高考物理二轮复习专题六实验与探究第17讲光学、热学实验课件（40页PPT）

(共40张PPT)
实验类型 实验名称 实验装置图 实验常考点
光学实验 测量玻璃的折射率 ①考操作:插P3要使P3挡住P1、P2的像,插P4要使P4挡住P1、P2的像和P3
②考处理:连OO',测θ1和θ2,根据计算、作图或单位圆法即可求得折射率
③考注意点:大头针的间距要稍大一些,θ1不宜太大或太小;手不能触摸光学面;也不能把玻璃砖界面当尺子画界线等
用双缝干涉实验测量光的波长 ①考操作:调各器件的高度要使光沿遮光筒轴线到达光屏,使单缝与双缝平行、二者间距约为5~10 cm
②考读数:考测量头读数
③考计算:会计算相邻条纹间距,根据公式求出波长
实验类型 实验名称 实验装置图 实验常考点
热学实验 用油膜法估测油酸分子的大小 ①考计算:准确计算1滴油酸酒精溶液中纯油酸体积
②考估算:正确估算油膜面积,估算分子大小
③误差分析:爽身粉撒太多厚度不均,致油酸散不开等
④考细节:再次实验时,应保持浅盘清洁,可用酒精清洗,用脱脂棉擦,用清水冲
探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系 ①考装置:竖直
②考操作:抹润滑油、装橡胶套
③考读数:读取气柱长
④结论:如何得出结论
考向1　测量玻璃的折射率
[例1]　(2025·海南卷)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。
考向2　用双缝干涉实验测量光的波长
[例2]　(2025·山东济南二模)利用双缝干涉实验测量光的波长,实验装置如图甲所示。
(1)已知单缝到双缝之间的距离是100 mm,双缝到屏的距离为1.0 m,双缝之间的距离为0.30 mm,干涉图样如图乙所示,分划板中心刻度线在A位置时螺旋测微器的读数为1.234 mm,在B位置时读数如图丙所示,为　　　　　mm,则该光的波长为　　　　nm(计算结果保留三位有效数字)。
(2)某同学观察到图丁所示图像,即测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,若继续移动目镜观察,将会使测量结果出现偏差。在这种情况下测出干涉条纹的间距Δx,则波长的测量值　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)其实际值。
(3)下列操作能够使(2)问中的干涉条纹与分划板中心刻线在同一方向上的是　　　。
A.调整目镜使条纹清晰
B.调节拨杆使单缝与双缝平行
C.旋转测量头使分划板中心刻线与某一条纹的中心对齐
答案　(1)14.538(14.537~14.539都对)　665　(2)大于　(3)C
考向1　用油膜法估测油酸分子的大小
[例3]　(2025·山西晋中模拟)油酸可以在水面扩展成单分子油膜。实验小组利用这一原理测定油酸的分子直径(将油酸分子视为球状模型)。
(1)实验步骤:
①向体积为V1的纯油酸中加入酒精,直到油酸酒精溶液总量为V2;
②用注射器吸取油酸酒精溶液,一滴一滴地滴入小量筒,当滴入n滴时体积为V0;
③往方口浅盘里倒入适当深度的水;
④往水面上均匀撒上薄薄的一层爽身粉,然后用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液,等油酸薄膜形状稳定后,将事先准备好的玻璃板放在浅盘上,并在玻璃板上描出油酸薄膜的轮廓;
⑤将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板,放在画有边长为a的正方形小方格的坐标纸上;
⑥数出轮廓范围内小方格的总数为N。
考向2　探究气体等温变化的规律
[例4]　(2025·河北卷,节选)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。
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,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
答案　①不会　②H　③见解析
解析　①集气室内气体压强等于桶内水位高度H和集气室进水高度的高度差产生的压强和大气压强之和,根据p=ρgh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,根据数据分析,桶内水位高度H明显大于集气室内进水高度h,所以测量桶内水位高度H产生的相对误差较小。
③该延长线不过原点的主要原因是与集气室相连的细管中的气体被忽略不计,导致集气室气体体积V相比于实际气体体积偏小。
[常规类实验]
1.(2025·河北石家庄模拟)某实验小组利用图甲所示装置测量某种单色光的波长。
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(1)装置中的元件A、B、C分别为　　　　　。
A.滤光片、双缝、单缝
B.滤光片、单缝、双缝
C.单缝、双缝、滤光片
(2)若从目镜中观察到的条纹如图乙所示,应为实验时忘记加装元件　　　　。
A.光源 　　
B.单缝
C.双缝
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(3)若将光源改为激光,实验时用不到的元件有　　　　和　　　　。
