2023新教材高考物理二輪專題復(fù)習(xí)專題十八熱學(xué)和光學(xué)實(shí)驗(yàn)教師用書

專題十八熱學(xué)和光學(xué)實(shí)驗(yàn)高頻考點(diǎn)·能力突破考點(diǎn)一熱學(xué)實(shí)驗(yàn)例1某實(shí)驗(yàn)小組用如圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置來探究一定質(zhì)量的氣體發(fā)生等溫變化遵循的規(guī)律．(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是________．A．實(shí)驗(yàn)前應(yīng)將注射器的空氣完全排出B．空氣柱體積變化應(yīng)盡可能地快些C．空氣柱的壓強(qiáng)隨體積的減小而減小D．作出p-1V的圖像可以直觀反映出p與V(2)為了探究氣體在不同溫度時(shí)發(fā)生等溫變化是否遵循相同的規(guī)律，他們進(jìn)行了兩次實(shí)驗(yàn)，得到的p-V圖像如圖乙所示，由圖可知兩次實(shí)驗(yàn)氣體的溫度大小關(guān)系為T1______T2(選填“<”“＝”或“>”)．(3)另一小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的V-1p圖線如圖丙所示，若他們的實(shí)驗(yàn)操作無誤，造成圖線不過原點(diǎn)的原因可能是________________________________________________________________________________________________________.[解題心得]預(yù)測(cè)1[2022·濟(jì)南模擬](1)如圖1所示的四個(gè)圖反映“用油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)中的四個(gè)步驟，將它們按操作先后順序排列應(yīng)是________(用符號(hào)表示)．(2)在該實(shí)驗(yàn)中，油酸酒精溶液的濃度為每1000mL溶液中有1mL油酸．用注射器測(cè)得1mL上述溶液有100滴，把2滴該溶液滴入盛水的淺盤里，畫出油膜的形狀如圖2所示，坐標(biāo)格的正方形大小為20mm×20mm.可以估算出油膜的面積是________m2，2滴油酸溶液中純油酸的體積為____m3，由此估算出油酸分子的直徑是________m(所有結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)．(3)某同學(xué)通過測(cè)量出的數(shù)據(jù)計(jì)算分子直徑時(shí)，發(fā)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果比實(shí)際值偏大，可能是由于________．A．油酸未完全散開B．油酸溶液濃度低于實(shí)際值C．計(jì)算油膜面積時(shí)，將所有不足一格的方格算作一格D．求每滴溶液體積時(shí)，1mL的溶液的滴數(shù)多記了10滴考點(diǎn)二光學(xué)實(shí)驗(yàn)例2在“雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)量光的波長(zhǎng)”的實(shí)驗(yàn)中，請(qǐng)按照題目要求回答下列問題．(1)圖中甲、乙兩圖都是光的條紋形狀示意圖，其中干涉圖樣是________．(2)將下表中的光學(xué)元件放在圖丙所示的光具座上組裝成用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)裝置，并用此裝置測(cè)量紅光的波長(zhǎng)．元件代號(hào)ABCDE元件名稱光屏雙縫白光光源單縫透紅光的濾光片將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光學(xué)元件，由左至右，表示各光學(xué)元件的排列順序應(yīng)為________．(填寫元件代號(hào))(3)已知該裝置中雙縫間距d＝0.50mm，雙縫到光屏的距離L＝0.50m，在光屏上得到的干涉圖樣如圖(a)所示，分劃板在圖中A位置時(shí)游標(biāo)卡尺示數(shù)如圖(b)所示，則其示數(shù)為________mm；在B位置時(shí)游標(biāo)卡尺示數(shù)如圖(c)所示．