專題21熱學(xué)和光學(xué)實(shí)驗(yàn)（講義）-

專題19熱學(xué)和光學(xué)實(shí)驗(yàn)01專題網(wǎng)絡(luò)·思維腦圖02考情分析·解密高考03高頻考點(diǎn)·以考定法04核心素養(yǎng)·難點(diǎn)突破05創(chuàng)新好題·輕松練考點(diǎn)內(nèi)容學(xué)習(xí)目標(biāo)測(cè)量玻璃折射率1.進(jìn)一步了解折射率的含義，并會(huì)測(cè)量折射率；2.進(jìn)一步掌握光的干涉，并會(huì)判斷雙縫干涉亮暗條紋，并會(huì)利用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)；3.了解油膜法測(cè)量分子大小原理，會(huì)通過(guò)實(shí)驗(yàn)估測(cè)分子的大小，體會(huì)建立模型和估測(cè)方法在研究物理問(wèn)題中的應(yīng)用；4.進(jìn)一步掌握理想氣體狀態(tài)方程，會(huì)測(cè)量氣體的壓強(qiáng)與體積，能作出氣體的p－V圖像、p－eq\f(1,V)圖像，并通過(guò)圖像得出等溫情況下p、V的關(guān)系用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)用油膜法估測(cè)油酸分子的大小探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系測(cè)量玻璃的折射率1．實(shí)驗(yàn)原理：如圖所示，當(dāng)光線AO以一定的入射角θ1透過(guò)一塊兩面平行的玻璃磚時(shí)，通過(guò)插針?lè)ㄕ页龈肷涔饩€AO對(duì)應(yīng)的出射光線O′B，從而畫(huà)出光從空氣射入玻璃后的折射光線OO′，求出折射角θ2，再根據(jù)n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)或n＝eq\f(PN,QN′)計(jì)算出玻璃的折射率．2．實(shí)驗(yàn)器材:木板、白紙、玻璃磚、大頭針、圖釘、量角器、三角板、鉛筆．3．實(shí)驗(yàn)步驟用圖釘把白紙固定在木板上．在白紙上畫(huà)一條直線aa′，并取aa′上的一點(diǎn)O為入射點(diǎn)，作過(guò)O點(diǎn)的法線MM′.畫(huà)出線段AO作為入射光線，并在AO上插上P1、P2兩根大頭針．在白紙上放上玻璃磚，使玻璃磚的一條長(zhǎng)邊與直線aa′對(duì)齊，并畫(huà)出另一條長(zhǎng)邊的對(duì)齊線bb′.眼睛在bb′的一側(cè)透過(guò)玻璃磚觀察兩個(gè)大頭針并調(diào)整視線方向，使P1的像被P2的像擋住，然后在眼睛這一側(cè)插上大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像，再插上P4，使P4擋住P1、P2的像和P3.移去玻璃磚，拔去大頭針，由大頭針P3、P4的針孔位置確定出射光線O′B及出射點(diǎn)O′，連接O、O′得到線段OO′.用量角器測(cè)量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sinθ1和sinθ2.改變?nèi)肷浣牵貜?fù)實(shí)驗(yàn)．4．?dāng)?shù)據(jù)分析計(jì)算法：用量角器測(cè)量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sinθ1和sinθ2.算出不同入射角時(shí)的eq\f(sinθ1,sinθ2)，并取平均值．圖像法：改變不同的入射角θ1，測(cè)出不同的折射角θ2，作sinθ1－sinθ2的圖像，由n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)可知圖像應(yīng)是過(guò)原點(diǎn)的直線，如圖所示，其斜率為折射率．“單位圓”法：以入射點(diǎn)O為圓心，以一定的長(zhǎng)度R為半徑畫(huà)圓，如圖所示，sinθ1＝eq\f(EH,OE)，sinθ2＝eq\f(E′H′,OE′)，OE＝OE′＝R，則n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(EH,E′H′).只要用刻度尺量出EH、E′H′的長(zhǎng)度就可以求出n.5．注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)盡可能將大頭針豎直插在紙上，且P1和P2之間、P3和P4之間、P2與O、P3與O′之間距離要稍大一些．入射角θ1不宜太大(接近90°)，也不宜太小(接近0°)．操作時(shí)手不能觸摸玻璃磚的光潔光學(xué)面，也不能把玻璃磚界面當(dāng)尺子畫(huà)界線．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，玻璃磚與白紙的相對(duì)位置不能改變．玻璃磚應(yīng)選用寬度較大的，宜在5cm以上，若寬度太小，則測(cè)量誤差較大．用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)1．實(shí)驗(yàn)原理：?jiǎn)紊馔ㄟ^(guò)單縫后，經(jīng)雙縫產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣，圖樣中相鄰兩條亮(暗)條紋間距Δx與雙縫間距d、雙縫到屏的距離l、單色光波長(zhǎng)λ之間滿足λ＝eq\f(d,l)Δx.2．