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板块（三）光学、热学实验
目
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实验(三) 用油膜法估测油酸分子的大小
1
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实验(一) 测量玻璃的折射率
实验(二) 用双缝干涉实验测量光的波长
CONTENTS
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实验(四) 探究等温情况下一定质量
气体压强与体积的关系
光学、热学实验验收评价
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实验(一) 测量玻璃的折射率
实验图示 实验要点
1.如图所示，眼睛在bb'的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使P1的像被P2的像挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，再插上大头针P4，使P4挡住P1、P2的像和P3。
2.将大头针竖直插在纸上，且间距要稍大一些。
3.由P1、P2确定入射点，由P3、P4确定出射点，然后再确定折射光线。
4.求折射率时，应算出不同入射角时的，并取平均值，而不是求角度的平均值再求。
[例1] (2024·湖北高考)某同学利用激光测量半圆柱体玻璃砖的折射率，具体步骤如下：
①平铺白纸，用铅笔画两条互相垂直的直线AA'和BB'，交点为O。将半圆柱体玻璃砖的平直边紧贴AA'，并使其圆心位于O点，画出玻璃砖的半圆弧轮廓线，如图(a)所示。
②将一细激光束沿CO方向以某一入射角射入玻璃砖，记录折射光线与半圆弧的交点M。
③拿走玻璃砖，标记CO光线与半圆弧的交点P。
④分别过M、P作BB'的垂线MM'、PP'，M'、P'是垂足，并用米尺分别测量MM'、PP'的长度x和y。
⑤改变入射角，重复步骤②③④，得到多组x和y的数据。根据这些数据作出y x图像，如图(b)所示。
(1)关于该实验，下列说法正确的是___ (单选，填标号)。
A.入射角越小，误差越小
B.激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差
C.选择圆心O点作为入射点，是因为此处的折射现象最明显
B
[解析] 入射角适当即可，不能太小，入射角太小会导致折射角太小，测量的误差会变大，故A错误；激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差，故B正确；相同的材料在各点的折射效果都一样，故C错误。
(2)根据y x图像，可得玻璃砖的折射率为____________________ (保留三位有效数字)。
[解析] 设半圆柱体玻璃砖的半径为R，根据几何关系可得，入射角的正弦值为sin i=，折射角的正弦值为sin r=，折射率n==，可知y x图像斜率大小等于折射率，即n=≈1.58。
1.58(1.56~1.60均可)
(3)若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径，则折射率的测量结果_______ (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
[解析] 根据(2)中数据处理方法可知，若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径，则折射率的测量结果不变。
不变
[关键点分析]
(1)选择圆心O点作为入射点，进行数据测量时，半圆柱体玻璃砖相当于单位圆。
(2)根据实验步骤确定折射率的表达式n==，可知折射率的测量值与描画的半圆弧轮廓线半径无关。
实验(二) 用双缝干涉实验测量光的波长
实验图示 实验要点
1.分划板中心刻线与第1条亮条纹中心对齐时手轮上的读数为a1，与第n条亮条纹中心对齐时手轮上的读数为an，相邻两条亮条纹中心间距Δx=。
2.波长λ=Δx。
[例2] (2025·湖南长沙一模)小星学习了光的干涉后，用激光笔和双缝组件(如图甲所示)做双缝干涉实验，并测量激光的波长。他按如下步骤组装好设备：先将激光笔打开，让激光垂直照到墙壁上，在墙壁上形成一个小光斑。然后将双缝组件固定在激光笔前方，让激光垂直通过双缝后在远处墙壁上形成干涉图样，如图乙所示。
