第19講熱學(xué)和光學(xué)實(shí)驗(yàn)高考總復(fù)習(xí)優(yōu)化設(shè)計(jì)GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI2025課程標(biāo)準(zhǔn)考點(diǎn)考情梳理浙江真題用油膜法估測(cè)油酸分子的大小2023.6,T17用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)量光的波長(zhǎng)2021.6,T17(2)測(cè)量玻璃的折射率2021.1,T17(2)2024.6,T16-Ⅲ考點(diǎn)一用油膜法估測(cè)油酸分子的大小統(tǒng)攬主干知識(shí)1.實(shí)驗(yàn)思路將一定體積的油酸滴在水面上,形成單分子的油膜,測(cè)出其面積,則可求出油膜厚度,該厚度可看作油酸分子的直徑。甲乙2.測(cè)量一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積(1)配制一定濃度的油酸酒精溶液,設(shè)其濃度為n;(2)用注射器吸取一段油酸酒精溶液,讀出它的體積為V0;(3)再把它一滴滴地滴入燒杯中,記下液滴的總滴數(shù)N;(4)則一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積3.測(cè)量油膜的面積(1)數(shù)出輪廓范圍內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)n0,不足半個(gè)的舍去,多于半個(gè)的算一個(gè);(2)用正方形的個(gè)數(shù)乘單個(gè)正方形的面積S0計(jì)算出油膜的面積S,即n0S0。4.誤差原因(1)純油酸體積的計(jì)算引起誤差。(2)油膜面積的計(jì)算造成誤差:①油膜形狀的邊界畫(huà)線(xiàn)造成誤差;②數(shù)格子的個(gè)數(shù)造成誤差。研學(xué)選考命題(多選)(2023浙江6月選考)以下實(shí)驗(yàn)中,說(shuō)法正確的是(

)A.在LC振蕩電路中“觀(guān)察電容器的充、放電現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)中,充電時(shí)電流逐漸增大,放電時(shí)電流逐漸減小B.“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中,滴入油酸酒精溶液后,需盡快描下油膜輪廓,測(cè)出油膜面積C.“觀(guān)察光敏電阻特性”和“觀(guān)察金屬熱電阻特性”實(shí)驗(yàn)中,光照強(qiáng)度增加,光敏電阻阻值減小;溫度升高,金屬熱電阻阻值增大D.“探究變壓器原、副線(xiàn)圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,如果可拆變壓器的“橫梁”鐵芯沒(méi)裝上,原線(xiàn)圈接入10V的交變電流時(shí),副線(xiàn)圈輸出電壓不為零CD【解析】

在LC振蕩電路中“觀(guān)察電容器的充、放電現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)中,充電時(shí)電流逐漸減小,放電時(shí)電流逐漸增大,故A錯(cuò)誤;“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中,滴入油酸酒精溶液后,需待油酸溶液全部散開(kāi),形狀穩(wěn)定后,用一玻璃板輕輕蓋在淺盤(pán)上,然后用水彩筆把油酸溶液的輪廓畫(huà)在玻璃板上,測(cè)出油膜面積,故B錯(cuò)誤;“觀(guān)察光敏電阻特性”實(shí)驗(yàn)中,光照強(qiáng)度增加,光敏電阻阻值減小,“觀(guān)察金屬熱電阻特性”實(shí)驗(yàn)中,溫度升高,金屬熱電阻阻值增大,故C正確;“探究變壓器原、副線(xiàn)圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,如果可拆變壓器的“橫梁”鐵芯沒(méi)裝上,原線(xiàn)圈接入10

V的交變電流時(shí),變壓器的效果減弱,副線(xiàn)圈磁通量還是會(huì)發(fā)生變化,副線(xiàn)圈輸出電壓不為零,故D正確。角度衍生練在“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中:甲

描繪油膜輪廓

乙

撒爽身粉

丙

記錄滴油酸酒精溶液的滴數(shù)丁

往淺盤(pán)中滴油酸酒精溶液(1)有關(guān)該實(shí)驗(yàn)的下列說(shuō)法,正確的是

。

A.正確的操作步驟順序?yàn)楸　摇譈.油酸酒精溶液配制好后,不能擱置很久才做實(shí)驗(yàn)C.往淺盤(pán)中滴入油酸酒精溶液后應(yīng)立即描繪油膜輪廓(2)若實(shí)驗(yàn)時(shí)油酸酒精溶液中純油酸占總體積的0.3%,用注射器測(cè)得200滴這樣的油酸溶液為1mL,取1滴這樣的溶液滴入淺盤(pán)中,即滴入淺盤(pán)中的油酸體積為