由以上所測(cè)數(shù)據(jù)可以得出形成此干涉圖樣的單色光的波長(zhǎng)為____m．[解題心得]預(yù)測(cè)2某小組做測(cè)定玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)，所用器材有：玻璃磚、大頭針、刻度尺、圓規(guī)、筆、白紙．(1)下列哪些措施能夠提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確程度____．A.選用兩光學(xué)表面間距大的玻璃磚B.選用兩光學(xué)表面平行的玻璃磚C.選用粗的大頭針完成實(shí)驗(yàn)D.插在玻璃磚同側(cè)的兩枚大頭針間的距離盡量大些(2)該小組用同一套器材完成了四次實(shí)驗(yàn)，記錄的玻璃磚界線和四個(gè)大頭針扎下的孔洞如下圖所示，其中實(shí)驗(yàn)操作正確的是____．(3)該小組選取了操作正確的實(shí)驗(yàn)記錄，在白紙上畫出光線的徑跡，以入射點(diǎn)O為圓心作圓，與入射光線、折射光線分別交于A、B點(diǎn)，再過A、B點(diǎn)作法線NN′的垂線，垂足分別為C、D點(diǎn)，如圖所示，則玻璃的折射率n＝________．(用圖中線段的字母表示)素養(yǎng)培優(yōu)·創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)情境[2020·北京海淀二模]如圖所示，用氣體壓強(qiáng)傳感器探究氣體等溫變化的規(guī)律，操作步驟如下：①在注射器內(nèi)用活塞封閉一定質(zhì)量的氣體，將注射器、壓強(qiáng)傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)逐一連接起來；②緩慢移動(dòng)活塞至某一位置，待示數(shù)穩(wěn)定后記錄此時(shí)注射器內(nèi)封閉氣體的體積V1和由計(jì)算機(jī)顯示的氣體壓強(qiáng)值p1；③重復(fù)上述步驟②，多次測(cè)量并記錄；④根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，作出相應(yīng)圖像，分析得出結(jié)論。(1)在本實(shí)驗(yàn)操作的過程中，需要保持不變的量是氣體的________和________．(2)根據(jù)記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，做出了如圖所示的p-V圖.對(duì)圖線進(jìn)行分析，如果在誤差允許范圍內(nèi)，p1、p2、V1、V2之間滿足關(guān)系式________，就說明一定質(zhì)量的氣體在溫度不變時(shí)，其壓強(qiáng)與體積成反比．圖線在V1、V2之間所圍的面積的物理意義表示________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(3)在不同溫度環(huán)境下，另一位同學(xué)重復(fù)了上述實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理均正確．環(huán)境溫度分別為T1、T2，且T1>T2.在如圖所示的四幅圖中，可能正確反映相關(guān)物理量之間關(guān)系的是________(選填選項(xiàng)前的字母)．(4)在相同溫度環(huán)境下，不同小組的同學(xué)均按正確的實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理的方法完成了實(shí)驗(yàn)，并在相同坐標(biāo)標(biāo)度的情況下畫出了壓強(qiáng)與體積的關(guān)系圖線，如圖所示．對(duì)于兩組的圖線并不相同的結(jié)果，他們請(qǐng)教了老師，老師的解釋是由于他們選取的氣體質(zhì)量不同．若4個(gè)小組所選擇的研究對(duì)象的質(zhì)量分別是m1、m2、m3和m4，則由圖可知它們的大小關(guān)系是m1________m2，m3________m4(選填“大于”或“小于”)．