(1)小星做实验时，双缝组件到墙壁距离为2.4 m，两次所用双缝间距分别为0.30 mm和0.45 mm，用刻度尺测量干涉图样的数据分别如图丙和图丁所示，则图丙是采用间距为______mm的双缝测得的结果。根据图丁的测量结果，计算得出激光笔所发出的激光波长为_____nm(结果保留三位有效数字)。
0.45
675
[解析] 由双缝干涉条纹间距公式Δx=λ可知，本实验中条纹间距较小的题图丙对应的应为间距较大的双缝，即题图丙所对应的双缝的间距为0.45 mm； 由双缝干涉条纹间距公式Δx=λ，可知λ== mm=
675 nm。
(2)若实验过程中保持激光笔与双缝组件的位置不变，用光屏在离墙壁1.2 m处承接干涉图样，光屏上的图样与原来的干涉图样相比，会出现的现象是____。
A.条纹间距变大 B.条纹间距不变
C.条纹间距变小 D.条纹消失
[解析] 由双缝干涉条纹间距公式Δx=λ可知，当双缝与屏的间距减小时，条纹间距也减小。故选C。
C
[关键点分析]
(1)同样条件下，双缝间距越小，相邻亮条纹间距越大；双缝到屏的距离越小，相邻亮条纹间距越小。
(2)仔细观察干涉图样，确定间距21.6 mm对应几个相邻条纹间距Δx。
实验(三) 用油膜法估测油酸分子的大小
实验图示 实验要点
1.根据一定体积Vn溶液的滴数n，算出每滴油酸酒精溶液的体积V0，再结合溶液浓度计算一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积。
2.根据油膜轮廓计算面积时，要注意正方形的边长，不足半个的舍去，多于半个的算一个。
[例3] (2025·安徽淮南模拟)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验过程中。
(1)单分子油膜：油酸分子式为C17H33COOH，它的一个分子可以看成由两部分组成，一部分是C17H33—，另一部分是—COOH，—COOH对水有很强的亲和力。当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，其中酒精溶于水中，并很快挥发。油酸中C17H33—部分冒出水面，而—COOH部分留在水中，油酸分子就直立在水面上，形成一个单分子层油膜。
(2)配制溶液：将1 mL纯油酸配制成2 000 mL的油酸酒精溶液。
(3)测量体积：用量筒测出1 mL溶液共有80滴。
(4)平静水面：在边长为30~40 cm的浅盘里倒入2~3 cm深清水，待水面稳定后将爽身粉均匀地撒在水面上。
(5)滴入溶液：用清洁滴管将配制好的1滴溶液轻轻滴入浅盘中。
(6)描线：待油膜散开稳定后，用描线笔描出油膜轮廓。
(7)数格：每格边长是0.5 cm，油膜轮廓如图所示。
①油膜的面积为_________________________________m2(结果保留两位有效数字)；
②油酸分子的直径约为________________________________m(结果保留两位有效数字)；
3.6×10-3(3.5×10-3~3.7×10-3均可)
1.7×10-9(1.7×10-9~1.8×10-9均可)
③在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，实验小组测得油酸分子直径的结果明显偏小，原因可能是______。
A.油酸在水面未完全散开时就描线
B.计算油膜面积时把所有不足一格的方格计算在内
C.用量筒测出1 mL溶液的滴数时，多数了滴数
BC
[解析] ①根据题意可知，油膜所占坐标纸格数约143格，故油膜面积为S=143× m2≈3.6×10-3 m2。
②一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为V=× mL=6.25×
10-6 mL。
油酸分子的直径约为d=≈1.7×10-9 m。
③油酸在水面未完全散开时就描线会导致面积S偏小，故直径偏大，A错误；计算油膜面积时把所有不足一格的方格计算在内，会导致面积S偏大，故直径偏小，B正确；用量筒测出1 mL溶液的滴数时，多数了滴数，会导致计算的油酸体积偏小，故直径偏小，C正确。
[关键点分析]
(1)方格纸上每小格的边长为0.5 cm。
(2)①②两问均要求计算结果保留两位有效数字。
实验(四) 探究等温情况下一定
质量气体压强与体积的关系
实验图示 实验要点
1.为保证气体做等温变化，实验过程中不要用手握住注射器有气体的部位。同时，改变体积过程应缓慢，以免影响密闭气体的温度。为保证气体密闭，应在活塞与注射器内壁间涂上润滑油，注射器内、外气体的压强差不宜过大。
2.由=C判断p 图像斜率变化的原因。