cm3。

B1.5×10-5

(3)不同實(shí)驗(yàn)小組向水面滴入一滴油酸酒精溶液時(shí)得到以下油膜形狀,做該實(shí)驗(yàn)最理想的是

。

C【解析】

(1)由實(shí)驗(yàn)原理可知,用油膜法估測(cè)油酸分子的大小的實(shí)驗(yàn)步驟為丙→乙→丁→甲,故A錯(cuò)誤;油酸酒精溶液配制好后,不能擱置很久才做實(shí)驗(yàn),避免酒精揮發(fā),濃度發(fā)生變化,實(shí)驗(yàn)有誤差,故B正確;應(yīng)等油酸完全穩(wěn)定后再開(kāi)始描繪油膜輪廓,故C錯(cuò)誤。(2)根據(jù)題意可知,1滴這樣的溶液中的油酸體積為(3)最理想的情況是爽身粉很薄,容易被油酸酒精溶液沖開(kāi),近似圓形。故選C?？键c(diǎn)二探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系統(tǒng)攬主干知識(shí)1.實(shí)驗(yàn)裝置

2.注意事項(xiàng)為了保持封閉氣體的溫度不變,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不要用手握住注射器封閉氣體的部位,改變體積過(guò)程應(yīng)緩慢;為了保持封閉氣體的質(zhì)量不變,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。3.數(shù)據(jù)處理在等溫過(guò)程中,氣體的壓強(qiáng)與體積的關(guān)系在p-V圖像中呈現(xiàn)為雙曲線(xiàn)(其中一支),如圖甲所示。處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí),通過(guò)畫(huà)p-圖像,把雙曲線(xiàn)(其中一支)變?yōu)橹本€(xiàn),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)律比較直觀(guān),容易得出對(duì)實(shí)驗(yàn)研究有用的參數(shù)。甲乙角度衍生練(2024浙江三模)使用如圖1所示的裝置做“探究氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn),已知壓力表通過(guò)細(xì)管與注射器內(nèi)的空氣柱相連,細(xì)管隱藏在柱塞內(nèi)部(未在圖中標(biāo)明)。(1)為了探究壓強(qiáng)p與體積V的關(guān)系,在測(cè)得需要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后,為達(dá)到“探究”的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?用圖像法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,從下列選項(xiàng)中選出需要的步驟并按順序排列

。

A.作p-V圖像,根據(jù)畫(huà)出的圖線(xiàn)猜測(cè)p與V的關(guān)系B.作p-圖像,根據(jù)畫(huà)出的圖線(xiàn)猜測(cè)p與V的關(guān)系C.作p-V圖像,對(duì)p與V關(guān)系的猜測(cè)進(jìn)行檢驗(yàn)D.作p-圖像,對(duì)p與V關(guān)系的猜測(cè)進(jìn)行檢驗(yàn)E.檢驗(yàn)正確,得出p與V關(guān)系的結(jié)論圖1ADE(2)第1小組為了探究一定質(zhì)量的氣體在不同溫度時(shí)發(fā)生等溫變化是否遵循相同的規(guī)律,進(jìn)行了兩次實(shí)驗(yàn),得到的p-V圖像如圖2所示。第2小組根據(jù)某次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的V-圖像如圖3所示。下列說(shuō)法正確的是

。

A.實(shí)驗(yàn)前應(yīng)將注射器里的空氣完全排出B.為了減小實(shí)驗(yàn)誤差,可以在柱塞上涂上潤(rùn)滑油,以減小摩擦C.由圖2可知,第1小組的兩次實(shí)驗(yàn)氣體溫度大小關(guān)系為T(mén)1>T2D.如圖3所示,若第2小組實(shí)驗(yàn)操作正確,則V0為連通空氣柱與壓力表細(xì)管的體積圖2圖3CD(3)如圖4所示,小明從狀態(tài)A緩慢拉升柱塞,使其到達(dá)狀態(tài)B(體積為V1)。若此時(shí)突然提升柱塞,使其快速到達(dá)體積V2,則此時(shí)V2對(duì)應(yīng)圖4中的狀態(tài)

(選填“C”“D”“E”或“F”)(圖中A、B、E為同一等溫線(xiàn)上的點(diǎn))

