第18講光學(xué)與熱學(xué)實(shí)驗(yàn)貫通?知識(shí)脈絡(luò)研學(xué)?核心考點(diǎn)目錄索引

貫通?知識(shí)脈絡(luò)研學(xué)?核心考點(diǎn)考點(diǎn)一光學(xué)實(shí)驗(yàn)命題角度1測(cè)量玻璃的折射率

實(shí)驗(yàn)裝置核心操作1.把白紙固定在木板上。2.大頭針豎直插在紙上,畫線、插針交替進(jìn)行。3.畫出完整光路圖。4.注意點(diǎn):(1)入射角i不宜太大或太小。(2)不能把玻璃磚界面當(dāng)作尺子畫界線數(shù)據(jù)處理例1

(2025浙江湖州三模)用插針法測(cè)梯形玻璃磚的折射率實(shí)驗(yàn)中

(1)在畫玻璃磚邊界時(shí),請(qǐng)指出圖甲中操作不當(dāng)之處:

。

(2)已畫好玻璃磚邊界MN、PQ,插上大頭針P1、P2,使P1P2連線與PQ邊界垂直。要保證能測(cè)出玻璃的折射率,入射光應(yīng)從圖乙所示玻璃磚的_______

(選填“ae”“ef”或“fd”)區(qū)域射入(已知玻璃的折射率介于1.3~1.5)。

(3)插大頭針P3、P4操作正確,測(cè)得P3P4連線與MN的夾角為75°,如圖丙所示,則玻璃的折射率n=

。

不能直接沿玻璃磚畫邊界

fd

命題角度2用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)光的波長(zhǎng)

實(shí)驗(yàn)裝置核心操作1.同軸安裝,雙縫和單縫的縫平行。2.測(cè)量條紋間距。3.注意點(diǎn):直接測(cè)幾個(gè)條紋的總間距,得出單個(gè)條紋間距Δx數(shù)據(jù)處理例2利用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)光的波長(zhǎng),實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。(1)已知單縫到雙縫之間的距離是100mm,雙縫到屏的距離為1.0m,雙縫之間的距離為0.30mm,干涉圖樣如圖乙所示,分劃板中心刻度線在A位置時(shí)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為1.234mm,在B位置時(shí)讀數(shù)如圖丙所示,為_________

mm,則該光的波長(zhǎng)為

nm(計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。甲

乙

丙

14.538665(2)某同學(xué)觀察到圖丁所示圖像,即測(cè)量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一方向上,若繼續(xù)移動(dòng)目鏡觀察,將會(huì)使測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)偏差。在這種情況下測(cè)出干涉條紋的間距Δx,則波長(zhǎng)的測(cè)量值

(選填“大于”“小于”或“等于”)其實(shí)際值。

(3)下列操作能夠使(2)問中的干涉條紋與分劃板中心刻線在同一方向上的是

(單選)。

A.調(diào)整目鏡使條紋清晰B.調(diào)節(jié)撥桿使單縫與雙縫平行C.旋轉(zhuǎn)測(cè)量頭使分劃板中心線與某一條紋的中心線對(duì)齊丁

大于C

考點(diǎn)二熱學(xué)實(shí)驗(yàn)命題角度1用油膜法估測(cè)油酸分子的大小

實(shí)驗(yàn)裝置核心操作1.用量筒測(cè)出體積Vn的溶液的滴數(shù)n。2.將痱子粉或細(xì)石膏粉均勻地撒在水面上,將一滴油酸酒精溶液滴在水面上。3.油膜形狀穩(wěn)定后,將玻璃板放在淺盤上描出油膜輪廓數(shù)據(jù)處理

ACBED(2)乙同學(xué)在做“用油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)時(shí),將6mL的油酸溶于酒精中制成104mL的油酸酒精溶液。用注射器取適量溶液滴入量筒,測(cè)得每滴入75滴,量筒內(nèi)的溶液增加1mL。用注射器把1滴這樣的溶液滴入表面撒有痱子粉的淺盤中,把玻璃板蓋在淺盤上并描出油酸膜邊緣輪廓,如圖2所示。已知玻璃板上正方形小方格的邊長(zhǎng)為1cm,則油酸膜的面積約為

m2(保留2位有效數(shù)字)。由以上數(shù)據(jù),可估算出油酸分子的直徑約為

m(保留2位有效數(shù)字)。

圖1圖21.1×10-27.1×10-10

偏大

C

命題角度2探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)裝置核心操作1.柱塞上涂抹潤(rùn)滑油防止漏氣,保證氣體質(zhì)量不變。2.緩慢改變氣體體積,保證氣體溫度不變。3.記錄氣柱長(zhǎng)度(表示體積)與壓強(qiáng)。4.注意點(diǎn):實(shí)驗(yàn)中手不能握住注射器數(shù)據(jù)處理例4

