高考總復(fù)習(xí)優(yōu)化設(shè)計二輪用書物理(新高考)專題分層突破練18　光學(xué)與熱學(xué)實驗

專題分層突破練18光學(xué)與熱學(xué)實驗

A組基礎(chǔ)鞏固練1.(2023湖南長沙模擬)如圖甲所示,某實驗小組用DIS研究在溫度不變時,一定質(zhì)量的氣體壓強與體積的關(guān)系。(1)本實驗通過壓強傳感器測得氣體壓強值,氣體體積則是通過得到。

(2)在實驗過程中,推動活塞時要(選填“迅速”或“緩慢”)。

(3)某同學(xué)用V-1p圖像處理實驗數(shù)據(jù),得到如圖乙所示的圖線,若實驗操作規(guī)范正確,則圖線不過原點的原因可能是(A.注射器中有一顆小泡沫B.實驗時用手握住了注射器筒身C.注射器內(nèi)氣體溫度升高D.注射器內(nèi)氣體溫度降低2.(2023湖南長沙模擬)“測定玻璃的折射率”實驗中,在水平放置的白紙上放好玻璃磚,aa'和bb'分別是玻璃磚與空氣的兩個界面,如圖所示,在玻璃磚的一側(cè)插上兩枚大頭針P1和P2,用“+”表示大頭針的位置,然后在另一側(cè)透過玻璃磚觀察,并依次插上大頭針P3和P4。(1)在插P3和P4時,應(yīng)使(選填選項前的字母)。

A.P3只擋住P1的像B.P4只擋住P3C.P3同時擋住P1、P2的像D.P4擋住P3及P1、P2的像(2)該小組用同一套器材完成了四次實驗,如圖記錄的玻璃磚界線和四個大頭針扎下的孔洞如圖所示,其中實驗操作正確的是。

(3)該小組選取了操作正確的實驗記錄,在白紙上畫出光線的徑跡,以入射點O為圓心作圓,與入射光線、折射光線分別交于A、B兩點,再分別過A、B兩點作法線NN'的垂線,垂足分別為C、D點,如圖所示,則玻璃的折射率n=。(用圖中線段的字母表示)

3.(2023山東濟寧模擬)(1)在做“用油膜法估測分子的大小”實驗中,實驗簡要步驟如下:A.根據(jù)油酸酒精溶液的濃度,算出一滴溶液中純油酸的體積V,用公式d=VS求出薄膜的厚度,B.用注射器或滴管將事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒,記下量筒內(nèi)增加一定體積時的滴數(shù)C.將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,用彩筆將薄膜的形狀描畫在玻璃板上D.用淺盤裝入約2cm深的水,然后將痱子粉或石膏粉均勻地撒在水面E.將畫有油膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上,數(shù)出輪廓內(nèi)的方格數(shù)(不足半個的舍去,多于半個的算一個),再根據(jù)方格的邊長求出油膜的面積S上述實驗步驟的合理順序是;

(2)將1mL的純油酸配制成1000mL的油酸酒精溶液,接著用滴管向量筒內(nèi)滴加50滴上述溶液,量筒中的溶液體積增加了1mL。若把一滴這樣的油酸酒精溶液滴入足夠大的盛水的淺盤中(水中撒了痱子粉),由于酒精溶于水,油酸在水面展開,穩(wěn)定后形成的油膜的形狀如圖所示。已知每一小方格的邊長為1cm,則可估算出油酸分子的直徑大小是m(計算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)。

(3)某同學(xué)將實驗中得到的計算結(jié)果和實際值比較,發(fā)現(xiàn)計算結(jié)果偏小,可能的原因是。

A.水面上痱子粉撒得過多,油酸未完全散開B.求每滴溶液中純油酸的體積時,1mL溶液的滴數(shù)多記了10滴C.計算油膜面積時,舍去了所有不足1格的方格D.油酸酒精溶液長時間放置,酒精揮發(fā)使溶液的濃度增大B組素能提升練4.(2023江蘇蘇州中學(xué)模擬)(1)細(xì)絲和單縫有相似的衍射圖樣,在相同條件下,小明用激光束分別垂直照射兩種不同直徑的細(xì)絲Ⅰ和細(xì)絲Ⅱ,在光屏上形成的衍射圖樣如圖甲中a和b所示,已知細(xì)絲Ⅰ的直徑為0.605mm,現(xiàn)用螺旋測微器測量細(xì)絲Ⅱ的直徑,如圖乙所示,細(xì)絲Ⅱ的直徑為mm,圖甲中的(選填“a”或“b”)是細(xì)絲Ⅱ的衍射圖樣;