[例4] (2025·河北高考)自动洗衣机水位检测的精度会影响洗净比和能效等级。某款洗衣机水位检测结构如图1所示。洗衣桶内水位升高时，集气室内气体压强增大，铁芯进入电感线圈的长度增加，从而改变线圈的自感系数。洗衣机智能电路通过测定LC振荡电路的频率来确定水位高度。
某兴趣小组在恒温环境中对此装置进行实验研究。
(1)研究集气室内气体压强与体积的关系
①洗衣桶内水位H一定时，其内径D的大小______ (选填“会”或“不会”)影响集气室内气体压强的大小。
不会
②测量集气室高度h0、集气室内径d。然后缓慢增加桶内水量，记录桶内水位高度H和集气室进水高度h，同时使用气压传感器测量集气室内气体压强p。H和h数据如下表所示。
H/cm 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00
h/cm 0.33 0.40 0.42 0.52 0.61 0.70 0.78 0.87
实验中使用同一把刻度尺对H和h进行测量，根据数据判断，测量
___ (选填“H”或“h”)产生的相对误差较小。
H
③利用数据处理软件拟合集气室内气体体积V与的关系曲线，如图2所示。图中拟合直线的延长线明显不过原点，经检查实验仪器完好，实验装置密封良好，操作过程规范，数据记录准确，则该延长线不过原点的主要原因是____________________________。
细管内气体的体积不可忽略
[解析] ①集气室内气体压强等于桶内水位高度与集气室进水高度的高度差产生的压强和大气压强之和，洗衣桶内水位H一定时，液体压强不变，集气室内气体压强不变，可知其内径D的大小不会影响集气室内气体压强的大小；
②由于实验中使用同一把刻度尺进行测量，分度值相同，根据题表中数据分析可知，桶内水位高度明显大于集气室内进水高度，所以测量桶内水位高度H产生的相对误差较小；
③设细管内气体的体积为V0，集气室内的气体做等温变化，根据玻意耳定律有p(V+V0)=C，整理得V=C·-V0，拟合直线的延长线不过原点的主要原因是细管内气体的体积不可忽略。
(2)研究洗衣桶水位高度与振荡电路频率的关系图是桶内水位在两个不同高度时示波器显示的u t 图像，u的频率即为LC振荡电路的频率。LC振荡电路的频率f与线圈自感系数L、电容C的关系是f=，则图3中_____ (选填“甲”或“乙”)对应的水位较高。
乙
[解析] 桶内水位高度H越大，集气室内气体压强越大，铁芯进入电感线圈的长度越大，电感线圈的自感系数越大，根据T==2π可知LC振荡电路的周期越大，所以题图3中乙对应的水位较高。
[关键点分析]
(1)实验探究被封闭在自动洗衣机集气室中的气体等温变化规律。
(2)实验利用数据处理软件拟合集气室内气体体积V与的关系曲线。
(3)被封闭在集气室内的气体为洗衣机注水前集气室和细管中的气体。
光学、热学实验验收评价
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1.(7分)(2025·新疆哈密三模)某实验小组用如图甲所示的圆柱形针筒装置探究气体等温变化的规律。
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(1)实验中为了控制气体的质量和温度不变，下列操作正确的是______。(2分)
A.快速推动柱塞 B.缓慢推动柱塞
C.用手握住注射器 D.在柱塞上涂抹润滑油
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解析：为了控制气体质量不变，应保证气体密闭，实验中应在柱塞上涂抹润滑油，故D正确；为了控制气体的温度不变，实验中应缓慢推动柱塞，且不能用手握住注射器，故A、C错误，B正确。
BD
6
(2)实验中_________ (选填“需要”或“不需要”)测量空气柱的横截面积。(1分)
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解析：空气柱的横截面积相等，能够以空气柱的长度间接表示气体的体积，即实验中不需要测量空气柱的横截面积。
不需要
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(3)某小组利用测量得到的数据绘制的p V图像如图乙所示，提高环境温度后重复实验，所得的曲线应位于图乙中曲线a的_______ (选填“左下侧”或“右上侧”)。该小组同学由图乙中的曲线a______ (选填“能”或“不能”)得出一定质量的气体在温度不变时，气体的压强与体积成反比。实验小组若想更直观地探究气体等温变化的规律，应绘制某温度下一定质量气体的______图像。(4分)