實(shí)驗(yàn)步驟(1)觀察雙縫干涉圖樣①將光源、遮光筒、毛玻璃依次安放在光具座上，如圖所示．②接好光源，打開(kāi)開(kāi)關(guān)，使燈絲正常發(fā)光．③調(diào)節(jié)各器件的高度和角度，使光源燈絲發(fā)出的光能沿遮光筒軸線到達(dá)光屏．④安裝單縫和雙縫，盡量使縫的中點(diǎn)位于遮光筒的軸線上，使單縫與雙縫平行，二者間距約為5～10cm.⑤在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋．(2)測(cè)量單色光的波長(zhǎng)①安裝測(cè)量頭，調(diào)節(jié)至可清晰觀察到干涉條紋．②使分劃板中心刻線對(duì)齊某條亮條紋的中心，記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)a1，將該條紋記為第1條亮條紋；轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板中心刻線移動(dòng)至第n條亮條紋的中心，記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)an.③用刻度尺測(cè)量雙縫與光屏間距離l(d是已知的)．④改變雙縫間的距離d，雙縫到屏的距離l，重復(fù)測(cè)量．3．?dāng)?shù)據(jù)分析：1）條紋間距Δx＝eq\f(an－a1,n－1).2)波長(zhǎng)λ＝eq\f(d,l)Δx.3)計(jì)算多組數(shù)據(jù)，求λ的平均值．4．注意事項(xiàng)安裝時(shí)，注意使光源、透鏡、濾光片、單縫、雙縫的中心均在遮光筒的中心軸線上，并使單縫、雙縫平行且間距適當(dāng)．光源燈絲最好為線狀燈絲，并與單縫平行且靠近．調(diào)節(jié)的基本依據(jù)：照在光屏上的光很弱，主要原因是燈絲與單縫、雙縫，測(cè)量頭與遮光筒不共軸；干涉條紋不清晰，一般原因是單縫與雙縫不平行．用油膜法估測(cè)油酸分子的大小1．實(shí)驗(yàn)原理:實(shí)驗(yàn)采用使油酸在水面上形成一層單分子油膜的方法估測(cè)分子的大?。?dāng)把一滴用酒精稀釋過(guò)的油酸滴在水面上時(shí)，油酸就在水面上散開(kāi)，其中的酒精溶于水，并很快揮發(fā)，在水面上形成如圖甲所示形狀的一層純油酸薄膜．如果算出一定體積的油酸在水面上形成的單分子油膜的面積，即可算出油酸分子的大?。肰表示一滴油酸酒精溶液中所含純油酸的體積，用S表示單分子油膜的面積，用d表示油酸分子的直徑，如圖乙所示，則d＝eq\f(V,S).2．實(shí)驗(yàn)器材:盛水淺盤、注射器(或滴管)、容量瓶、坐標(biāo)紙、玻璃板、爽身粉、量筒、彩筆等．3．實(shí)驗(yàn)過(guò)程配制油酸酒精溶液，取純油酸1mL，注入500mL的容量瓶中，然后向容量瓶?jī)?nèi)注入酒精，直到液面到達(dá)500mL刻度線為止．用注射器(或滴管)將油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并記下量筒內(nèi)增加一定體積Vn時(shí)的滴數(shù)n，算出每滴油酸酒精溶液的體積V0.向淺盤里倒入約2cm深的水，并將爽身粉均勻地撒在水面上．用注射器(或滴管)將一滴油酸酒精溶液滴在水面上．待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，并將油酸膜的形狀用彩筆畫(huà)在玻璃板上．將畫(huà)有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，算出油酸薄膜的面積S(求面積時(shí)以坐標(biāo)紙上邊長(zhǎng)為1cm的正方形為單位計(jì)算輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)，不足半個(gè)的舍去，多于半個(gè)的算一個(gè))．根據(jù)油酸酒精溶液的配制比例，算出一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V，并代入公式d＝eq\f(V,S)，算出油酸薄膜的厚度d.重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)步驟，多測(cè)幾次油酸薄膜的厚度，并求平均值，即為油酸分子直徑的大?。骄康葴厍闆r下一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系1．實(shí)驗(yàn)器材：注射器、橡膠套、壓力表等(如圖所示)．2．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取空氣柱的壓強(qiáng)p可以從儀器上方的壓力表讀出，空氣柱的長(zhǎng)度l可以在玻璃管側(cè)的刻度尺上讀出，空氣柱的長(zhǎng)度l與橫截面積S的乘積就是它的體積V.把柱塞緩慢地向下壓或向上拉，讀出空氣柱的長(zhǎng)度與壓強(qiáng)的幾組數(shù)據(jù)．3．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理在等溫過(guò)程中，氣體的壓強(qiáng)和體積的關(guān)系在p－V圖像中呈現(xiàn)為雙曲線的一支，如圖甲所示．處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，要通過(guò)變換，即畫(huà)p－eq\f(1,V)圖像，把雙曲線變?yōu)橹本€，說(shuō)明p和V成反比，如圖乙所示．