(2024上海卷)驗(yàn)證“氣體體積隨溫度變化關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,用支架將封有一定質(zhì)量氣體的注射器和溫度傳感器固定在盛有熱水的燒杯中。實(shí)驗(yàn)過程中,隨著水溫的緩慢下降,記錄多組氣體溫度和體積的數(shù)據(jù)。(1)不考慮漏氣因素,符合理論預(yù)期的圖線是

。

A(2)下列有助于減小實(shí)驗(yàn)誤差的操作是

。

A.實(shí)驗(yàn)前測(cè)量并記錄環(huán)境溫度B.實(shí)驗(yàn)前測(cè)量并記錄大氣壓強(qiáng)C.待溫度示數(shù)完全穩(wěn)定后才記錄數(shù)據(jù)D.測(cè)量過程中保持水面高于活塞下端C

考點(diǎn)三光學(xué)、熱學(xué)實(shí)驗(yàn)的拓展與創(chuàng)新光學(xué)、熱學(xué)實(shí)驗(yàn)的主要?jiǎng)?chuàng)新設(shè)計(jì)方式(1)“測(cè)量玻璃的折射率”的實(shí)驗(yàn)中,通過改變獲得光路圖的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新。(2)“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”的實(shí)驗(yàn)中,用反射法獲得相干光源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新。(3)“等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,既可以從實(shí)驗(yàn)器材上進(jìn)行創(chuàng)新,也可以從實(shí)驗(yàn)原理上進(jìn)行遷移探究“等容情況下一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與溫度的關(guān)系”。例5

(2025福建泉州一模)某同學(xué)通過圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置,研究溫度不變時(shí),一定質(zhì)量的氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系。(1)實(shí)驗(yàn)時(shí),為判斷氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系,

(選填“需要”或“不需要”)測(cè)出針筒內(nèi)空氣柱的橫截面積。

甲

(2)該同學(xué)按實(shí)驗(yàn)步驟開始實(shí)驗(yàn),推動(dòng)活塞壓縮氣體,記錄活塞在不同位置的壓強(qiáng)p和體積V,并計(jì)算相應(yīng)的p與V乘積的值,發(fā)現(xiàn)pV值逐漸增大,原因可能是

。不需要空氣柱溫度升高

乙

C

例6

(2025重慶南開中學(xué)三模)洛埃鏡實(shí)驗(yàn)是利用平面鏡研究光波的性質(zhì)。某次實(shí)驗(yàn)時(shí),小南用光電傳感器代替光屏,測(cè)量單色光的波長(zhǎng),其原理如圖甲所示,單色光從單縫S射出,一部分直接投射到傳感器上,另一部分入射到平面鏡后反射到傳感器上。傳感器沿矩形的長(zhǎng)邊(圖中豎直方向)均勻分布著許多光敏單元,各個(gè)光敏單元得到的光照信息經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后,在顯示器得到各點(diǎn)的光照強(qiáng)度,形象地展示亮條紋的分布,得到干涉圖像的條紋間距。圖乙中a曲線是小南得到的干涉圖像。甲

乙(1)由圖甲可知單縫S到傳感器的距離為

cm。

(2)單縫S到平面鏡的距離d=0.3mm,則單色光的波長(zhǎng)為

nm(保留3位有效數(shù)字)。

(3)若只把光源換成頻率更大的單色光,則新的光照強(qiáng)度分布是圖丙中的

(選填“b”或“c”)曲線。

丙

61.0610b

例7

(2024湖北卷)某同學(xué)利用激光測(cè)量半圓柱體玻璃磚的折射率,具體步驟如下:①平鋪白紙,用鉛筆畫兩條互相垂直的直線AA'和BB',交點(diǎn)為O。將半圓柱體玻璃磚的平直邊緊貼AA',并使其圓心位于O點(diǎn),畫出玻璃磚的半圓弧輪廓線,如圖甲所示。②將一細(xì)激光束沿CO方向以某一入射角射入玻璃磚,記錄折射光線與半圓弧的交點(diǎn)M。③拿走玻璃磚,標(biāo)記CO光線與半圓弧的交點(diǎn)P。甲

④分別過M、P作BB'的垂線MM'、PP',M'、P'是垂足,并用刻度尺分別測(cè)量MM'、PP'的長(zhǎng)度x和y。⑤改變?nèi)肷浣?重復(fù)步驟②③④,得到多組x和y的數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)作出y-x圖像,如圖乙所示。乙

(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn),下列說法正確的是

(單選,填標(biāo)號(hào))。

A.入射角越小,誤差越小B.激光的平行度好,比用插針法測(cè)量更