《高考物理各地市模拟题专题汇编》专题20 热学、光学实验(解析版)

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专题 20 热学、光学实验(解析版)
一、实验题（本大题共 5小题）
1.[来源:2021 年四川省成都七中高考物理一诊试卷]油膜法测定分子的直径，1
mL
的油酸加入酒精中配制
1000
ml
的油酸酒精溶液，1
mL
溶液通过滴管实验测得为 80 滴，取 1 滴溶液滴在撒有痱子粉的浅水槽中，待
油膜界面稳定后测得油膜面积为
260 m2
。
①
试估算油酸分子的直径______
¿
保留一位有效数字
¿
②
按照一定比例配制的油酸酒精溶液置于一个敞口容器中，如果时间偏长，会影响分子尺寸测量结果导致
测量值______
¿
选填“偏大”或“偏小”
¿
【答案】
5×10−10 m
• 偏大
【解析】
解：
测得油膜面积：
S=260 m2=2.6×10−2m2
，每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为：
V=1
1000 ×1
80 mL=1.25 ×10−11 m3
；
所以油酸分子的直径为：
d=V
S=1.25×10−11
2.6 ×10−2m≈ 5×10−10 m
；
②
置于一个敞口容器中，如果时间偏长，酒精挥发，导致油酸浓度增大，因此出现直径偏大。
故答案为：
①5×10−10 m
；
②
偏大。
采用估算的方法求油膜的面积，通过数正方形的个数：面积超过正方形一半算一个，不足一半的不算，数
出正方形的总个数乘以一个正方形的面积，近似算出油酸膜的面积；根据浓度按比例算出纯油酸的体积；
把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，油膜的厚度近似等于油酸分子的直径，由
d=V
S
可以求出
直径大小。
本实验的模型是不考虑油酸分子间的空隙，采用估算的方法求面积，肯定存在误差，但本实验只要求估算
分子大小，数量级符合要求就行了。计算时注意单位的换算。
2.[来源:2021 年上海市嘉定区高考物理一模试卷]在“用单分子油膜估测分子直径”的实验中，需将纯油酸
稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是使油酸在浅盘的水面上形成______ 。若
n
滴油酸酒精溶液
1
的体积为
V
，一滴溶液在水面上散开形成的油膜面积为
S
，溶液的浓度为
η
，则可估算出该分子的直径
d=¿
______ 。
【答案】单分子油膜•
ηV
nS
【解析】
解：将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是使油酸在浅盘的水面上形成单分子油膜；
设一个油酸分子的体积为
V0
，则
V0=Vη
n
，该分子直径
d=V0
S=ηV
nS
。
故答案为：单分子油膜；
ηV
nS
。
将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是使油酸在浅盘的水面上形成单分子油膜；分子直
径与其体积
V0
的关系为
d=V0
S
，再结合已知条件分析。
解答本题的关键是知道该实验需要形成单分子油膜，再根据分子直径与其体积的关系即可解答。
3.[来源:2021 年福建省漳州市高考物理第一次质检试卷（一模）]如图，在双缝干涉实验中，
S1
和
S2
为狭缝，
P
是光屏上的一点，已知双缝
S1
、
S2
和
P
点的距离差为
2.1 ×10−6m
，用单色光
A
在空气中做双缝干涉实验，
若光源到缝
S1
、
S2
距离相等，且
A
光频率为
f=5.0 ×1014 Hz
，则
P
点处是______
¿
填“亮”或“暗”
¿
条纹；
若将
S2
用遮光片挡住，光屏上的明暗条纹______
¿
填“均匀”或“不均匀”
¿
分布．
¿
光在空气中的速度
c=3.0 ×108m/s¿
【答案】暗；不均匀。
【解析】
根据
v=λf
可求出单色光 A的波长，根据双缝干涉原理，当
S1
、
S2
和P点的距离差为波长的整数倍时，P处
为亮条纹，当距离差为半波长的奇数倍时，P处为暗条纹。将
S2
用遮光片挡住，光屏上是单缝
S1
的衍射条
2
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