這是科學(xué)研究中常用的數(shù)據(jù)處理的方法，因?yàn)橐淮魏瘮?shù)反映的物理規(guī)律比較直接，容易得出相關(guān)的對(duì)實(shí)驗(yàn)研究有用的參數(shù)．4．實(shí)驗(yàn)結(jié)論一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)p與體積V成反比，所以p－V圖線是雙曲線的一支，但不同溫度下的圖線是不同的．如圖是一定質(zhì)量的氣體分別在T1、T2溫度下等溫變化的p－V圖線，其中溫度較高的是T2.5．注意事項(xiàng)本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用控制變量法，探究在氣體質(zhì)量和溫度不變的情況下(即等溫過(guò)程)，氣體的壓強(qiáng)和體積的關(guān)系．為保證等溫變化，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不要用手握住注射器有氣體的部位．同時(shí)，改變體積過(guò)程應(yīng)緩慢，以免影響密閉氣體的溫度．為保證氣體密閉，應(yīng)在活塞與注射器內(nèi)壁間涂上潤(rùn)滑油，注射器內(nèi)、外氣體的壓強(qiáng)差不宜過(guò)大．考向一：測(cè)量玻璃折射率【探究重點(diǎn)】1．實(shí)驗(yàn)中，玻璃磚在紙上的位置不可移動(dòng)．2．不能用手觸摸玻璃磚光潔的光學(xué)面，更不能把玻璃磚當(dāng)尺子用．3．大頭針應(yīng)豎直插在白紙上，且玻璃磚每一側(cè)兩枚大頭針P1與P2間、P3與P4間的距離應(yīng)適當(dāng)大些，以減小確定光路方向時(shí)造成的誤差．4．實(shí)驗(yàn)中入射角不宜過(guò)小或過(guò)大，否則會(huì)使測(cè)量誤差增大．【高考解密】(2023·海南·統(tǒng)考高考真題)用激光測(cè)玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)中，玻璃磚與屏P平行放置，從另一側(cè)用激光筆以一定角度照射，此時(shí)在屏上的S1處有激光點(diǎn)，移走玻璃磚，光點(diǎn)移到S2處，回答下列問(wèn)題：(1)請(qǐng)畫(huà)出激光束經(jīng)玻璃折射后完整的光路圖_________；(2)已經(jīng)測(cè)出AB=l1，OA=l2，S1S2=l3，則折射率n=_________(用l1、l2、l3表示)；(3)若改用寬ab更小的玻璃磚做實(shí)驗(yàn)，則S1S2間的距離會(huì)_________(填“變大”，“變小”或“不變”)?！敬鸢浮?/p>

變小【詳解】(1)[1]根據(jù)題意畫(huà)出光路圖如下圖所示(2)設(shè)光線入射角為θ、折射角為α，則在C點(diǎn)根據(jù)折射定律有nsinθ=sinα由于射入玻璃磚的入射角是射出玻璃磚的折射角，則S1S2=CB根據(jù)幾何關(guān)系可知聯(lián)立解得(3)[3]若改用寬ab更小的玻璃磚做實(shí)驗(yàn)，則畫(huà)出光路圖如下可看出S1S2間的距離變小?！究枷蝾A(yù)測(cè)】（2024·云南大理·云南省下關(guān)第一中學(xué)校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè)）同學(xué)們用“插針?lè)ā睖y(cè)玻璃的折射率，如圖甲所示。（1）下列說(shuō)法正確的是。A．實(shí)驗(yàn)中，可以將玻璃磚界面當(dāng)尺子畫(huà)界線B．為了減小作圖誤差，大頭針、和、之間的距離應(yīng)適當(dāng)大些C．測(cè)梯形玻璃磚、三角形玻璃磚和半圓形玻璃磚的折射率均可用“插針?lè)ā盌．若光線的入射角較大，有可能在面發(fā)生全反射，所以在一側(cè)就看不到、的像（2）一位同學(xué)為了避免筆尖觸劃玻璃磚的折射面，畫(huà)出的比實(shí)際向外側(cè)平移了一些（如圖乙所示），其他操作均正確無(wú)誤，并仍以和為折射面畫(huà)出了光路圖，這樣測(cè)出的折射率將（填“偏大”、“偏小”或“不變”）。（3）一位同學(xué)手頭有圓規(guī)和刻度尺但沒(méi)有量角器，在完成了光路圖以后，以O(shè)點(diǎn)為圓心，OA為半徑畫(huà)圓，交延長(zhǎng)線于C點(diǎn)，過(guò)A點(diǎn)和C點(diǎn)作垂直法線的直線，與法線的交點(diǎn)分別為B點(diǎn)和D點(diǎn)，如圖丙所示。用刻度尺測(cè)得AB的長(zhǎng)度為x1，CD的長(zhǎng)度為x2，則玻璃磚的折射率（用測(cè)量的字母表示）。【答案】BC偏小【詳解】（1）[1]A．實(shí)驗(yàn)中，不能將玻璃磚界面當(dāng)尺子畫(huà)界線，故A錯(cuò)誤；B．大頭針和及和之間的距離適當(dāng)大些時(shí)，引起的角度誤差會(huì)減小，故B正確；C．只要操作正確，任何形狀的玻璃磚均可用“插針?lè)ā睖y(cè)量折射率，故C正確；D．由幾何知識(shí)可知，光線在上表面的折射角等于在下表面的入射角，根據(jù)光路可逆原理可知，光線一定會(huì)從下表面射出，折射光線不會(huì)在玻璃磚的下表面發(fā)生全反射，故D錯(cuò)誤。（2）[2]如圖所示作圖得到的光路圖和實(shí)際光路圖相比，入射角沒(méi)有變化，折射角的測(cè)量值偏大，由知折射率偏小。