专题八 第18练　热学和光学实验（含解析）

第18练　热学和光学实验
1．（2023·湖北·模拟预测）（1）如图1反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的4个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是 （用符号表示）；
（2）在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，将油酸溶于酒精，其浓度为每1000mL溶液中有0.6mL油酸。用注射器测得1 mL上述溶液有75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，画出油膜的形状。如图2所示，坐标纸中正方形方格的边长为1cm，试求：
①油酸膜的面积是 cm2：
②每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 ，
③按以上实验数据估测出油酸分子的直径是 m。（结果保留两位有效数字）
（3）若阿伏加德罗常数为NA，油酸的摩尔质量为M。油酸的密度为。则下列说法正确的是 。
A．1kg油酸所含有分子数为 B．油酸所含分子数为
C．1个油酸分子的质量为 D．油酸分子的直径约为
2．(2023·黑龙江哈尔滨市一模)利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。
(1)实验前打开光源，调节光源的高度和角度，使它发出的光束沿着遮光筒的轴线把屏照亮；然后光具座上先放置b________和c________，再放置a________，就可以观察到单色光的双缝干涉图样(均选填“双缝”“单缝”“滤光片”)。
(2)实验中已知双缝间的距离d＝0.3 mm，双缝到光屏的距离L＝1.2 m，某种单色光照射双缝时，用测量头测量条纹间的宽度：先将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，如图甲所示，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图乙所示为________ mm；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图丙所示为________ mm，则这种单色光的波长为________ m(结果保留两位有效数字)。
(3)上述实验中，若仅将红色滤光片更换为蓝色滤光片，则相邻亮纹中心间距________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
3．（23-24高三下·上海嘉定·阶段练习）
(1)图1（b）是附有肥皂泡薄膜的铁丝圈，图1（a）是一点燃的酒精灯，往火焰上撒些盐后，在图1（b）上的火焰像上可看到的条纹图样是 。
(2)利用薄膜干涉可检查工件表面的平整度。如图2（a）所示，现使透明标准板M和待检工件N间形成一楔形空气薄层，并用单色光照射，可观察到如图2（b）所示的干涉条纹，条纹的弯曲处P和Q对应于A和B处。从弯曲的条纹可知同一亮条纹上c、d点对应的薄膜厚度相同，故判断A处缺陷为 、B处缺陷为 （选填“凹陷”或“凸起”）。当减少薄片的厚度，则相邻的干涉条纹间距会 （选填“变大、变小或不变”）。
4．（2024·重庆九龙坡·模拟预测）用气体压强传感器做“探究气体等温变化的规律”实验，实验装置如图甲所示。
(1)下列说法或操作正确的是_______。（填正确答案标号）
A．在注射器柱塞上涂抹润滑油的目的是防止封闭气体泄露
B．推拉活塞时为了稳定，应用手握紧注射器筒的空气柱部分，并迅速推拉活塞改变气体体积
C．实验过程中应保持周围环境温度不变
D．多测几组p、V数据，记录并作出图像，若图像为曲线即可说明p、V成反比关系
(2)在操作规范，不漏气的前提下，某同学测得多组压强p和体积V的数据并作出图线，如果胶管中含有一定质量的气体，作出的图像可能是_______。（填正确答案标号）
A． B． C．
(3)在同一温度环境下，另一位同学对两部分气体重复了上述实验，实验操作和数据处理均正确，得到的图像如图乙所示。两次操作中气体的温度分别为和，则和的大小关系为 （填“”“”或“”）。
5．（2024·山东菏泽·二模）实验室有一块一侧有反光涂层的矩形玻璃砖，它的长宽比为，某同学用激光笔测量该玻璃砖的折射率。由于缺少标准测量工具，该同学将纸张裁成和玻璃砖一样大，通过对折产生折痕对纸张进行等分，将纸张变为测量工具。
(1)用纸张折痕确定法线，调整激光笔的位置如图所示，AO为入射光线，光线通过玻璃砖从B点射出，可知玻璃砖的折射率为 （可用分数、小数及根号表示）；
(2)激光在这种玻璃砖中发生全反射临界角的正弦值 ；
(3)在本实验中，下列方法最能有效减小实验误差的是_______（单选，填选项序号）。