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右上侧
不能
p
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解析：根据理想气体状态方程有=C，变形得pV=CT，则等温变化过程的p V图像为一条双曲线，压强p与体积V的乘积能够间接表示温度高低，可知，提高环境温度后，压强p与体积V的乘积增大，则所得的曲线应位于题图乙中曲线a的右上侧。根据题图乙仅仅知道p V图像为一条曲线，并不能够确定其是一条双曲线，则由题图乙中的曲线a不能得出一定质量的气体在温度不变时，气体的压强与体积成反比。结合上述有p=CT·，若温度一定，则p 图像为一条过原点的倾斜直线，可知，若想更直观地探究气体等温变化的规律，应绘制某温度下一定质量气体的p 图像。
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6
2.(7分)(2025·海南高考)测量某半圆形玻璃砖的折射率，操作步骤如下
Ⅰ.在白纸上画一条直线，半圆形玻璃砖放白纸上，
玻璃砖直径与直线重合，描出直径两端点A和B，取走
玻璃砖，用刻度尺求圆心O点，过O点作AB垂线CO，
放回玻璃砖，将光屏垂直AB贴近玻璃砖A点放置。
Ⅱ.沿玻璃砖由C向B缓慢移动激光笔，使得入射光线平行纸面且始终沿着半径方向射向圆心O，从玻璃砖射出的激光在AB下方的光屏上恰好消失，记下激光入射点D，取走玻璃砖，过D点作CO的垂线DE。
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1
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(1)步骤Ⅱ中，当激光从D点入射到O点在AB面下方光屏上恰好消失时是光的____。(3分)
A.色散现象 B.衍射现象 C.全反射现象
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解析：当激光从D点入射到O点在AB面下方光屏上恰好消失时，光线在AB面发生全反射，故是光的全反射现象。故选C。
C
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(2)用刻度尺测得OB=4.00 cm、DE=2.50 cm，则玻璃砖的折射率n=_____。(4分)
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解析：根据前面分析可知此时入射角等于临界角，即∠DOE=C，故可得sin C===，根据sin C=，可得玻璃砖的折射率n=1.6。
1.6
1
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3.(7分)(2025·福建高考)(1)为测糖水的折射率与浓度的关系，设计如下实验：某次射入激光，测得数据如图甲所示，则糖水的折射率为
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___________
。(3分)
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解析：设入射角为i，折射角为r，根据几何关系有sin i=，sin r=，根据折射定律n=，可得糖水的折射率为n=。
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(2)改变糖水浓度，记录数据如表。
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n 1.32 1.34 1.35 1.38 1.42
η/% 10 20 30 40 50
在图乙中将30%的数据补充并绘图，求得糖水浓度每增加10%，折射率的增加值为_______ (保留两位有效数字)。(4分)
0.020
1
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解析：根据题中数据作图，如图所示，
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故可得糖水浓度每增加10%，折射率的增加值为Δn=×10%=0.020。
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4.(7分)用如图甲所示的双缝干涉实验装置来测量光的波长。
(1)图甲中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的名称依次是____。(1分)