（3）[3]由幾何關(guān)系可知，則玻璃磚的折射率為考向二：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)【探究重點(diǎn)】屏上某處出現(xiàn)亮、暗條紋的條件亮條紋的條件：屏上某點(diǎn)P到兩條縫S1和S2的路程差正好是波長(zhǎng)的整數(shù)倍或半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍．即：|PS1－PS2|＝kλ＝2k·eq\f(λ,2)(k＝0,1,2,3，…)k＝0時(shí)，PS1＝PS2，此時(shí)P點(diǎn)位于光屏上的O處，為亮條紋，此處的條紋叫中央亮條紋或零級(jí)亮條紋，k為亮條紋的級(jí)次．暗條紋的條件：屏上某點(diǎn)P到兩條縫S1和S2的路程差正好是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，即：|PS1－PS2|＝(2k－1)·eq\f(λ,2)(k＝1,2,3，…)k為暗條紋的級(jí)次，從第1級(jí)暗條紋開(kāi)始向兩側(cè)展開(kāi)．干涉條紋和光的波長(zhǎng)之間的關(guān)系若設(shè)雙縫間距為d，雙縫到屏的距離為l，光的波長(zhǎng)為λ，則雙縫干涉中相鄰兩個(gè)亮條紋或暗條紋的中心間距為Δx＝eq\f(l,d)λ.用不同顏色的光進(jìn)行干涉實(shí)驗(yàn)，條紋間距不同，紅光條紋間距最大、黃光條紋間距比紅光小，用藍(lán)光時(shí)更?。缮鎴D樣單色光的干涉圖樣：干涉條紋是等間距的明暗相間的條紋．白光的干涉圖樣：中央條紋是白色的，兩側(cè)干涉條紋是彩色條紋．【高考解密】(2022·海南·高考真題)在用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)中，如圖所示，則：①a、b分別是()A．單縫和雙縫

B．雙縫和單縫

C．單縫和單縫

D．雙縫和雙縫②如果雙縫間距是d，雙縫到毛玻璃的距離是L，第一條亮紋到第六條亮紋間距是x，則光的波長(zhǎng)是__________。(用x、d、L表示)【答案】A【詳解】①[1]由雙縫干涉原理可知，先用濾光片得到單色光，然用單縫得到細(xì)長(zhǎng)的光源，最后用雙縫得到兩束相干光，故a、b分別單縫和雙縫。故選A。②[2]第一條亮紋到第六條亮紋間距是x，則相鄰亮條紋間距為根據(jù)可得光的波長(zhǎng)是【考向預(yù)測(cè)】(2023·浙江省鎮(zhèn)海中學(xué)模擬)(1)如圖所示，小王同學(xué)做在“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)目鏡中干涉條紋與分劃板中心刻線始終有一定的角度，下列哪個(gè)操作可以使得分劃板中心刻線與干涉條紋平行________．A．僅撥動(dòng)撥桿B．僅旋轉(zhuǎn)單縫C．僅前后移動(dòng)凸透鏡D．僅旋轉(zhuǎn)毛玻璃處的測(cè)量頭(2)小王同學(xué)將分劃板中心刻線與干涉條紋調(diào)平行后，將測(cè)量頭的分劃板中心刻線與某條亮條紋中心對(duì)齊，將該亮條紋定為第1條亮條紋，此時(shí)手輪上的示數(shù)如圖所示，手輪上的示數(shù)是________mm.【答案】(1)D(2)50.15【解析】(1)若要使得分劃板中心刻線與干涉條紋平行，則僅旋轉(zhuǎn)毛玻璃處的測(cè)量頭即可，故選D.(2)手輪上的示數(shù)是50mm＋0.05mm×3＝50.15mm.考向三：用油膜法估測(cè)油酸分子的大小【探究重點(diǎn)】油酸酒精溶液配制好后不要長(zhǎng)時(shí)間放置，以免濃度改變，造成較大的實(shí)驗(yàn)誤差．2．實(shí)驗(yàn)前應(yīng)注意檢查淺盤是否干凈，爽身粉(或細(xì)石膏粉)應(yīng)均勻撒在水面上．3．向水面滴油酸酒精溶液時(shí)，應(yīng)靠近水面，不能離水面太高，否則油膜難以形成．4．待測(cè)油酸薄膜擴(kuò)散后又會(huì)收縮，要在油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后再描輪廓．5．計(jì)算輪廓范圍內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)，不足半個(gè)的舍去，多于半個(gè)的算一個(gè)．【高考解密】（2020·上?！そy(tǒng)考高考真題）在油膜實(shí)驗(yàn)中，均勻撒痱子粉有利于形成，便于記錄數(shù)據(jù)。將一滴體積為V的油酸酒精溶液滴入水中油膜充分散開(kāi)后面積為S，溶液的濃度為n，估算該油酸分子的直徑為?！敬鸢浮坑退岱肿訉釉谒羞吔缜逦妮喞驹斀狻縖1][2]在油膜實(shí)驗(yàn)中，均勻撒痱子粉有利于形成油酸分子層在水中邊界清晰的輪廓，便于記錄油酸分子層的面積。純油酸的體積油酸分子直徑【考向預(yù)測(cè)】（2024·福建寧德·福建省寧德第一中學(xué)?？家荒＃┰诠罍y(cè)油酸分子大小的實(shí)驗(yàn)中，具體操作如下：①取油酸1.0mL注入2500mL的容量瓶?jī)?nèi)，然后向瓶中加入酒精，直到液面達(dá)到2500mL的刻度為止，搖動(dòng)瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液；②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，記錄滴入的滴數(shù)，直到達(dá)到1.0mL為止，恰好共滴了100滴；③在邊長(zhǎng)約40cm的淺水盤內(nèi)注入約2cm深的水，將細(xì)爽身粉均勻地撒在水面上，再用滴管吸取油酸的酒精溶液，輕輕地向水面滴一滴溶液，酒精揮發(fā)后，油酸在水面上盡可能地散開(kāi)，形成一層油膜，膜上沒(méi)有爽身粉，可以清楚地看出油膜輪廓；④待油膜形狀穩(wěn)定后，將事先準(zhǔn)備好的玻璃板放在淺盤上，在玻璃板上繪出油膜的形狀；⑤將畫(huà)有油酸膜形狀的玻璃板放在邊長(zhǎng)為1.0cm的方格紙上。