A．仅适当增大光线的入射角 B．仅适当减小光线的入射角
C．仅适当增加纸张的等分折痕 D．仅适当减少纸张的等分折痕
6．（23-24高三·河北邢台·期中）某同学用DIS来研究一定质量的气体在温度不变时压强与体积的关系，实验装置如图甲所示。
(1)关于实验过程，下列说法错误的是__________。
A．改变体积时，要缓慢推拉注射器活塞
B．为防止漏气，针管与活塞之间要涂润滑油
C．可以用手握紧针筒以方便推拉活塞
(2)启用系统“绘图”功能，计算机将显示压强与体积的关系图线。该同学在不同温度下做了两次实验，获得的图像如图乙所示，则 。（填“＞”“＝”或“＜”）
(3)该同学发现图线不过坐标原点，可能原因是__________。
A．连接注射器和压强传感器的细管中有气体体积未计入
B．实验过程中出现漏气现象
C．实验过程中气体温度降低
专题强化练
1.【答案】 bcad
B
【详解】（1）[1]用“用油膜法估测分子的大小”的实验步骤为：配制油酸酒精溶液→测定一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积→准备浅水盘→形成油膜→描绘油膜边缘→测量油膜面积→计算分子直径。因此操作先后顺序排列应是bcad。
（2）①[2]图中油膜中大约有个小方格，则油酸膜的面积为
②[3]每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为
③[4]油酸分子的直径为
（3）[5]
A．1kg油酸所含有分子数为
故A错误；
B．油酸所含分子数为
故B正确；
C．1个油酸分子的质量为
故C错误；
D．设油酸分子的直径为，则有
解得
故D错误。
故选B。
2.答案　(1)单缝　双缝　滤光片　(2)2.333(2.332、2.334均可)　15.325(15.324、15.326均可)　6.5×10－7　(3)减小
解析　(1)实验中，通过滤光片获得单色光，通过单缝获得线光源，通过双缝获得相干光，故光具座上先放置b单缝和c双缝，再放置a滤光片，就可以观察到单色光的双缝干涉图样。
(2)由题图乙可知示数为
2 mm＋0.333 mm＝2.333 mm(2.332、2.334 mm都正确)
由题图丙可知示数为
15 mm＋0.325 mm＝15.325 mm(15.324、15.326 mm都正确)
由Δx＝λ得
λ＝＝ m≈6.5×10－7 m
(3)若仅将红色滤光片更换为蓝色滤光片，则λ减小，由Δx＝λ可知相邻亮纹中心间距减小。
3.【答案】(1)水平的明暗相间的干涉条纹
(2) 凹陷 凸起 变大
【详解】（1）在火焰上撒些盐会使酒精灯发出黄色的光，光线照在肥皂膜上时，肥皂膜前后两个表面的反射光线会发生干涉，设肥皂膜厚度为，若
呈现亮条纹
呈现暗条纹，同一个厚度一个条纹，肥皂膜由于重力的作用，上薄下厚，所以会出现水平的明暗相间的干涉条纹。
（2）[1][2][3]薄膜干涉为等厚干涉，即同一个条纹处的空气膜厚度相同，所以c、d点对应处的空气膜厚度相同，从弯曲的条纹可知，A处检查平面左侧的空气膜与右边相同，所以A处应该凹陷，B处检查平面右侧的空气膜厚度与左侧相同，所以B处凸起，当减小薄片的厚度，即减小空气膜的厚度，导致同级的光程差的间距变大，则干涉条纹间距会变大。
距变大，则干涉条纹间距会变大。
4.【答案】(1)AC
(2)C
(3)>
【详解】（1）A．本实验必须保证气体质量一定，在注射器柱塞上涂抹润滑油可以防止封闭气体泄露，故A正确；
BC．实验必须保证气体温度一定，用手握住注射器或迅速推拉活塞会使气体温度升高，故B错误，C正确；
D．图像为双曲线的一支才能说明p、V成反比，故D错误。
故选AC。
（2）若橡胶管中含有一定质量的气体，由
得
即图像为一次函数，纵轴截距为负数。
故选C。
（3）取任一等容过程，由图可知；由
可知
5.【答案】(1)
(2)0.69/0.67/0.68/0.70/0.71
(3)C
【详解】（1）设长为8a，高为4a，则入射角的正弦为
折射角的正弦值为
故折射率为
（2）全反射临界角为
（3）本实验的实验误差主要来源于求解正弦值时各条边长度的测量，为了提高测量长度的精准度使实验更准确，可以增加纸张的折痕。
故选C。
6.【答案】(1)C
(2)＜
(3)A
【详解】（1）A．为了保持封闭气体的温度不变，要缓慢推拉注射器活塞。若推动活塞速度过快，会引起气体的温度逐渐升高，故A正确，不符合题意；
B．为防止漏气，针管与活塞之间要涂润滑油，故B正确，不符合题意；
C．本实验条件是温度不变，用手握住注射器含有气体的部分，会使气体温度升高，故手不能握住注射器，故C错误，符合题意。
故选C。
（2）根据理想气体状态方程变形得
则图线的延长线过原点，且温度越高直线的斜率越大，由图线可知
（3）图线不过原点，在轴上有截距，说明当体积为0时，仍有压强，是连接注射器和压强传感器的细管中有气体体积未计入。
故选A。