高考物理二轮复习专题七物理实验第17讲热学、光学实验课件（71页PPT）

(共71张PPT)
第17讲　热学、光学实验
1.复习时要关注课本原型实验的基本原理、实验操作、数据处理方法等。
2．关注测量玻璃折射率及探究气体等温变化的规律实验的创新实验。
3．熟练掌握油膜法、控制变量法、单位圆法、图像法等思想方法。
目标
要求
考点1
用油膜法估测油酸分子的大小
3．对“S”的测量
(1)数出轮廓范围内正方形的个数n0，不足半个的舍去，多于半个的算一个。
(2)用正方形的个数乘单个正方形的面积S0计算出油膜的面积S(即n0S0)。
(2025·广东惠州模拟)某同学在实验室用油膜法测油酸分子直径。
(1)(多选)该实验的科学依据是________。
A．将油膜看成单分子油膜
B．不考虑各个油酸分子间的间隙
C．考虑各个油酸分子间的间隙
D．将油酸分子看成球形
(2)实验主要步骤如下：
①向体积V油＝6 mL的油酸中加酒精，直至总量达到V总＝104 mL；
②用注射器吸取①中油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入n＝75滴时，测得其体积恰好是V0＝1 mL；一滴油酸酒精溶液中含有油酸的体积为________m3；
③先往浅盘里倒入2 cm深的水，然后将爽身粉均匀地撒在水面上；
④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸
薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘
上，并在玻璃板上描下油酸膜的形状；
⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图
所示，数出轮廓范围内小方格的个数N，小方格的边
长为L＝1 cm。
(3)由图可知油膜面积为________m2；计算出油酸分子直径为________m(以上结果均保留2位有效数字)。
(4)若滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足1 mL，则最终的测量结果将________(选填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(4)若滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足1 mL，则代入计算的纯油酸的体积偏大，可知测量结果偏大。
答案：(1)ABD　(2)②8×10-12　(3)1.3×10-2　6.1×10-10　(4)偏大
1．实验装置如图
考点2
探究等温情况下一定质量的气体压强与体积的关系
(2025·广东湛江模拟)某实验小组用如图甲所示装置探究气体做等温变化的规律。已知压力表通过细管与注射器内的空气柱相连，细管隐藏在柱塞内部未在图中标明。从压力表上读取空气柱的压强，从注射器旁的刻度尺上读取空气柱的长度。
(1)实验时，为判断气体压强与体积的关系，________(选填“需要”或“不需要”)测出空气柱的横截面积。
(2)关于该实验，下列说法正确的是____。
A．为避免漏气，可在柱塞上涂抹适量润滑油
B．实验中应快速推拉柱塞，以免气体进入或漏出注射器
C．为方便推拉柱塞，应用手握紧注射器再推拉柱塞
D．柱塞移至某位置时，应快速记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值
解析：(1)横截面积相同，每一次体积的改变，只需要比较空气柱长度的变化即可，故不需要测量空气柱的横截面积。
(2)为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是注射器柱塞上涂上润滑油防止漏气，故A正确；若快速推拉柱塞，则有可能造成等温条件的不满足，所以应缓慢推拉柱塞，故B错误；手握紧注射器会导致温度的变化，故C错误；柱塞移至某位置时，应等状态稳定后，记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值，故D错误。
(3)图像发生了弯曲，则有可能是实验中温度发生了变化，因图像向下弯曲，有可能是温度降低了，故C正确，D错误；图线的斜率k＝pV，根据pV＝nRT可知，如果温度不变，则说明气体的质量变小了，发生了漏气现象，故B正确，A错误。
答案：(1)不需要　(2)A　(3)BC
(2023·山东卷，13)利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定一托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强p和体积V(等于注射器示数V0与塑料管容积ΔV之和)，逐次增加砝码质量，采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示。
(2)若气体被压缩到V＝10.0 mL，由图乙可读出封闭气体压强为________Pa(保留3位有效数字)。
(3)某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了ΔV，则在计算pV乘积时，他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随p的增大而________(选填“增大”或“减小”)。