A.单缝、双缝、毛玻璃屏、目镜
B.双缝、单缝、毛玻璃屏、目镜
C.单缝、双缝、目镜、毛玻璃屏
D.双缝、单缝、目镜、毛玻璃屏
A
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解析：光源后面为滤光片，使光源发出的光变为单色光；之后为单缝，使单色光的相干性较好；之后为双缝，变为两束相干光，在遮光筒中传播，避免外界光线干扰；最后在毛玻璃屏上叠加形成干涉图样，我们再通过目镜进行观测。故选A。
1
5
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(2)在调节仪器时单缝和双缝应该相互______ (选填“垂直”或“平行”)放置。(2分)
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4
解析：在组装仪器时单缝和双缝应该相互平行放置。
平行
1
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(3)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有
50个分度。某同学调整手轮使测量头的分划板中心
刻线与某亮纹中心对齐，并将该亮纹定为第1条亮
纹，此时测量头上游标卡尺的读数为1.16 mm；接
着再同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时测量头上游标卡尺如图乙所示，则读数为________mm。已知双缝间距d=2.00×
10-4 m，测得双缝到毛玻璃屏的距离L=0.800 m，所测光的波长λ=__________
m(保留三位有效数字)。(4分)
2
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4
15.02
6.93×10-7
1
5
6
解析：测量头精度为0.02 mm，故读数为1.5 cm+1×0.02 mm=15.02 mm。由公式Δx=λ可知λ== m=6.93×10-7 m。
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3
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1
5
6
5.(8分)(2025·河北沧州模拟)可见光的波长范围约为400~700 nm，分子直径约为0.1~1.0 nm。在中学实验室通过选用恰当的方法，可以测量这样的微小量。下列分别给出两种微小量的测量方法。
(1)通过双缝干涉实验测量单色光的波长，实验装置如图甲所示，其中测量头包括毛玻璃屏、分划板、手轮、目镜等。
2
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4
1
5
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2
3
4
①测量某亮条纹位置时，手轮上的示数如图乙所示，其示数为
______________________mm。(2分)
4.486(4.485~4.487均可)
②下列可以增加目镜中观察到条纹个数的方法为_____。(多选)(2分)
A.将单缝向双缝靠近
B.将屏向靠近双缝的方向移动
C.使用间距更大的双缝
D.将实验中的紫光更换为红光
BC
③若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，假设某种单色光的条纹间距为Δx，则该单色光的波长λ=______。(2分)
1
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2
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解析：①手轮的固定刻度读数为4 mm，可动刻度的读数为48.6×0.01 mm=0.486 mm，测量值为4 mm+0.486 mm=4.486 mm。
②由公式Δx=λ，可知条纹间距与双缝间距、双缝到屏的距离和光的波长有关，所以若想增加从目镜中观察到的条纹个数，就要减小条纹间距，则可通过减小双缝到屏的距离、增大双缝间距、选用波长较短的光来实现，将单缝向双缝靠近对条纹间距无影响，将实验中的紫光更换为红光波长变大，可观察到的条纹个数减小，则B、C正确。
③根据条纹间距公式Δx=λ，
可计算单色光的波长λ=。
1
5
6
(2)用油膜法估测油酸分子的大小实验，将浓度为0.10%的油