[解題心得]專題十八熱學(xué)和光學(xué)實(shí)驗(yàn)高頻考點(diǎn)·能力突破考點(diǎn)一例1解析：(1)實(shí)驗(yàn)是以注射器內(nèi)的空氣為研究對(duì)象，所以實(shí)驗(yàn)前注射器內(nèi)的空氣不能完全排出，故A錯(cuò)誤；空氣柱的體積變化不能太快，要緩慢移動(dòng)注射器柱塞保證氣體溫度不變，故B錯(cuò)誤；氣體發(fā)生等溫變化，空氣柱的壓強(qiáng)隨體積的減小而增大，故C錯(cuò)誤；p-1V圖像是一條傾斜的直線，作出p-1V的圖像可以直觀反映出p與(2)在p-V圖像中，根據(jù)pVT＝C，即pV＝CT，離坐標(biāo)原點(diǎn)越遠(yuǎn)的等溫線溫度越高，故T1>T2(3)造成圖線不過原點(diǎn)可能的原因是試管中的氣體的體積小于實(shí)際的封閉氣體的體積，結(jié)合實(shí)驗(yàn)的器材可知，實(shí)驗(yàn)時(shí)未考慮注射器前端與橡皮帽連接處的氣體體積．答案：(1)D(2)>(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)未考慮注射器前端與橡皮帽連接處的氣體體積預(yù)測(cè)1解析：(1)“用油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)步驟為配制油酸酒精溶液→測(cè)定一滴油酸酒精溶液的體積→準(zhǔn)備淺水盤→形成油膜→描繪油膜邊緣→測(cè)量油膜面積→計(jì)算分子直徑，因此操作先后順序排列應(yīng)是dacb.(2)由圖示油膜可知，小方格的個(gè)數(shù)為75.油膜的面積S＝75×20mm×20mm＝30000mm2＝0.030m2，2滴油酸溶液含純油酸的體積為V＝2×1100×11000mL＝2.0×10-5mL＝2.0×10-11m3，油酸分子的直徑為d＝VS(3)計(jì)算油酸分子直徑的公式是d＝VS，V是純油酸的體積，S是油膜的面積．油酸未完全散開，S偏小，故得到的分子直徑d將偏大，故A正確；如果測(cè)得油酸溶液濃度低于實(shí)際值，則油酸的實(shí)際體積偏小，則直徑將偏小，故B錯(cuò)誤；計(jì)算油膜面積時(shí)，將所有不足一格的方格算作一格時(shí)，S將偏大，故得到的分子直徑將偏小，故C錯(cuò)誤；求每滴溶液體積時(shí)，1mL的溶液的滴數(shù)多記了10滴，由V1＝1n答案：(1)dacb(2)0.0302.0×10-116.7×10-10(3)A考點(diǎn)二例2解析：(1)圖甲中的條紋間距和寬度相同，是干涉圖樣，圖乙是衍射圖像．(2)光源發(fā)出的白光各種頻率都有，加上E后通過的只有紅光了，變成單色光，加上D和B，就得到兩列頻率相同、步調(diào)一致的相干光，放置光屏，干涉條紋呈現(xiàn)在光屏上，所以順序?yàn)镃EDBA.(3)A位置的示數(shù)為111.10mm，B位置的示數(shù)為115.45mm，圖(a)中A、B之間的距離為115.45mm-111.10mm＝4.35mm，則相鄰兩個(gè)亮條紋的間距為Δx＝4.357mm，根據(jù)公式Δx＝Ldλ，代入數(shù)據(jù)得λ≈6.2×10答案：(1)甲(2)CEDBA(3)111.106.2×10-7預(yù)測(cè)2解析：(1)測(cè)玻璃的折射率關(guān)鍵是根據(jù)入射光線和出射光線確定在玻璃中的傳播光線，因此選用光學(xué)表面間距大的玻璃磚以及使同側(cè)兩枚大頭針的距離大些都有利于提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確程度，減小誤差；兩光學(xué)表面是否平行不影響折射率的測(cè)量，為減小誤差，應(yīng)選用細(xì)長(zhǎng)的大頭針，故選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤．(2)兩光學(xué)表面平行的玻璃磚的入射光線與出射光線平行，在空氣中的入射角大于玻璃中的折射角，畫圖可知正確的圖為D.(3)玻璃的折射率n＝sinisinr，又sini＝ACR，sinr＝BDR答案：(1)AD(2)D(3)AC素養(yǎng)培優(yōu)·創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)情境解析：(1)玻意耳定律：對(duì)一定量的氣體溫度保持不變時(shí)…….因此應(yīng)是質(zhì)量和溫度不變．(2)根據(jù)玻意耳定律可知p1V1＝p2V2，氣體體積由V1變到V2的過程中，氣體對(duì)外界所做的功．(3)由于