,则由U2n2 ,设负 载电阻为R,降压变压器原、副线圈匝 数比为。（保持不变），根据等效电阻 法，如图所示，等效电阻为。R,则电 食的功李为P=(,）广 ·r,则当调节升压变 压器原、副线圈匝数比为0.1时，电 阻r的功率变为100P,A正确，B错 误；设通过电阻r的电流为I,因为是 理想变压器，故对负载的输电效率为 I2noR naR 7=2(nR+r) nR+,可得？和 电流无关，即和电压无关，保持不变， C、D错误。 典例7B以向B板运动方向为正方 向，分别作出从0、 TT 时刻释放粒 4、2 子的速度一时间图像，如图所示，则由 图限可看出，苏0<1，<{友< ,<T成T<,<g,框子在一个同 期内正向位移大，即最终打到B板；若 号<1，<T,短子在一个用期内角向 2 位移大，最终打到A板，故B正确。 典例8D由左手定则可知，通电导线 受到的安培力垂直于斜面向下，故磁 铁受到通电导线的力垂直于斜面向 上，故A错误；若增大通电导线的电 流，则磁铁对斜面的压力减小，如果磁 铁仍然静止，则摩擦力不变，如果磁铁 向下运动，则摩擦力减小，故B错误； 若撤去通 线，磁铁对斜面的压力 更大，磁铁不会沿斜面向下运动，故C 错误；若通电导线沿磁铁的中垂线远 离磁铁，磁铁对斜面的压力增大，但是 受到的摩擦力不变，故D正确。 典例9C设小球落到斜面上时，速度 方向与水平方向的夹角为”，则 tanp=2tan0,可知落到斜面上时，速 度方向与初速度大小无关，只与斜面 的倾角有关，因此无论1、？大小如 何，均有a1=a2,故C正确。 典例10AB本题的突破口是类比重 力场中斜抛运动的模型分析带电体的 运动。斜抛运动的物体所受合力的方 向竖直向下，类比可知油滴所受合力 方向竖直向上，从P到Q静电力做正 功，电势能减小，合力做正功，动能增 大，B正确，C错误：油滴带负电，电势 能大的位置电势低，A正确；油滴所受 合力为恒力，在P、Q两点的加速度大 小相等，D错误。 典例11C根据Q=It可知，图线与 时间轴围成的面积表示电荷量。根据 横轴与纵轴的数据可知，一个格子代 表的电荷量为8×105C,由大于半格 算一格、小于半格舍去可得图像所包 含的格子个数约为38个，所以释放的 电荷量约为Q=8×10-5C×38 = 3.04×10-3C,故C正确。 参考答案 237