（1）利用上述具體操作中的有關(guān)數(shù)據(jù)可知一滴油酸酒精溶液含純油酸體積為m3，求得的油酸分子直徑為m（此空保留一位有效數(shù)字）。（2）于老師在該實(shí)驗(yàn)中最終得到的油酸分子的直徑和大多數(shù)同學(xué)的比較，數(shù)據(jù)偏大。出現(xiàn)這種結(jié)果的原因，可能是。A．計(jì)算油酸膜面積時(shí)，錯(cuò)將所有不完整的方格作為完整的方格處理B．水面上爽身粉撒的較多，油酸膜沒(méi)有充分展開(kāi)C．求每滴溶液體積時(shí)，1mL的溶液的滴數(shù)多記了10滴【答案】B【詳解】（1）[1]一滴油酸酒精溶液含純油酸體積為[2]由圖可知油膜中大約有112個(gè)小方格，則油膜面積為則油酸分子直徑為（2）[3]于老師在該實(shí)驗(yàn)中最終得到的油酸分子的直徑和大多數(shù)同學(xué)的比較，數(shù)據(jù)偏大，根據(jù)A．計(jì)算油酸膜面積時(shí)，錯(cuò)將所有不完整的方格作為完整的方格處理，則油膜面積測(cè)量值偏大，油酸分子的直徑測(cè)量值偏小，故A錯(cuò)誤；B．水面上爽身粉撒的較多，油酸膜沒(méi)有充分展開(kāi)，則油膜面積測(cè)量值偏小，油酸分子的直徑測(cè)量值偏大，故B正確；C．求每滴溶液體積時(shí)，1mL的溶液的滴數(shù)多記了10滴，則一滴油酸酒精溶液含純油酸體積測(cè)量值偏小，油酸分子的直徑測(cè)量值偏小，故C錯(cuò)誤。故選B?？枷蛩模禾骄康葴厍闆r下一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系【探究重點(diǎn)】1．改變氣體體積時(shí)，要緩慢進(jìn)行．2．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，不要用手接觸注射器的外壁．3．實(shí)驗(yàn)前要在柱塞上涂抹潤(rùn)滑油．4．讀數(shù)時(shí)視線要與柱塞底面平行．5．作p－eq\f(1,V)圖像時(shí)，應(yīng)使盡可能多的點(diǎn)落在直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)均勻分布于直線兩側(cè)，偏離太大的點(diǎn)應(yīng)舍棄掉.【高考解密】(2023·山東·統(tǒng)考高考真題)利用圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置可探究等溫條件下氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系。將帶有刻度的注射器豎直固定在鐵架臺(tái)上，注射器內(nèi)封閉一定質(zhì)量的空氣，下端通過(guò)塑料管與壓強(qiáng)傳感器相連?；钊隙斯潭ㄒ煌斜P，托盤中放入砝碼，待氣體狀態(tài)穩(wěn)定后，記錄氣體壓強(qiáng)和體積(等于注射器示數(shù)與塑料管容積之和)，逐次增加砝碼質(zhì)量，采集多組數(shù)據(jù)并作出擬合曲線如圖乙所示?；卮鹨韵聠?wèn)題：(1)在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，圖乙中的擬合曲線為一條過(guò)原點(diǎn)的直線，說(shuō)明在等溫情況下，一定質(zhì)量的氣體___________。A．與成正比

B．與成正比(2)若氣體被壓縮到，由圖乙可讀出封閉氣體壓強(qiáng)為_(kāi)__________(保留3位有效數(shù)字)。(3)某組同學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，一同學(xué)在記錄數(shù)據(jù)時(shí)漏掉了，則在計(jì)算乘積時(shí)，他的計(jì)算結(jié)果與同組正確記錄數(shù)據(jù)同學(xué)的計(jì)算結(jié)果之差的絕對(duì)值會(huì)隨的增大而___________(填“增大”或“減小”)?！敬鸢浮緽增大【詳解】(1)[1]在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，圖乙中的擬合曲線為一條過(guò)原點(diǎn)的直線，說(shuō)明在等溫情況下，一定質(zhì)量的氣體，與成正比。故選B。(2)[2]若氣體被壓縮到，則有由圖乙可讀出封閉氣體壓強(qiáng)為(3)[3]某組同學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，一同學(xué)在記錄數(shù)據(jù)時(shí)漏掉了，則在計(jì)算乘積時(shí)，根據(jù)可知他的計(jì)算結(jié)果與同組正確記錄數(shù)據(jù)同學(xué)的計(jì)算結(jié)果之差的絕對(duì)值會(huì)隨的增大而增大。