甲乙丙(2)小明在做“用雙縫干涉測量光的波長”實驗時,嘗試用單縫和平面鏡做類似實驗。單縫和平面鏡的放置如圖丙所示,白熾燈發(fā)出的光經(jīng)濾光片成為波長為λ的單色光照射單縫,能在光屏上觀察到明暗相間的干涉條紋。①若S視為其中的一個縫,那么相當(dāng)于另一個“縫”;

②小明測得單縫與鏡面延長線的距離為h、與光屏的距離為D,光的波長用λ表示,則條紋間距的表達式可寫為Δx=;

③實驗表明,光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)界面發(fā)生反射,在入射角接近90°時,反射光與入射光相比,相位有π的變化,即半波損失。如果把光屏移動到和平面鏡接觸,則接觸點P處是(選填“亮條紋”或“暗條紋”);

④實驗中已知單縫S到平面鏡的垂直距離h=0.15mm,單縫到光屏的距離D=1.2m,觀測到第3個亮條紋中心到第12個亮條紋中心的間距為22.78mm,則該單色光的波長λ=m(結(jié)果保留三位有效數(shù)字);

⑤隨后小明撤去平面鏡,在單縫下方A處放置同樣的另一單縫,形成雙縫結(jié)構(gòu),則在光屏上(選填“能”或“不能”)觀察到干涉條紋。

5.如圖甲所示,用一個帶有刻度的注射器及DIS來探究一定質(zhì)量氣體的壓強和體積關(guān)系。甲(1)所研究的對象是;它的體積可用直接讀出。

(2)實驗過程中,下列操作錯誤的是。

A.推拉活塞時,動作要慢B.推拉活塞時,手不能握住注射器筒有氣體的部位C.壓強傳感器與注射器之間的軟管脫落后,應(yīng)立即重新接上,繼續(xù)實驗并記錄數(shù)據(jù)D.活塞與針筒之間要保持潤滑且不漏氣(3)在驗證玻意耳定律的實驗中,如果用實驗所得數(shù)據(jù)在圖乙所示的p-1V圖像中標(biāo)出,則應(yīng)為圖乙中的線。如果實驗中,使一定質(zhì)量氣體的體積減小的同時,溫度逐漸升高,則根據(jù)實驗數(shù)據(jù)描出的圖像是圖乙中的線。(均選填“A”“B”或“C”)乙6.(2023湖南師大附中二模)某同學(xué)利用如圖甲所示裝置測量某種單色光波長。實驗時,接通電源使光源正常發(fā)光,調(diào)整光路,使得從目鏡中可以觀察到干涉條紋?；卮鹣铝袉栴}:甲(1)關(guān)于本實驗,下列說法正確的是。

A.若照在毛玻璃屏上的光很弱或不亮,可能是因為光源、單縫、雙縫與遮光筒不共軸所致B.A處為單縫,B處為雙縫,濾光片在A和B之間C.A處為單縫,B處為雙縫,濾光片在凸透鏡和A之間D.若想增加從目鏡中觀察到的條紋個數(shù),可以換用間距更小的雙縫(2)某次測量時,選用的雙縫的間距為0.4mm,測得屏與雙縫間的距離為0.5m,用某種單色光實驗得到的干涉條紋及分劃板在某兩個位置時游標(biāo)卡尺的讀數(shù)如圖乙所示,則①位置對應(yīng)的讀數(shù)為mm。②位置對應(yīng)的讀數(shù)為15.6mm,則所測單色光的波長約為nm(結(jié)果保留整數(shù)部分)。

乙丙(3)若某次實驗觀察到的干涉條紋與分劃板的中心刻線不平行,如圖丙所示,在這種情況下測量相鄰條紋間距Δx,則波長λ的測量值(選填“大于”“小于”或“等于”)實際值。