圖4F【解析】

(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可作p-V圖像,根據(jù)畫(huà)出的圖線(xiàn)猜測(cè)p與V的關(guān)系,再作p-圖像,對(duì)p與V關(guān)系的猜測(cè)進(jìn)行檢驗(yàn),檢驗(yàn)正確,得出p與V關(guān)系的結(jié)論。故選ADE。(2)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;為了減小實(shí)驗(yàn)誤差,可以在柱塞上涂上潤(rùn)滑油,以保證氣密性良好,故B錯(cuò)誤;根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pV=CT可知,離坐標(biāo)原點(diǎn)越遠(yuǎn)的等溫線(xiàn)溫度越高,則有T1>T2,故C正確;設(shè)連通空氣柱與壓力表細(xì)管的體積為V',則有p(V+V')=C,整理可知V=C-V',根據(jù)圖像可知V0為連通空氣柱與壓力表細(xì)管的體積,故D正確。(3)快速到達(dá)體積V2,氣體對(duì)外界做功,來(lái)不及傳熱,根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q可知,氣體內(nèi)能減小,溫度降低,則對(duì)應(yīng)圖中的狀態(tài)F?？键c(diǎn)三用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)量光的波長(zhǎng)統(tǒng)攬主干知識(shí)1.實(shí)驗(yàn)裝置及器材雙縫干涉儀、光具座、光源、學(xué)生電源、導(dǎo)線(xiàn)、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測(cè)量頭、刻度尺。2.實(shí)驗(yàn)原理相鄰兩條亮條紋間距Δx,入射光波長(zhǎng)λ,雙縫S1、S2間距d及雙縫與屏的距離l滿(mǎn)足關(guān)系式Δx=λ,因此,只要測(cè)出Δx、d、l即可測(cè)出波長(zhǎng)λ。3.Δx的測(cè)量調(diào)節(jié)測(cè)量頭,使分劃板中心刻線(xiàn)對(duì)齊第1條亮條紋的中心,記下手輪上的讀數(shù)x1;轉(zhuǎn)動(dòng)手輪,使分劃板向一側(cè)移動(dòng),當(dāng)分劃板中心刻線(xiàn)與第n條相鄰的亮條紋中心對(duì)齊時(shí),記下手輪上的讀數(shù)x2;則相鄰兩條亮條紋間的距離4.誤差分析(1)雙縫到屏的距離l的測(cè)量存在誤差。(2)測(cè)條紋間距Δx帶來(lái)的誤差:①干涉條紋沒(méi)有調(diào)整到最清晰的程度;②分劃板刻線(xiàn)與干涉條紋不平行,中心刻線(xiàn)沒(méi)有恰好位于條紋中心;③測(cè)量多條亮條紋間的距離時(shí)讀數(shù)不準(zhǔn)確,此間距中的條紋數(shù)未數(shù)清。研學(xué)選考命題1.(2021浙江6月選考)如圖是“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)的裝置。實(shí)驗(yàn)中:(1)觀(guān)察到較模糊的干涉條紋,要使條紋變得清晰,值得嘗試的是

。

A.旋轉(zhuǎn)測(cè)量頭B.增大單縫與雙縫間的距離C.調(diào)節(jié)撥桿使單縫與雙縫平行(2)要增大觀(guān)察到的條紋間距,正確的做法是

。

A.減小單縫與光源間的距離B.減小單縫與雙縫間的距離C.增大透鏡與單縫間的距離D.增大雙縫與測(cè)量頭間的距離CD【解析】

(1)若粗調(diào)后看不到清晰的干涉條紋,而是模糊不清的條紋,則最可能的原因是單縫與雙縫不平行;要使條紋變得清晰,值得嘗試的是調(diào)節(jié)撥桿使單縫與雙縫平行。故選C。(2)根據(jù)

可知,可以通過(guò)增大雙縫到光屏的距離l,減小雙縫的間距d來(lái)增大條紋間距,故選D。2.(2018浙江4月選考)(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(cè)微器測(cè)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0.998(0.997~0.999均可)a(2)小明在做“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)時(shí),嘗試用單縫和平面鏡做類(lèi)似實(shí)驗(yàn)。單縫和平面鏡的放置如圖丙所示,燈泡發(fā)出的光經(jīng)濾光片成為波長(zhǎng)為λ的單色光照射單縫,能在光屏上觀(guān)察到明暗相間的干涉條紋。小明測(cè)得單縫與鏡面延長(zhǎng)線(xiàn)的距離為h,與光屏的距離為D,則條紋間距Δx=