A.滤光片 　　B.单缝 　　
C.双缝
答案　(1)B　(2)C　(3)A　B
解析　(1)装置中的元件A、B、C分别对应滤光片、单缝、双缝,故选B。
(2)题图乙所示条纹为衍射条纹,没有加装双缝,故选C。
(3)激光具有很好的单色性及相干性,所以不需要滤光片和单缝,故选A和B。
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2.(2025·福建卷)(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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(2)改变糖水浓度,记录数据如表,在图乙中将30%的数据绘图,糖水浓度每增加10%,折射率的增加值为　　　　　(保留两位有效数字)。
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n 1.32 1.34 1.35 1.38 1.42
y(%) 10% 20% 30% 40% 50%
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3.在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中:
(1)实验中采用了三条理想化假设,分别是:将油膜看成　　　　　　　　;不考虑各油酸分子间的　　　　;将油酸分子看成　　　　。
(2)实验中使用到油酸酒精溶液,其中酒精溶液的作用是　　　　。
A.可使油酸和爽身粉之间形成清晰的边界轮廓
B.对油酸溶液起到稀释作用
C.有助于测量一滴油酸的体积
D.有助于油酸的颜色更透明便于识别
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(3)某老师为本实验配制油酸酒精溶液,实验室配备的器材有:面积为0.22 m2的蒸发皿、滴管、量筒(50滴溶液滴入量筒体积约为1毫升)、纯油酸和无水酒精若干。已知分子直径数量级为10-10 m,则该老师配制的油酸酒精溶液浓度(油酸与油酸酒精溶液的体积比)至多为　　　　%(保留两位有效数字)。
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4.(2025·四川成都三模)某同学利用图示装置探究一定质量的理想气体在温度不变时压强p与体积V的关系。如图所示,U形管两端是粗细均匀的细玻璃管,中间是软管。右边玻璃管上端开口与大气相通,左边带刻度尺的玻璃管上端封闭,其内部用水银封闭一段空气,抬高U形管右端,使右侧水银面高于左侧。已知大气压强为p0,水银的密度为ρ,重力加速度大小为g。
(1)实验步骤如下:
①用两铁架台竖直固定U形管的左右两管,待管内水银柱稳定
时,读出空气柱的长度l和U形管左右水银面的高度差h,此时封
闭气体的压强p=　　　　;
②缓慢调节U形管的左右两边,改变U形管左右水银面的高度差h,
记录空气柱长度l;
③多次实验,记录多组数据,分析得出结论。
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[创新类实验]
5.(2025·山西长治阶段练习)某同学利用如图甲所示装置测量透明溶液的折射率。在转盘上共轴放置一圆柱形容器,容器被透明隔板平分为两部分,一半充满待测溶液,另一半是空气。一束激光从左侧沿直径方向入射,右侧放置足够大的观测屏。
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6.某实验小组使用如图甲所示装置探究等压情况下一定质量气体的体积与温度的关系。注射器中密封了一定质量的气体,柱塞下使用细绳悬挂一重物,整个装置置于控温箱内,控温箱内气体始终与外界相通,通过改变控温箱温度读取多组温度、体积数值,并作体积与热力学温度图像。
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(1)(多选)实验过程中,下列说法正确的是　　　　。
A.改变控温箱温度后,应等待足够长时间,温度计示数稳定后再读取空气柱体积
B.柱塞处涂抹润滑油的目的是减小摩擦而非密封气体
C.实验过程要保证空气柱密闭性良好
(2)若实验操作规范无错误,作出V-T图像,如图乙所示,图像不过原点的原因是　　　　　　　　。
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(3)改变重物质量,再次实验,得到两条直线,如图丙所示,两条直线斜率分别为k1、k2,重物及柱塞质量之和分别为m1、m2,若测得柱塞横截面积为S,重力加速度为g,大气压强可表示为　　　　　　　(忽略柱塞与注射器之间的摩擦,使用题中所给字母表示)。
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(4)某组员认为:若将控温箱密闭,与外界大气不相通,当控温箱内温度缓慢升高时,柱塞和重物的高度会不降反升,请问其观点是否正确 　　　(选填“正确”或“不正确”)。
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