專題分層突破練18光學(xué)與熱學(xué)實驗1.答案(1)注射器的刻度(2)緩慢(3)A解析(1)用DIS研究做實驗時,氣體的壓強是用壓強傳感器通過計算機系統(tǒng)得到的,氣體體積則是通過注射器的刻度得到。(2)在實驗過程中,推動活塞時要緩慢,使氣體的溫度不會發(fā)生變化。(3)根據(jù)玻意耳定律知pV=C,則V與1p成正比,圖線不經(jīng)過原點,可能是因為注射器中有小泡沫,占據(jù)一定的體積,此時方程為p(V-ΔV)=C,可得V=Cp+ΔV,A正確;手握住注射器封閉氣體部分,溫度會發(fā)生變化,則圖線是曲線,B、C、2.答案(1)CD(2)D(3)l解析(1)在“測定玻璃的折射率”實驗中,大頭針均應(yīng)在同一傳播光路上,即P3同時擋住P1、P2的像且P4擋住P3及P1、P2的像,故選C、D。(2)光由光疏介質(zhì)(空氣)到光密介質(zhì)(玻璃)中時,入射角應(yīng)大于折射角,且根據(jù)折射定律可知光射入玻璃的入射角應(yīng)等于射出玻璃時的折射角,即入射光線和出射光線平行,故選D。(3)根據(jù)幾何關(guān)系入射角正弦值sini=lAClAO,折射角正弦值sinr=lBDlBO,且lAO=l3.答案(1)BDCEA(2)3×10-9(3)BD解析(1)實驗步驟:將配制好的油酸酒精溶液,通過量筒測出n滴此溶液的體積,并計算出1滴此溶液中純油酸的體積,然后將1滴此溶液滴在有痱子粉的淺盤的水面上,等待形狀穩(wěn)定后,將玻璃板放在淺盤上,用彩筆描繪出油酸膜的形狀,將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上,按不足半格舍去,多于半格算一格的原則,統(tǒng)計出油酸薄膜的面積,則用1滴此溶液中油酸的體積除以1滴此溶液的面積,即為油酸分子的直徑。故上述實驗步驟的合理順序是BDCEA。(2)一滴油酸酒精溶液中油酸的體積為V=1mL50×1mL1000mL=2×10-5mL,已知每一小方格的邊長為1cm,則每一格面積為1cm2,由圖可估算油酸薄膜面積為S=60×1cm2=60cm2,(3)水面上痱子粉撒得過多,油酸未完全散開,導(dǎo)致油膜面積偏小,所以油酸分子的直徑偏大,A錯誤;求每滴溶液中純油酸的體積時,1mL溶液的滴數(shù)多記了10滴,導(dǎo)致油酸體積偏小,所以油酸分子的直徑偏小,B正確;計算油膜面積時,舍去了所有不足1格的方格,導(dǎo)致油膜面積偏小,所以油酸分子的直徑偏大,C錯誤;油酸酒精溶液長時間放置,酒精揮發(fā)使溶液的濃度增大,導(dǎo)致油酸濃度變大,計算出的油酸體積偏小,所以油酸分子的直徑偏小,D正確。4.答案(1)0.999a(2)①A②D2hλ③暗條紋④6.33×10-7解析(1)根據(jù)螺旋測微器的讀數(shù)方法可知,細(xì)絲Ⅱ的直徑為0.5mm+49.9×0.01mm=0.999mm;單縫衍射,單縫越寬,條紋間距越小,衍射效果越不明顯,所以a是直徑更大的細(xì)絲衍射的圖樣。(2)①若S視為其中的一個縫,S發(fā)出的光線經(jīng)過平面鏡反射后的光線的反向延長線與S所在豎直方向的交點A可以視為另一個縫;②由題意及幾何知識可得,干涉條紋間距為Δx=ldλ=D2③把光屏移動到和平面鏡接觸后,光線經(jīng)過反射后存在半波損失,故接觸點P處將為暗條紋;④由上述分析可知Δx=D2hλ,則λ=2hΔxD,由題意可知Δx=22.78×10-312-3m=2.531×⑤撤去平面鏡,在單縫下方A處放置同樣的另一單縫,雖然形成了雙縫結(jié)構(gòu),但發(fā)出的光不是相干光了,所以不能觀察到干涉條紋。5.答案(1)注射器中封閉的氣體注射器的刻度(2)C(3)BA解析(1)根據(jù)題意可知,本實驗探究一定質(zhì)量氣體的壓強和體積關(guān)系,則研究對象為注射器內(nèi)封閉的氣體,氣體的體積可以通過注射器刻度直接讀出。(2)實驗過程中,推拉活塞時,動作要慢,避免因推拉活塞過快,封閉氣體溫度升高,A正確;推拉活塞時,手不能握住注射器筒有氣體的部位,如用手握住注射器筒有氣體的部位會使氣體溫度升高,B正確;壓強傳感器與注射器之間的軟管脫落后,氣體的質(zhì)量發(fā)生了變化,若立即重新接上,繼續(xù)實驗,將出現(xiàn)較大誤差,C錯誤;為了防止摩擦生熱及氣體質(zhì)量變化,活塞與針筒之間要保持潤滑且不漏氣,D正確。本題選操作錯誤的,故選C。(3)在驗證玻意耳定律的實驗中,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有pVT=C可得p=CT·1V,可知p與1V成正比,故圖像為圖乙中的B線;如果實驗中,使一定質(zhì)量氣體的體積減小的同時,溫度逐漸升高,由上述分析可知,p與1V的圖像的斜率將變大6.答案(1)AC(2)10.9624(3)大于解析(1)該實驗中若照在毛玻璃屏上的光很弱或不亮,可能是因為光源、單縫、雙縫與遮光筒不共軸所致,A正確;為獲取兩個單色線光源,A處應(yīng)為單縫、B處應(yīng)為雙縫,濾光片在凸透鏡和A之間,B錯誤,C正確