【考向預(yù)測(cè)】(2023·江蘇南通市高三開(kāi)學(xué)考試)某實(shí)驗(yàn)小組用如圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)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(shuō)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)盡可能快些C．空氣柱的壓強(qiáng)隨體積的減小而減小D．作出p－eq\f(1,V)圖像可以直觀反映出p與V的關(guān)系(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－eq\f(1,p)圖線如圖丙所示，若實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范正確，則圖線不過(guò)原點(diǎn)的原因可能是________，圖丙中的V0代表________．【答案】(1)D(2)>(3)注射器前端與橡膠套間有氣體注射器前端與橡膠套間氣體的體積【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－eq\f(1,V)圖像是一條傾斜的直線，作出p－eq\f(1,V)圖像可以直觀反映出p與V的關(guān)系，故D正確．(2)在p－V圖像中，根據(jù)eq\f(pV,T)＝C，即pV＝CT，可知離坐標(biāo)原點(diǎn)越遠(yuǎn)的等溫線溫度越高，故T1>T2.(3)圖線不過(guò)原點(diǎn)的原因可能是管中氣體的體積小于實(shí)際的封閉氣體的體積，結(jié)合實(shí)驗(yàn)器材可知，實(shí)驗(yàn)時(shí)未考慮注射器前端與橡膠套連接處的氣體，V0代表注射器前端與橡膠套間氣體的體積．(2023·江蘇淮安市模擬)某同學(xué)用半圓柱玻璃磚做測(cè)量玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)，他的操作步驟如下：A．用毫米刻度尺量出半圓柱玻璃磚的直徑d，算出半徑r＝eq\f(d,2)，然后確定圓心的位置，記在玻璃磚上；B．在白紙上畫(huà)一條直線作為入射光線，并在入射光線上插兩枚大頭針P1和P2；C．讓入射光線與玻璃磚的直徑垂直，入射光線經(jīng)過(guò)圓心O；D．以圓心O為軸，緩慢逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃磚，同時(shí)調(diào)整視線方向，直到從AB下方恰好看不到P2和P1的像，然后沿半圓柱玻璃磚直徑畫(huà)一條直線AB，并作出光路圖，如圖所示．(1)看不到P2和P1的像是因?yàn)榘l(fā)生了________；(2)只使用毫米刻度尺，還需要測(cè)量________(選填“OD”或“CD”)的長(zhǎng)度，記作l；(3)玻璃磚折射率的表達(dá)式n＝________.【答案】(1)全反射(2)CD(3)eq\f(d,2l)【解析】(1)看不到P2和P1的像是由于光線在AB面上發(fā)生了全反射．(2)(3)只要測(cè)出“CD”的長(zhǎng)度l，就相當(dāng)于測(cè)出了臨界角的正弦值，即sinC＝eq\f(l,r)，而sinC＝eq\f(1,n)，可得折射率n＝eq\f(d,2l).(2021·江蘇十三市聯(lián)考)在“測(cè)量玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)經(jīng)正確操作后插好了4枚大頭針，如圖甲所示．(1)下列說(shuō)法正確的是________；A．入射角越大，誤差越小B．在白紙上放好玻璃磚后，用鉛筆貼著光學(xué)面畫(huà)出界面C．實(shí)驗(yàn)時(shí)既可用量角器，也可用圓規(guī)和直尺等工具進(jìn)行測(cè)量D．判斷像與大頭針是否在同一直線時(shí)，應(yīng)該觀察大頭針的頭部(2)請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫(huà)出完整的光路圖；(3)對(duì)你畫(huà)出的光路圖進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算，求得該玻璃磚的折射率n＝________(保留3位有效數(shù)字)；(4)為了觀測(cè)光在玻璃磚不同表面的折射現(xiàn)象，某同學(xué)做了兩次實(shí)驗(yàn)，經(jīng)正確操作后插好了8枚大頭針，如圖丙所示．圖丙中P1和P2是同一入射光線上的2枚大頭針，其對(duì)應(yīng)出射光線上的2枚大頭針是P3和________(選填“A”或“B”)．【答案】(1)C(2)見(jiàn)【解析】圖(3)1.57(4)A【解析】(1)入射角盡量大些，折射角也會(huì)大些，折射現(xiàn)象較明顯，角度的相對(duì)誤差會(huì)減小，但要注意并不是入射角越大越好，應(yīng)適度，故A錯(cuò)誤；為了防止弄臟玻璃磚，不能用鉛筆貼著光學(xué)面畫(huà)出界面，故B錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)角度時(shí)既可用量角器，也可用圓規(guī)和直尺等工具進(jìn)行測(cè)量，故C正確；判斷像與針是否在同一直線時(shí)，應(yīng)該觀察大頭針的整個(gè)部分，不能只觀察其頭部，故D錯(cuò)誤．