《高考物理二轮复习题型专练 》专题16　热学实验　光学实验（解析版）

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专题 16　热学实验　光学实验
【方法指导】
一、用油膜法估测分子的大小
1.理想化：认为油酸薄膜是由单层的油酸分子紧密排列组成。
2.模型化：在估测油酸分子大小的数量级时，把每个油酸分子简化为球体。
3.厚度直径化：认为油膜的厚度就是油酸分子的直径。
二、探究气体压强与体积的关系实验注意点
1.为保持气体温度不变，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。
2.在等温过程中，气体的 p－V图象呈现为双曲线，要通过坐标变换，画 p－ 图象，把
双曲线变为直线，以方便判断 p和V成反比。
三、用单摆测量重力加速度的大小实验数据处理的方法
1.公式法：g＝，算出重力加速度 g的值，再算出 g的平均值。
2.图象法：由单摆周期公式推出 l＝T2，因此 l－T2的图象是一条通过原点的直线，求出
图线的斜率 k，可得 g＝4π2k。
四、测量玻璃的折射率实验中数据处理的方法
1.计算法：由n＝，算出不同入射角时的 n值，并取平均值。
2.图象法：作sin θ1－sin θ2图象，由 n＝可知其斜率为折射率。
3.单位圆法：以入射点 O为圆心，作半径为 R的圆，如图 1所示，则 sin θ1＝，sin θ2
＝，OE＝OE′＝R，所以用刻度尺量出 EH、E′H′的长度就可以求出
n＝＝。
图1
五、用双缝干涉实验测量光的波长实验中数据处理的方法
1.调节测量头，使分划板中心刻度线对齐第 1条亮条纹的中心，记下手轮上的读数
a1；
2.转动手轮，当分划板中心刻度线与第 n条相邻的亮条纹中心对齐时，记下手轮上的
刻度数 a2；
3.相邻两条纹间的距离 Δx＝。
命题点一：　用油膜法估测分子的大小　探究气体压强与体积的关系
【典例 1】 用油膜法估算分子大小的实验中，首先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________________________________________________________
____________________________________________________________________。
1
实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可以_____________
_______________________________________________________________________________
_________________________________________________________。
为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量是___________________________________
_____________________________________________________________________。
【解析】　用油膜法估测分子直径时，需使油酸在水面上形成单分子层油膜，为使油
酸尽可能地散开，将油酸用酒精稀释。根据 V＝Sd，要求得分子的直径 d，则需要测出油膜
面积，以及一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，这样需要测出一滴油酸酒精溶液的体积，
其方法可用累积法，即 1 mL 油酸酒精溶液的滴数。
【答案】　使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜
把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，测出 1 mL 油酸酒精溶液的滴数，得到一滴
溶液中纯油酸的体积　单分子层油膜的面积
【典例 2】 现用“探究气体压强与体积的关系”的实验来测量大气压强 p。注射器针
筒已被固定在竖直方向上，针筒上所标刻度是注射器的容积，最大刻度 Vm＝10 mL。注射
器活塞已装上钩码框架，如图 2所示。此外，还有一架托盘天平、若干钩码 、一把米尺、
一个针孔橡皮帽和少许润滑油。
图2
(1)下面是实验步骤，试填写所缺的②和⑤。
①用米尺测出注射器针筒上全部刻度的长度 L。
②_____________________________________________________________。
③把适量的润滑油抹在注射器的活塞上，将活塞插入外筒中，上下拉动活塞，使活塞
与针筒的间隙内均匀地涂上润滑油。
④将活塞拉到适当的位置。
⑤________________________________________________________。
⑥在钩码框架两侧挂上钩码，记下挂上的钩码的质量m1，在达到平衡后，记下注射器
中空气柱的体积 V1。在这个过程中不要用手接触注射器以保证空气柱温度不变。
⑦ 增加钩码的个数，使钩码的质量增大为 m2，达到平衡后，记下空气柱的体积 V2。
(2)计算大气压强 p的公式是_____________________________________________。
(用已给的和测得的物理量表示，重力加速度为 g)
【解析】　(1)实验步骤②和⑤是：②称出活塞和钩码框架的总质量 M。⑤将注射器针
筒上的小孔用橡皮帽堵住。
(2)活塞的横截面积为 S＝①
由力学平衡条件得 p1＝p＋g②
2
p2＝p＋g③
由玻意耳定律得 p1V1＝p2V2④
联立解得大气压强 p＝。
【答案】　(1)② 称出活塞和钩码框架的总质量M　⑤将注射器针筒上的小孔用橡皮帽
堵住
(2)p＝
【拓展练习】(1)如图 3所示的四个图反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的四
个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是________(用符号表示)。
图3
(2)用油膜法测出油酸分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，还需要知道油滴的____
____。
A.摩尔质量 B.摩尔体积
C.质量 D.体积
(3)某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，数据偏大，对出现这种结
果的原因，下列说法中可能正确的是________。
A.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算
B.计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理
C.计算油酸膜面积时，只数了完整的方格数
D.水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开
【解析】　(1)“用油膜法估测分子的大小”实验步骤为：配制油酸酒精溶液→测定一
滴油酸酒精溶液的体积→准备浅水盘→形成油膜→描绘油膜边缘→计算油膜面积→计算分
子直径。很显然操作先后顺序排列应是 d、a、c、b。
(2)设一个油酸分子体积为 V，则 V＝π，由 NA＝可知，要测定阿伏加德罗常数，还需
知道油滴的摩尔体积，故 B正确。
(3)由d＝可知，测量结果偏大有两个原因，一是体积比正常值偏大，二是面积比正常
值偏小，故可能正确的说法是 A、C、D。
【答案】　(1)dacb　(2)B　(3)ACD
命题点二：　用单摆测量重力加速度的大小
【典例】 某同学利用单摆测量重力加速度。
(1)为了使测量误差尽量小，下列说法正确的是________。
A.组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球
B.组装单摆须选用轻且不易伸长的细线
3
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