(3)某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了ΔV，则在计算pV乘积时，根据p(V0＋ΔV)－pV0＝pΔV可知他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随p的增大而增大。
答案：(1)B　(2)2.04×105　(3)增大
考点3
测量玻璃的折射率
(2023·广东卷，11)某同学用激光笔和透明长方体玻璃砖测量玻璃的折射率，实验过程如下：
(1)将玻璃砖平放在水平桌面上的白纸上，用大头针在白纸上标记玻璃砖的边界。
(2)①激光笔发出的激光从玻璃砖上的M点水平入射，到达ef面上的O点后反射到N点射出。用大头针在白纸上标记O点、M点和激光笔出光孔Q的位置。
②移走玻璃砖，在白纸上描绘玻璃砖的边界和激光的光路，作Q、M连线的延长线与ef面的边界交于P点，如图(a)所示。
③用刻度尺测量PM和OM的长度d1和d2。PM的示数如图(b)所示，d1为________cm。测得d2为3.40 cm。
(2024·湖北卷，11)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3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________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(3)由(2)问分析可知折射率的表达式中没有半圆弧轮廓线半径R，所以轮廓线半径的测量误差对实验结果没有影响，即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
考点4
用双缝干涉实验测量光的波长
1．实验装置图及实验器材(如图)
双缝干涉仪、光具座、光源、学生电源、导线、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、刻度尺。
(2024·河北卷，11(1))某同学通过双缝干涉实验测量单色光的波长，实验装置如图所示，其中测量头包括毛玻璃、游标尺、分划板、手轮、目镜等。
该同学调整好实验装置后，分别用红色、绿色滤光片，对干涉条纹进行测量，并记录第一条和第六条亮纹中心位置对应的游标尺读数，如表所示：
单色光类别 x1/mm x6/mm
单色光1 10.60 18.64
单色光2 8.44 18.08
根据表中数据，判断单色光1为________(选填“红光”或“绿光”)。
(2025·北京卷，15节选)用双缝干涉实验测量光的波长的实验装置如图1所示。
(1)双缝应该放置在图1中________处(选填“A”或“B”)。
(2)分划板中心刻线与某亮纹中心对齐时，手轮上的示数如图2所示，读数为________mm。
解析：(1)双缝应放置于单缝后边，因此A为单缝，B为双缝。
(2)螺旋测微器读数为3 mm＋18.7×0.01 mm＝3.187 mm。
答案：(1)B　(2)3.187
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(建议用时：40分钟　满分：58分)
(选择题1题4分)
1．(2025·广东汕头一模)“用油膜法估测油酸分子大小”的实验中，下列说法正确的是(　　)
A．将油酸分子看成球形且紧密排列，体现的是等效替代的物理思想
B．应先滴油酸酒精溶液，再撒爽身粉
C．向量筒中滴5滴溶液，测出5滴溶液的体积，算得1滴溶液的体积
D．待油膜形状稳定后，再在玻璃板上描出油膜的形状
限时规范
训练(十九)
D
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解析：D　将油酸分子看成球形且紧密排列，是理想模型的物理思想，A错误。实验时应先把爽身粉均匀地撒在水面上，再滴油酸酒精溶液，这样可以形成边界清晰的油膜，易于对油膜面积的测定，B错误。向量筒中滴5滴溶液，数量太少，计算1滴溶液体积时误差较大，C错误。待油酸薄膜形状稳定后，在玻璃板上描下油膜的形状，D正确。
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2．(8分)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图甲所示。
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(1)手轮上示数如图乙，则此读数为_______mm。
(2)下列说法正确的是________(多选，填标号)。
A．实验中必须用拨杆来调整单缝和双缝，使单缝和双缝相互平行
B．实验中还需测出单缝到光屏的距离
C．将单缝向双缝移动一小段距离后，其他条件不变，干涉条纹间距变大
D．若将红色滤光片换成绿色滤光片，则相邻两亮条纹中心的距离将减小
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(3)某次测量时，选用的双缝的间距为0.300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹中心到第4条暗条纹中心之间的距离为7.560 mm。则所测单色光的波长为________nm(结果保留3位有效数字)。
(4)若某同学通过目镜，看到如图丙的情形。由于条纹清晰，他没有再进一步进行调节，而是直接进行测量，并根据公式算出波长，则测量得到的波长和准确值相比___________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