(2)光路圖如圖所示(3)由圖可知，取小方格的邊長(zhǎng)為單位長(zhǎng)度，則sini＝eq\f(5.2,\r(5.22＋4.02))≈0.793sinr＝eq\f(2.1,\r(2.12＋3.62))≈0.504n＝eq\f(sini,sinr)＝eq\f(0.793,0.504)≈1.57(4)光線經(jīng)由P1P2射入后光路圖如圖所示第一次折射時(shí)入射角大于折射角，第二次是從玻璃磚射向空氣，折射角要大于入射角，出射光線要遠(yuǎn)離法線，由圖可知經(jīng)P3A的出射光線符合事實(shí)，而經(jīng)P3B的出射光線靠近法線不符合事實(shí)．故對(duì)應(yīng)的出射光線上的2枚大頭針是P3和A.某同學(xué)在利用“插針?lè)ā睖y(cè)量一塊紅色直角三角形玻璃磚的折射率時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于玻璃的顏色較深，在另一側(cè)很難觀測(cè)到對(duì)側(cè)所插的針．他想到可以用實(shí)驗(yàn)室的紅色激光器來(lái)完成實(shí)驗(yàn)．如圖所示，他在木板上固定好白紙，放好玻璃磚，正確作出了界面MN、MP、NP，然后讓很細(xì)的激光平行于木板從玻璃磚的上界面MN入射．(1)由于激光很強(qiáng)，不能用眼睛直接觀測(cè)，該同學(xué)通過(guò)在木板上插入被激光照亮的針來(lái)確定激光光路，正確的插針順序應(yīng)是________．A．P1、P2、P3、P4 B．P4、P3、P2、P1C．P1、P2、P4、P3 D．P4、P3、P1、P2(2)若P1P2與MN垂直，用量角器量得圖中的θ1＝60°，θ2＝30°，則玻璃的折射率為_(kāi)_______．A.eq\r(3)B.eq\f(\r(3),3)C.eq\f(2\r(3),3)D.eq\f(\r(3),2)(3)若激光器正常發(fā)光，平行木板從玻璃磚NP界面垂直射入玻璃磚，如圖中虛線箭頭所示．該同學(xué)發(fā)現(xiàn)在MP一側(cè)始終找不到出射光線，則原因是___________________________；該同學(xué)在MP一側(cè)沒(méi)有找到出射光線，但在MN一側(cè)找到了出射光線，他依然用被激光照亮的針確定了激光在MN一側(cè)的出射光線和NP一側(cè)的入射光線，則測(cè)量后他__________(選填“能”或“不能”)計(jì)算出玻璃的折射率．【答案】(1)B(2)A(3)激光在MP界面上發(fā)生了全反射能【解析】(1)四根針應(yīng)該先插光路后面的針，否則光被擋住，后面的針無(wú)法確定位置，故正確的插針順序應(yīng)是P4、P3、P2、P1.(2)在MP界面上，光的入射角為i＝90°－θ1＝30°，折射角為r＝90°－θ2＝60°，則玻璃的折射率為n＝eq\f(sinr,sini)＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3).(3)入射光線與NP相垂直，在MP一側(cè)沒(méi)有找到出射光線，說(shuō)明光線在MP上發(fā)生了全反射，根據(jù)幾何關(guān)系可以求出光線在MN面上的入射角，由插針?lè)ǖ贸稣凵浣?，從而由折射率公式可以?jì)算出折射率．可發(fā)出紅、黃、綠三色光的多層警示燈，被廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、電子機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)線等工業(yè)領(lǐng)域．某同學(xué)想采用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定三種色光的波長(zhǎng)．(1)打開(kāi)多層示警燈的綠光燈，將遮光筒對(duì)準(zhǔn)光源放置．在光源和雙縫之間還必須放置一個(gè)________(選填“濾光片”或“單縫”)，其目的是保證經(jīng)雙縫得到的兩列光是________(選填“相干”或“非相干”)光；(2)已知雙縫之間的距離為0.6mm，雙縫到屏的距離為1.5m，綠光的干涉圖樣如圖乙所示，分劃板中心刻線在A位置時(shí)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為1.128mm，在B位置時(shí)讀數(shù)如圖丙所示，為_(kāi)_______mm，則該綠光的波長(zhǎng)為_(kāi)_______nm(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)；(3)在不改變其他條件的情況下，該同學(xué)又進(jìn)行了幾組實(shí)驗(yàn)，通過(guò)照相底片記錄了干涉圖樣，分別測(cè)量了紅光、黃光的波長(zhǎng)(紅光為625nm、黃光為570nm)．圖(a)、(b)、(c)是實(shí)驗(yàn)中記錄下的三種色光的干涉圖樣，但被不小心弄混了，經(jīng)判斷綠光產(chǎn)生的干涉圖樣是圖________(選填(a)、(b)或(c))．【答案】(1)單縫相干(2)6.526540(3)(c)【解析】(1)在光源和雙縫之間還必須放置一個(gè)單縫，其目的是保證經(jīng)雙縫得到的兩列光是相干光．(2)分劃板中心刻線在B位置時(shí)讀數(shù)為6.5mm＋2.6×0.01mm＝6.526mm條紋間距為Δx＝eq\f(6.526－1.128,4)mm＝1.3495mm由Δx＝eq\f(l,d)λ解得該綠光的波長(zhǎng)λ＝eq\f(d,l)Δx＝eq\f(0.6×10－3,1.5)×1.3495×10－3m＝5.398×10－7m≈540nm.