專題強(qiáng)化練(十八)熱學(xué)、光學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新1．某同學(xué)進(jìn)行了“用油膜法估測油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)．已知實(shí)驗(yàn)室中使用的油酸酒精溶液的體積濃度為A，又用滴管測得N滴這種油酸酒精溶液的總體積為V，將一滴這種溶液滴在淺盤中的水面上，在玻璃板上描出油膜的邊界線，再把玻璃板放在畫有邊長為a的正方形小格的紙上(如圖所示)，測得油膜占有的小正方形個(gè)數(shù)為X，用以上字母表示油酸分子的大小d＝________；若實(shí)驗(yàn)時(shí)爽身粉撒得太厚，則所測的分子直徑會(huì)________(填“偏大”“偏小”或“不變”)．解析：由題意可知，一滴這種液體純油酸的體積為V0＝eq\f(VA,N)，每一滴所形成的油膜面積為S＝Xa2，故油膜的厚度，即油酸分子的直徑為d＝eq\f(V0,S)＝eq\f(VA,NXa2)，實(shí)驗(yàn)過程中，若爽身粉撒得太厚，會(huì)導(dǎo)致油膜不能完全散開，則油酸在水面上形成的油膜面積偏小，由d＝eq\f(V,S)，可知，實(shí)驗(yàn)測量的油酸分子的直徑會(huì)偏大．答案：eq\f(VA,NXa2)偏大2．用如圖甲所示裝置探究氣體等溫變化的規(guī)律．(1)實(shí)驗(yàn)室有容積為5mL和20mL的兩種注射器供選擇，為能用較小的力作用在柱塞上使氣體體積發(fā)生明顯變化，選用容積為________的注射器更合適；實(shí)驗(yàn)中，為找到體積與壓強(qiáng)的關(guān)系，________(選填“需要”或“不需要”)測出空氣柱的橫截面積．(2)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的操作，下列說法正確的有________．A．柱塞上應(yīng)該涂油B．應(yīng)緩慢推拉柱塞C．用手握注射器推拉柱塞D．注射器必須固定在豎直平面內(nèi)(3)測得多組空氣柱的壓強(qiáng)p和體積V的數(shù)據(jù)后，為直觀反映壓強(qiáng)與體積之間的關(guān)系，若以p為縱坐標(biāo)，則應(yīng)以________為橫坐標(biāo)。在坐標(biāo)系中描點(diǎn)作圖；小明所在的小組不斷壓縮氣體，由測得數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)p與V的乘積值越來越小，則用上述方法作出的圖線應(yīng)為圖甲中的________(選填“①”或“②”)，造成該現(xiàn)象的原因可能是________．解析：(1)由于注射器長度幾乎相同，因此體積越小，橫截面積越小，用較小的力就可以產(chǎn)生比較大的壓強(qiáng)使體積變化明顯，故選5mL的注射器；只要知道體積之間的關(guān)系，不必算出體積的大小，就可以找到體積與壓強(qiáng)的關(guān)系，因此不需要測量空氣柱的橫截面積；(2)柱塞上應(yīng)該涂油，起到密封和潤滑的作用，A項(xiàng)正確；應(yīng)緩慢推拉柱塞，從而保證氣體的溫度不變，B項(xiàng)正確；用手握注射器推拉柱塞，容易引起氣體溫度發(fā)生變化，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由于測量的是氣體的體積和壓強(qiáng)之間的關(guān)系，與重力無關(guān)，因此注射器可以水平放置，也可以傾斜放置，D項(xiàng)錯(cuò)誤．(3)由于p-V圖像為曲線，而p-eq\f(1,V)為直線，因此以p為縱坐標(biāo)，應(yīng)以體積的倒數(shù)為橫坐標(biāo)；壓縮氣體時(shí)，p與V的乘積值越來越小，相當(dāng)于eq\f(1,V)逐漸變大的過程中，壓強(qiáng)比正常值小，因此圖線應(yīng)為題圖乙中的②；可能是封閉氣體漏氣(或氣體溫度降低)．答案：(1)5mL不需要(2)AB(3)eq\f(1,V)②漏氣(或氣體溫度降低)3.某同學(xué)用半圓形玻璃磚測定玻璃的折射率(如圖所示)．實(shí)驗(yàn)的主要過程如下：A．把白紙用圖釘釘在木板上，在白紙上作出直角坐標(biāo)系xOy，在白紙上畫一條線段AO表示入射光線．B．把半圓形玻璃磚M放在白紙上，使其底邊aa′與Ox軸重合．C．用一束平行于紙面的激光從y＞0區(qū)域沿y軸負(fù)方向射向玻璃磚，并沿x軸方向調(diào)整玻璃磚的位置，使這束激光從玻璃磚底面射出后，仍沿y軸負(fù)方向傳播．D．在AO線段上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2.E．在坐標(biāo)系y＜0的區(qū)域內(nèi)豎直地插上大頭針P3，并使得從P3一側(cè)向玻璃磚方向看去，P3能同時(shí)擋住P1和P2的像．F．移開玻璃磚，連接O、P3，用圓規(guī)以O(shè)點(diǎn)為圓心畫一個(gè)圓(如圖中虛線所示)，此圓與AO線交點(diǎn)為B，與OP3線的交點(diǎn)為C.確定出B點(diǎn)到x軸、y軸的距離分別為x1、y1，C點(diǎn)到x軸、y軸的距離分別為x2、y2.