酸酒精溶液一滴一滴滴入量筒，测出一滴溶液的体积为4.5×
10-2 mL，向浅盘中倒入适量的水，并向水面均匀地撒入痱子
粉，把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜形状稳定
后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油酸膜的轮廓，如图丙所示，数出形成的油膜占据了115个方格，坐标纸中正方形方格的边长为1 cm，则估测出油酸分子的直径为_________m。(计算结果保留2位有效数字)(2分)
2
3
4
解析：油酸分子直径d== m≈3.9×10-9 m。
3.9×10-9
1
5
6
6.(8分)学校物理小组的同学们利用如图甲所示的实
验装置探究一定质量的气体等压变化规律。注射器竖直
固定在铁架台上，其中密封了一定质量的气体，柱塞上
固定一重物，被密封的空气柱浸没在烧杯的液体中，液
体中放置有温度计(图中未标出)。忽略柱塞与注射器之
间的摩擦，通过改变烧杯内液体温度读取多组温度、体
积数值，并作V T图像。
2
3
4
1
5
6
2
3
4
(1)下列说法正确的是____ (填选项字母)。(2分)
A.温度计位置应尽量远离空气柱
B.柱塞上应涂上润滑油
C.每次改变烧杯中液体的温度时，应立即读出空气柱的体积
B
1
5
6
解析：温度计应尽量靠近注射器空气柱，以免温度计和空气柱存在温差，A项错误；柱塞上涂上润滑油可减小摩擦、增强密封性，B项正确；应该等充分热交换后柱塞稳定时再读出空气柱的体积，C项错误。
2
3
4
1
5
6
(2)某同学作出V T图像如图乙所示，图像不过原点的原因可能是__________________________。(3分)
2
3
4
解析：设橡胶塞内气体体积为ΔV，则有=C，即V=T-ΔV，所以图像不过原点的原因是未考虑橡胶塞内的气体体积。
未考虑橡胶塞内的气体体积
1
5
6
(3)保持密封空气柱质量不变，改变重物质量，通过两次实验作出V T图像得到两条直线如图丙所示。若两条直线斜率分别为k1、k2，两次重物及柱塞的总质量分别为m1、m2，柱塞横截面积为S，重力加速度为g，则
大气压强可表示为_______________(使用题中所给字母表示)。(3分)
2
3
4
解析：由以上分析知k1=，k2=，对柱塞及重物受力分析p1S=m1g+p0S，p2S=m2g+p0S，解得p0=。板块(三) 光学、热学实验
实验(一) 测量玻璃的折射率
实验图示 实验要点
1.如图所示,眼睛在bb'的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向,使P1的像被P2的像挡住,然后在眼睛这一侧插上大头针P3,使P3挡住P1、P2的像,再插上大头针P4,使P4挡住P1、P2的像和P3。 2.将大头针竖直插在纸上,且间距要稍大一些。 3.由P1、P2确定入射点,由P3、P4确定出射点,然后再确定折射光线。 4.求折射率时,应算出不同入射角时的,并取平均值,而不是求角度的平均值再求。
[例1] (2024·湖北高考)某同学利用激光测量半圆柱体玻璃砖的折射率,具体步骤如下:
①平铺白纸,用铅笔画两条互相垂直的直线AA'和BB',交点为O。将半圆柱体玻璃砖的平直边紧贴AA',并使其圆心位于O点,画出玻璃砖的半圆弧轮廓线,如图(a)所示。
②将一细激光束沿CO方向以某一入射角射入玻璃砖,记录折射光线与半圆弧的交点M。
③拿走玻璃砖,标记CO光线与半圆弧的交点P。
④分别过M、P作BB'的垂线MM'、PP',M'、P'是垂足,并用米尺分别测量MM'、PP'的长度x和y。
⑤改变入射角,重复步骤②③④,得到多组x和y的数据。根据这些数据作出y x图像,如图(b)所示。
(1)关于该实验,下列说法正确的是 (单选,填标号)。
A.入射角越小,误差越小
B.激光的平行度好,比用插针法测量更有利于减小误差
C.选择圆心O点作为入射点,是因为此处的折射现象最明显
(2)根据y x图像,可得玻璃砖的折射率为 (保留三位有效数字)。
(3)若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径,则折射率的测量结果 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
听课随笔:
自主空间
关键点分析
(1)选择圆心O点作为入射点,进行数据测量时,半圆柱体玻璃砖相当于单位圆。
(2)根据实验步骤确定折射率的表达式n==,可知折射率的测量值与描画的半圆弧轮廓线半径无关。
实验(二) 用双缝干涉实验测量光的波长