(3)由波長(zhǎng)關(guān)系λ紅>λ黃>λ綠，可知在其他條件不變的情況下，干涉圖樣條紋間距Δx紅>Δx黃>Δx綠，所以綠光的條紋間距最小，則綠光產(chǎn)生的干涉圖樣是題圖(c)．（2022·浙江臺(tái)州·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè)）（1）在“油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中，如圖所示，理想的油膜形狀非常接近圓形，下列選項(xiàng)中會(huì)影響油膜形狀規(guī)整程度的是。A．注射器針管較大，但沒(méi)有超出實(shí)驗(yàn)要求的范圍B．滴入油酸酒精溶液時(shí)，注射器針頭明顯偏離淺盤中央C．操作不仔細(xì)，缺乏耐心，如撒粉不均勻，水面還未平靜就滴入油酸酒精溶液（2）在一次實(shí)驗(yàn)中得到了如圖所示的油膜，如果按此油膜來(lái)計(jì)算分子直徑，測(cè)量結(jié)果相對(duì)真實(shí)值會(huì)（填“偏大”、“偏小”或“無(wú)誤差”）。【答案】BC/CB偏大【詳解】（1）[1]A．注射器針管較大，但沒(méi)有超出實(shí)驗(yàn)要求的范圍不會(huì)影響油膜形狀規(guī)整程度。故A錯(cuò)誤；B．滴入油酸酒精溶液時(shí)，注射器針頭明顯偏離淺盤中央可能導(dǎo)致油膜擴(kuò)散到淺盤邊界，從而使油膜形狀不規(guī)整。故B正確；C．操作不仔細(xì)，缺乏耐心，如撒粉不均勻等，導(dǎo)致油膜可能沒(méi)有充分展開(kāi)從而影響油膜形狀的規(guī)整程度。故C正確。故選BC。（2）[2]圖示油膜是因?yàn)橛湍の茨艹浞终归_(kāi)而形成“鋸齒狀”油膜，使所測(cè)油膜面積比實(shí)際面積偏小，根據(jù)所以油酸分子的直徑測(cè)量結(jié)果比真實(shí)值偏大。(1)如圖所示的四個(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)取油酸1.0mL注入250mL的容量瓶?jī)?nèi)，然后向瓶中加入酒精，直到液面到達(dá)250mL的刻度線為止，得到油酸酒精混合溶液．用滴管吸取混合溶液逐滴滴入量筒，記錄滴入的滴數(shù)直到量筒內(nèi)溶液達(dá)到1.0mL為止，恰好共滴了100滴．取一滴混合溶液滴在淺盤內(nèi)的水面上(已撒爽身粉)，數(shù)得油膜輪廓占面積為1cm2小格子120格(不足半格舍去，多于半格算1格)．則請(qǐng)估算油酸分子的直徑為_(kāi)_______m(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)．(3)該同學(xué)做完實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)自己所測(cè)的分子直徑d明顯偏大．出現(xiàn)這種情況的原因可能是________．A．將滴入的油酸酒精溶液體積作為油酸體積進(jìn)行計(jì)算B．油酸酒精溶液長(zhǎng)時(shí)間放置，酒精揮發(fā)使溶液的濃度發(fā)生了變化C．計(jì)算油膜面積時(shí)，只數(shù)了完整的方格數(shù)D．求每滴溶液中純油酸的體積時(shí)，1mL溶液的滴數(shù)多記了10滴(4)用油膜法測(cè)出油酸分子的直徑后，要測(cè)定阿伏加德羅常數(shù)，還需要知道油酸的________．A．摩爾質(zhì)量 B．摩爾體積C．質(zhì)量 D．體積【答案】(1)cadb(2)3.3×10－9(3)AC(4)B【解析】(1)“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”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再準(zhǔn)備淺水盤→形成油膜→描繪油膜邊緣測(cè)量油膜面積并計(jì)算分子直徑，則操作先后順序應(yīng)是cadb；(2)油膜面積約占120格，面積約為S＝120×1×10－4m2＝1.2×10－2m2一滴油酸酒精溶液含有純油酸的體積為V＝eq\f(1,250)×eq\f(1,100)×10－6m3＝4×10－11m3油酸分子的直徑約等于油膜的厚度d＝eq\f(V,S)＝eq\f(4×10－11,1.2×10－2)m≈3.3×10－9m.(3)計(jì)算油酸分子直徑的公式是d＝eq\f(V,S)V是純油酸的體積，S是油膜的面積，將滴入的油酸酒精溶液體積作為油酸體積進(jìn)行計(jì)算，則V取值偏大，導(dǎo)致d偏大，故A正確；油酸酒精溶液長(zhǎng)時(shí)間放置，酒精揮發(fā)使溶液的濃度增大，則V取值偏小，導(dǎo)致d偏小，故B錯(cuò)誤；計(jì)算油膜面積時(shí)，只數(shù)了完整的方格數(shù)，則S取值偏小，導(dǎo)致d偏大，故C正確；求每滴溶液中純油酸的體積時(shí)，1mL的溶液的滴數(shù)多記了10滴，由V1＝eq\f(1,n)mL可知，純油酸的體積將偏小，導(dǎo)致d偏小，故D錯(cuò)誤．(4)設(shè)一個(gè)油酸分子體積為V，則V＝eq\f(4,3)π(eq\f(d,2))3，由NA＝eq\f(Vmol,V)可知，要測(cè)定阿伏加德羅常數(shù)，還需知道油酸的摩爾體積，故B正確．某同學(xué)通過(guò)圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，利用玻意耳定律來(lái)測(cè)定一顆形狀不規(guī)則的石子的體積．實(shí)驗(yàn)步驟：①將石