(1)若實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)沒有將玻璃磚的底邊aa′與Ox軸重合，而是向y＞0方向側(cè)移了一些，這將導(dǎo)致所測的玻璃折射率與其真實(shí)值相比________．(選填“偏大”“不變”或“偏小”)(2)若實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)在y＜0的區(qū)域內(nèi)，從任何角度都無法透過玻璃磚看到P1、P2，為能透過玻璃磚看到P1、P2，應(yīng)采取的措施是：______________________．解析：(1)折射率n＝eq\f(x2,x1)，玻璃磚的底邊aa′與Ox軸未重合而向y＞0方向側(cè)移了一些，導(dǎo)致測量的x2偏大，x1偏小，所以玻璃的折射率的測量值與真實(shí)值相比偏大．(2)在y＜0的區(qū)域內(nèi)，從任何角度都無法透過玻璃磚看到P1、P2，說明光線AO在界面aa′上發(fā)生了全反射．應(yīng)該減小光線AO的入射角．答案：(1)偏大(2)減少光線AO的入射角4．如圖所示，在一薄壁圓柱體玻璃燒杯中，盛上水或其他透明液體，中間插入一根細(xì)直鐵絲，沿水平方向觀看，會(huì)發(fā)現(xiàn)鐵絲在液面處出現(xiàn)折斷現(xiàn)象，這是光的折射現(xiàn)象形成的．閱讀上述材料，回答下列問題：(1)①若把鐵絲插在________位置，無論沿水平方向從什么方向看，鐵絲均無折斷現(xiàn)象．②如圖1所示的情景，與實(shí)際觀察的情況相符的是(其中O為圓心)________．(2)利用上述現(xiàn)象，用毫米刻度尺、三角板、三根細(xì)直鐵絲，可測液體折射率．實(shí)驗(yàn)步驟是：①用刻度尺測量找出直徑AB，并把刻度尺在刻度線的邊緣與AB重合后固定并測出直徑R(如圖)．②將一根細(xì)鐵絲豎直固定于B處，用三角板找出過圓心O的垂直AB的直線，交杯緣于C，把一根細(xì)鐵絲豎直固定于C點(diǎn)．③________________________________________________________________________.④________________________________________________________________________.⑤________________________________________________________________________.完成上面的實(shí)驗(yàn)，填在相應(yīng)的橫線上．(3)利用上面的測量值，推算出折射率n的表達(dá)式(要有推算過程)．解析：(1)①圓心O處②BC(2)③把另一根鐵絲緊靠直尺AB邊移動(dòng)，使其折射像與C處、B處的鐵絲三者重合．④測出鐵絲距B(或A)的距離．⑤求出折射率．(3)由上面的實(shí)驗(yàn)步驟知P′是鐵絲在P時(shí)的像，PC為入射光線，θ1、θ2為對(duì)應(yīng)的入射角和折射角，如圖所示．由折射定律得n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，又sinθ2＝eq\f(OB,BC)＝eq\f(R,\r(2)R)＝eq\f(\r(2),2)，sinθ1＝eq\f(OP,PC)＝eq\f(R－PB,\r(R2＋（R－PB）2))，所以折射率n＝eq\f(\r(2)\r(R2＋（R－PB）2),2（R－PB）).答案：見解析5．用雙縫干涉測量光的波長實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，將雙縫干涉實(shí)驗(yàn)儀器按要求安裝在光具座上．(1)某同學(xué)通過測量頭的目鏡觀察單色光的干涉圖樣時(shí)，發(fā)現(xiàn)里面的亮條紋與分劃板豎線未對(duì)齊，如圖乙所示．若要使兩者對(duì)齊，該同學(xué)應(yīng)如何調(diào)節(jié)____________．A．僅左右轉(zhuǎn)動(dòng)透鏡 B．僅旋轉(zhuǎn)單縫C．僅旋轉(zhuǎn)雙縫 D．僅旋轉(zhuǎn)測量頭(2)該同學(xué)正確操作后，在目鏡中看到如圖丙a所示的干涉條紋，A條紋中心線對(duì)應(yīng)的測量頭標(biāo)尺如圖丙b所示，其讀數(shù)是________mm；B條紋中心線對(duì)應(yīng)的測量頭標(biāo)尺讀數(shù)為13.460mm，則相鄰兩亮條紋的間距是________mm(結(jié)果保留四位有效數(shù)字)．(3)已知上述裝置中雙縫的間距是0.30mm、雙縫和光屏之間的距離是900mm，則單色光的波長為____________m(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)．解析：(1)若要使兩者對(duì)齊，應(yīng)該旋轉(zhuǎn)測量頭，分劃板豎線隨之旋轉(zhuǎn)，可使分劃板豎線與亮條紋對(duì)齊，D項(xiàng)正確，A、B、C項(xiàng)錯(cuò)誤．故選D.(2)測量頭標(biāo)尺讀數(shù)是固定刻度讀數(shù)(0.5mm的整數(shù)倍)加可動(dòng)刻度(0.5mm以下的小數(shù))讀數(shù)，圖中讀數(shù)為2mm＋19.0×0.01mm＝2.190mm.A條紋與B條紋間有七段間