实验图示 实验要点
1.分划板中心刻线与第1条亮条纹中心对齐时手轮上的读数为a1,与第n条亮条纹中心对齐时手轮上的读数为an,相邻两条亮条纹中心间距Δx=。 2.波长λ=Δx。
[例2] (2025·湖南长沙一模)小星学习了光的干涉后,用激光笔和双缝组件(如图甲所示)做双缝干涉实验,并测量激光的波长。他按如下步骤组装好设备:先将激光笔打开,让激光垂直照到墙壁上,在墙壁上形成一个小光斑。然后将双缝组件固定在激光笔前方,让激光垂直通过双缝后在远处墙壁上形成干涉图样,如图乙所示。
(1)小星做实验时,双缝组件到墙壁距离为2.4 m,两次所用双缝间距分别为0.30 mm和0.45 mm,用刻度尺测量干涉图样的数据分别如图丙和图丁所示,则图丙是采用间距为 mm的双缝测得的结果。根据图丁的测量结果,计算得出激光笔所发出的激光波长为 nm(结果保留三位有效数字)。
(2)若实验过程中保持激光笔与双缝组件的位置不变,用光屏在离墙壁1.2 m处承接干涉图样,光屏上的图样与原来的干涉图样相比,会出现的现象是 。
A.条纹间距变大 B.条纹间距不变
C.条纹间距变小 D.条纹消失
听课随笔:
自主空间
关键点分析
(1)同样条件下,双缝间距越小,相邻亮条纹间距越大;双缝到屏的距离越小,相邻亮条纹间距越小。
(2)仔细观察干涉图样,确定间距21.6 mm对应几个相邻条纹间距Δx。
实验(三) 用油膜法估测油酸分子的大小
实验图示 实验要点
1.根据一定体积Vn溶液的滴数n,算出每滴油酸酒精溶液的体积V0,再结合溶液浓度计算一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积。 2.根据油膜轮廓计算面积时,要注意正方形的边长,不足半个的舍去,多于半个的算一个。
[例3] (2025·安徽淮南模拟)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验过程中。
(1)单分子油膜:油酸分子式为C17H33COOH,它的一个分子可以看成由两部分组成,一部分是C17H33—,另一部分是—COOH,—COOH对水有很强的亲和力。当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时,油酸就在水面上散开,其中酒精溶于水中,并很快挥发。油酸中C17H33—部分冒出水面,而—COOH部分留在水中,油酸分子就直立在水面上,形成一个单分子层油膜。
(2)配制溶液:将1 mL纯油酸配制成2 000 mL的油酸酒精溶液。
(3)测量体积:用量筒测出1 mL溶液共有80滴。
(4)平静水面:在边长为30~40 cm的浅盘里倒入2~3 cm深清水,待水面稳定后将爽身粉均匀地撒在水面上。
(5)滴入溶液:用清洁滴管将配制好的1滴溶液轻轻滴入浅盘中。
(6)描线:待油膜散开稳定后,用描线笔描出油膜轮廓。
(7)数格:每格边长是0.5 cm,油膜轮廓如图所示。
①油膜的面积为 m2(结果保留两位有效数字);
②油酸分子的直径约为 m(结果保留两位有效数字);
③在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,实验小组测得油酸分子直径的结果明显偏小,原因可能是 。
A.油酸在水面未完全散开时就描线
B.计算油膜面积时把所有不足一格的方格计算在内
C.用量筒测出1 mL溶液的滴数时,多数了滴数
听课随笔:
自主空间
关键点分析
(1)方格纸上每小格的边长为0.5 cm。
(2)①②两问均要求计算结果保留两位有效数字。
实验(四) 探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系
实验图示 实验要点
1.为保证气体做等温变化,实验过程中不要用手握住注射器有气体的部位。同时,改变体积过程应缓慢,以免影响密闭气体的温度。为保证气体密闭,应在活塞与注射器内壁间涂上润滑油,注射器内、外气体的压强差不宜过大。 2.由=C判断p 图像斜率变化的原因。
[例4] (2025·河北高考)自动洗衣机水位检测的精度会影响洗净比和能效等级。某款洗衣机水位检测结构如图1所示。洗衣桶内水位升高时,集气室内气体压强增大,铁芯进入电感线圈的长度增加,从而改变线圈的自感系数。洗衣机智能电路通过测定LC振荡电路的频率来确定水位高度。
某兴趣小组在恒温环境中对此装置进行实验研究。
(1)研究集气室内气体压强与体积的关系
①洗衣桶内水位H一定时,其内径D的大小 (选填“会”或“不会”)影响集气室内气体压强的大小。
②测量集气室高度h0、集气室内径d。然后缓慢增加桶内水量,记录桶内水位高度H和集气室进水高度h,同时使用气压传感器测量集气室内气体压强p。H和h数据如下表所示。