,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(guān)察到干涉條紋。

丙

不能

【解析】

(1)根據(jù)圖示讀數(shù)可知細(xì)絲Ⅱ的直徑為0.5

mm+49.8×0.01

mm=0.998

mm;單縫衍射,單縫越寬,衍射效果越不明顯,條紋間距越小,所以圖甲中的a是直徑更大的細(xì)絲Ⅱ的衍射圖樣。(2)通過(guò)平面鏡反射的光線(xiàn)可以看作在A點(diǎn)下方h處射出的光線(xiàn),類(lèi)似于雙縫干涉,根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式可得

;撤去平面鏡,在單縫下方A處放置同樣的另一單縫,有雙縫結(jié)構(gòu),但燈泡發(fā)出的光不是相干光,通過(guò)兩縫的光不能發(fā)生干涉。角度衍生練做“用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中,使用的雙縫間距d=0.20mm,雙縫到光屏的距離L=600mm,觀(guān)察到的干涉條紋如圖甲所示。甲

(1)在測(cè)量頭上的是一個(gè)螺旋測(cè)微器(又叫“千分尺”),分劃板上的刻度線(xiàn)處于x1、x2位置時(shí),對(duì)應(yīng)的示數(shù)如圖乙所示,則相鄰亮條紋的間距Δx=

mm(結(jié)果保留兩位小數(shù))。

乙

1.42(2)計(jì)算單色光的波長(zhǎng)的公式λ=

(用L、d、x1、x2表示)。

(3)代入數(shù)據(jù)計(jì)算單色光的波長(zhǎng)λ=

m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

(4)圖丙為實(shí)驗(yàn)裝置示意圖,S為單縫,S1、S2為雙縫,屏上O點(diǎn)處為一亮條紋。若實(shí)驗(yàn)時(shí)單縫偏離光軸,向右微微移動(dòng),則可以觀(guān)察到O點(diǎn)處的干涉條紋

。

A.向左移動(dòng)

B.向右移動(dòng)C.間距變大

D.間距變小丙

4.7×10-7

A【解析】

(1)螺旋測(cè)微器讀數(shù)為x1=2

mm+19.0×0.01

mm=2.190

mm,x2=7.5

mm+36.5×0.01

mm=7.865

mm,則相鄰亮條紋的間距(4)根據(jù)

可知,實(shí)驗(yàn)時(shí)單縫偏離光軸,向右微微移動(dòng),因雙縫間距、雙縫到光屏的距離、波長(zhǎng)都不變,所以條紋間距不變,由于主光軸變得傾斜,可以觀(guān)察到O點(diǎn)處的干涉條紋向左移動(dòng),故A正確?？键c(diǎn)四測(cè)量玻璃的折射率統(tǒng)攬主干知識(shí)1.一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)步驟在玻璃磚的另一側(cè)插上P3,使P3擋住P1、P2的像,再插上P4,使P4擋住P1、P2的像和P3。2.三個(gè)數(shù)據(jù)處理的方法

3.兩個(gè)減小誤差的實(shí)驗(yàn)要求(1)實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)盡可能將大頭針豎直插在紙上,且在入射側(cè)和出射側(cè)所插兩枚大頭針的間距應(yīng)大一些。(2)入射角不宜太大(接近90°),也不宜太小(接近0°),當(dāng)入射角太大時(shí),反射光較強(qiáng),折射光較弱,當(dāng)入射角太小時(shí),入射角、折射角測(cè)量的相對(duì)誤差較大。研學(xué)選考命題1.(2021浙江1月選考)小明同學(xué)在做“測(cè)定玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)時(shí),發(fā)現(xiàn)只有3枚大頭針,他把大頭針A、B、C插在如圖所示位置,并測(cè)出了玻璃的折射率。請(qǐng)?jiān)谙旅娣娇蛑挟?huà)出光路圖,標(biāo)出入射角i和折射角r,并寫(xiě)出折射率n的計(jì)算式

。

見(jiàn)解析圖

【解析】

光路圖如圖所示。根據(jù)折射定律可知2.(2024浙江6月選考)如圖所示,用“插針?lè)ā睖y(cè)量一等腰三角形玻璃磚(側(cè)面分別記為A和

B、頂角大小為θ)的折射率。(1)在白紙上畫(huà)一條直線(xiàn)ab,并畫(huà)出其垂線(xiàn)cd,交于O點(diǎn);(2)將側(cè)面A沿ab放置,并確定側(cè)面B的位置ef;(3)在cd上豎直插上大頭針P1和P2,從側(cè)面B透過(guò)玻璃磚觀(guān)察P1和P2,插上大頭針P3,要求P3能擋住

(選填“P1”“