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(1)将上述实验步骤进行排序，正确的顺序应该是________(写步骤前的序号)。
(2)实验中要让油酸在水面尽可能散开，形成单分子油膜，并将油膜分子看成球形且紧密排列，本实验体现的物理思想方法为________。
A．控制变量法　　　 B．理想化模型法
C．极限思想法 D．等效替代法
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(2)实验中要让油酸在水面尽可能散开，形成单分子油膜，并将油膜分子看成球形且紧密排列，本实验体现的物理思想方法为理想化模型法，故B正确。
答案：(1)CADB　(2)B
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4．(8分)(2025·海南卷，15)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)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________。
A．色散现象 B．衍射现象　
C．全反射现象
(2)用刻度尺测得OB＝4.00 cm、DE＝2.50 cm，则玻璃砖的折射率n＝________。
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5．(8分)(2025·福建卷，12)(1)为“测糖水的折射率与浓度的关系”，设计如下实验：将一束激光射入某一浓度的糖水中，测得数据如图1所示，则糖水的折射率为__________ 。
(2)在实验中，准备了5种浓度(分别为10%、20%、30%、40%、50%)的糖水，5种糖水的折射率与糖水浓度的数据如表所示。在图2中已描出了4种浓度的糖水对应的折射率，根据表格中的数据，在图2中描点，并作出n-y图线。
n 1.32 1.34 1.35 1.38 1.42
y/% 10 20 30 40 50
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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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6．(8分)如图甲所示，用一个带两根细管的橡胶塞塞紧烧瓶的瓶口，封闭一定质量的气体，烧瓶容积为V0。其中，一根带阀门的细管连通充满水的注射器，另一根细管与压强传感器相连，压强传感器连接数据采集器，数据采集器连接计算机。某同学利用此装置探究一定质量的气体在温度不变时压强与体积的关系。
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步骤如下：
①打开阀门，缓慢推动注射器活塞向烧瓶内注入一定量的水，然后关闭阀门；
②根据注射器刻度记录注入烧瓶中水的体积V，并记录此时气体的压强p；
③多次实验，记录多组数据，分析得出结论。
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7．(8分)小凯同学在“测量玻璃的折射率”实验中：
(1)为了取得较好的实验效果，下列操作正确的是________。
A．选择的入射角应尽量小些
B．大头针应竖直地插在纸面上
C．大头针P1和P2及P3和P4之间的距离尽量小些
D．必须选上下表面平行的玻璃砖
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(2)小凯同学在测量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，他以O点为圆心，OA为半径画圆，交OO′延长线于C点，过A点和C点作垂直法线的直线分别交法线于B点和D点，如图甲所示，她测得AB＝6.4 cm，CD＝4 cm，则可求出玻璃的折射率n＝________。
(3)小凯同学使用“插针法”确定好光路后，另一同学在坐标纸上确定界面的时候，不小心把玻璃砖整体平行上移一小段距离d，如图乙所示，此时他计算出的玻璃砖折射率________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
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8．(8分)(1)细丝和单缝有相似的衍射图样。在相同条件下，小明用激光束分别垂直照射两种不同直径的细丝Ⅰ和细丝Ⅱ，在光屏上形成的衍射图样如图1中a和b所示。已知细丝Ⅰ的直径为0.605 mm，现用螺旋测微器测量细丝Ⅱ的直径，如图2所示，细丝Ⅱ的直径为______mm。图1中的________(选填“a”或“b”)是细丝Ⅱ的衍射图样。
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(2)如图3所示是小明同学改为参考课本上“用光传感器做双缝干涉的实验”进行实验，图甲、乙分别对应的是第一、二次实验得到的干涉图线。比较甲、乙两图线可判断，第一次实验中________。
A．缝距d一定大 B．光的强度较小
C．光源离双缝的距离较大 D．双缝离光传感器的距离L可能较小
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