H/cm 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00
h/cm 0.33 0.40 0.42 0.52 0.61 0.70 0.78 0.87
实验中使用同一把刻度尺对H和h进行测量,根据数据判断,测量 (选填“H”或“h”)产生的相对误差较小。
③利用数据处理软件拟合集气室内气体体积V与的关系曲线,如图2所示。图中拟合直线的延长线明显不过原点,经检查实验仪器完好,
自主空间
实验装置密封良好,操作过程规范,数据记录准确,则该延长线不过原点的主要原因是 。
(2)研究洗衣桶水位高度与振荡电路频率的关系图是桶内水位在两个不同高度时示波器显示的u t 图像,u的频率即为LC振荡电路的频率。LC振荡电路的频率f与线圈自感系数L、电容C的关系是f=,则图3中 (选填“甲”或“乙”)对应的水位较高。
听课随笔:
自主空间
关键点分析
(1)实验探究被封闭在自动洗衣机集气室中的气体等温变化规律。
(2)实验利用数据处理软件拟合集气室内气体体积V与的关系曲线。
(3)被封闭在集气室内的气体为洗衣机注水前集气室和细管中的气体。
板块(三) 光学、热学实验
实验(一)
[例1] 解析：(1)入射角适当即可，不能太小，入射角太小会导致折射角太小，测量的误差会变大，故A错误；激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差，故B正确；相同的材料在各点的折射效果都一样，故C错误。
(2)设半圆柱体玻璃砖的半径为R，根据几何关系可得，入射角的正弦值为sin i＝，折射角的正弦值为sin r＝，折射率n＝＝，可知y x图像斜率大小等于折射率，即n＝≈1.58。
(3)根据(2)中数据处理方法可知，若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径，则折射率的测量结果不变。
答案：(1)B (2)1.58(1.56～1.60均可) (3)不变
实验(二)
[例2] 解析：(1)由双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知，本实验中条纹间距较小的题图丙对应的应为间距较大的双缝，即题图丙所对应的双缝的间距为0.45 mm; 由双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ，可知λ＝＝ mm＝675 nm。
(2)由双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知，当双缝与屏的间距减小时，条纹间距也减小。故选C。
答案：(1)0.45 675 (2)C
实验(三)
[例3] 解析：①根据题意可知，油膜所占坐标纸格数约143格，故油膜面积为S＝143×2 m2≈3.6×10－3 m2。
②一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为V＝× mL＝6.25×10－6 mL。
油酸分子的直径约为d＝≈1.7×10－9 m。
③油酸在水面未完全散开时就描线会导致面积S偏小，故直径偏大，A错误；计算油膜面积时把所有不足一格的方格计算在内，会导致面积S偏大，故直径偏小，B正确；用量筒测出1 mL溶液的滴数时，多数了滴数，会导致计算的油酸体积偏小，故直径偏小，C正确。
答案：①3.6×10－3(3.5×10－3～3.7×10－3均可)
②1.7×10－9(1.7×10－9～1.8×10－9均可) ③BC
实验(四)
[例4] 解析：(1)①集气室内气体压强等于桶内水位高度与集气室进水高度的高度差产生的压强和大气压强之和，洗衣桶内水位H一定时，液体压强不变，集气室内气体压强不变，可知其内径D的大小不会影响集气室内气体压强的大小；
②由于实验中使用同一把刻度尺进行测量，分度值相同，根据题表中数据分析可知，桶内水位高度明显大于集气室内进水高度，所以测量桶内水位高度H产生的相对误差较小；
③设细管内气体的体积为V0，集气室内的气体做等温变化，根据玻意耳定律有p(V＋V0)＝C，整理得V＝C·－V0，拟合直线的延长线不过原点的主要原因是细管内气体的体积不可忽略。
(2)桶内水位高度H越大，集气室内气体压强越大，铁芯进入电感线圈的长度越大，电感线圈的自感系数越大，根据T＝＝2π可知LC振荡电路的周期越大，所以题图3中乙对应的水位较高。
答案：(1)①不会 ②H ③细管内气体的体积不可忽略 (2)乙
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