专题17选修实验-2020年高考物理必考17个实验精讲精练(解析版)

高中物理实验选修实验油膜法测分子直径和插针法测玻璃折射率一、选彳3-3油膜法测分子直径方法：.将油滴滴到装有水的烧杯里，让油滴均匀分布在水的表面上 ，这样油分子就以球状的形态，一个一个地平铺靠在一起..然后测出烧杯口的面积.再用滴入水中油的体积除以面积 ，得到的就是油分子的直径了.注意事项：.油酸不宜太浓，酒精不能太多，一定要等油膜全部散开而且绝对不可以沾到水盘边.在计算面积时坐标纸上不满半格的舍去(不能与其他不足半格的加起来算).滴油酸的时候滴管距离水面不能太高 ，这样油酸不容易浮在水面，也不能太低沾到水面上【典型例题1】：油膜法测分子直径(实验)在粗测油酸分子大小的实验中，具体操作如下：(1)将体积为V=1.00mL的油酸注入容量瓶内，然后向瓶中加入酒精， 直到液面达到V2=100mL的刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸的酒精溶液，配成油酸的酒精溶液.(2)用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒， 记录滴入的滴数直到量筒达到 V=1.00mL为止，恰好共滴了100滴.(3)在水盘内注入蒸储水，静置后滴管吸取油酸的酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，酒精挥发后，油酸在水面上尽可能地散开，形成一油膜.(4)测得此油膜面积为S=3.6x102cn2.①这种粗测方法是将每个分子视为,让油酸尽可能地在水面上散开，形成的油膜面积可视为,则这层油膜的厚度可视为油分子的.②利用数据可求得：一滴油酸分子的体积,一滴油酸酒精溶液的体积;油酸分子的直径为【解析】①这种粗测方法是将每个分子视为球体，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜面积可视为单分子油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的直径.1mL②1滴油酸溶液的体积为： 1000.01mL,一滴油酸分子的体积1mL1mL 一滴油酸分子的体积1mL1mL 父 V=100100mL=1104mL4=2.810sm=2.810sm2油酸分子的直径d=S3,410油酸分子的直径答案：(1)球体；单分子油膜；直径；( 2)1X10-4mL;0.01mL;2.8x10-9m.【点评】本题考查了油膜法测分子直径的原理、求分子直径，是一道基础题，要理解实验原理；计算的时候要注意，需要求出纯油酸的体积，而不是油酸溶液的体积.【典型例题2】：在用油膜法估测分子大小的实验中，将油酸溶于酒精，其浓度为每 104mL溶液中有6mL油酸，用注射器测得1mL上述溶液有75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油酸的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如下图所示，坐标中正方形方格的边长为1cm=试求:2(1)油酸膜的面积是多少cm?(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少(3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径。【思路分析】.采用估算的方法求油膜的面积，通过数正方形的个数就行。面积超过正方形一半算一个，不足一半的舍去不计。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。

.根据油酸酒精浓度，和1滴油酸酒精溶液的体积，按比例算出 1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积。纯油酸的体积=1滴酒精油酸溶液体积x浓度。.把油酸分子看成球体，认为分子紧密排列，油膜的厚度约等于油酸分子的直径 do由d=V/S,求出油酸分子的直径。1.2.3.【解析】数正方形的个数1.2.3.【解析】数正方形的个数面积超过正方形一半的正方形的个数约为 140个,则油酸膜的面积约为 S=140cm2。算纯油酸的体积纯油酸的体积=1滴酒精油酸溶液体积X浓度。每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积V=(1mL/75)X(6/10000)=8乂10-6mL计算油酸分子直径把油酸分子看成球体，且不考虑分子的间隙，则油酸分子直径d=V/S=6X10-10m=考点：用油膜法估测分子大小的计算方法。二、选彳3-4用插针法测玻璃折射率【目的和要求】应用折射定律测定玻璃的折射率，加深对折射定律的理解。【仪器和器材】玻璃砖（J2506型），钢直尺，大头针，量角器或圆规，图板，图钉或透明胶带，白纸或坐标纸。【实验方法】1.插针将一张八开的白纸或坐标纸，平铺在绘图板上，用图钉或透明胶带固定，玻璃砖平放在纸中央。取一枚大头针，紧贴玻璃砖上底面 AE的中点附近，垂直插牢在图板上。插针点为 。点，取第二枚大头针，垂直插在。点左上方的O1点。实验者的眼睛在玻璃砖下底面的下方，沿水平方向透过玻璃砖观察插在 QO1点处的大头针，移动观察位置，使两枚大头针位于一直线上。然后在玻璃砖下底面 CD的下方，沿着O1O的方向再在点O2O3处插两枚大头针，观察者应看到插在 01、O0203的四枚大头针在一直线上。 拔下大头针，标好插针点01、。02、0&笔尖贴紧玻璃砖画下它的轮廓线 AECD如图5.1—1所示。图5.1-12.作图取走玻璃偿连直线 01、Q 02、03,延长0302交DC边于0',连00。过点。作AE的垂线NN,则010为入射光线，00为折射光线，0N为法线，/010N为入射角i,/0'0N为折射角i',如图5.1—2所示。3.测量计算根据图5.1-2,有两种计算折射率的方法。（1）用量角器在图5.1—2上量出入射角i及折射角i',代入折射定律公式n=sini/sini'计算出折射率n。（2）如图5,1—2所示，延长OO,以。为圆心，R（大于100毫米）为半径作圆，分别与入射光线 O1O交于P,与折射光线OO的延长线交于P'。过PP彳NN的垂线，垂足分别为 B、B',则sini=PB7R,sini'=P'B'/R,n=sini/sini'=PB/P'B'用直尺测出PB及P'B',代入上式即可计算出折射率。根据图5.1-2,用上述两种方法测得的结果列在表中。表1i■，in4502801.51表2PBP，B，n80.7mm53.8mm1.50【典型例题1】：“测定玻璃的折射率冶实验中，在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针 A、B,在另一侧再竖直才1两个大头针CD.在插入第四个大头针D时，要使它.题12B-2图是在白纸上留下的实验痕迹 ，其中直线a、a是描在纸上的玻璃砖的两个边 .根据该图可算得玻璃的折射率 n=.（计算结果保留两位有效数字）【答案】挡住C及A、B的像；1.8（1.6〜1.9都算对）

【解析】方法1.如果考生带有量角器，分别连接AB和CD分别交a和a'于。和。，过。作a的垂线MNi,即为法线，如图答1图，则/的:此为入射角01,/C0L此为折射角92用量角器分别测得仇=600和82=300，理=潞=m=1一7则玻璃的折射率为方法2.如果考生没有带量角器而只带直尺或三角板，在图中，分别测量长度 °；。产L505和0国产。355,TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"sin =0.50则折射角的正弦为 01a ,然后在。花上截取°R=L50s,从4作MNi的垂线AM,测量长而〜任1=空=0⑼度A息=L30,则入射角的正弦为 01月1 150 ,所以玻璃的折射率为\o"CurrentDocument"sin』 0.87 、sin% 1.3\o"CurrentDocument"n= = =1.7,或n= = =1.7。\o"CurrentDocument"sin% 0.5 sin% 0.75方法3.考生如果带有圆规和直尺的话，可以这样做。以 O1为圆心、O1O2为半径画圆，交AB于A,从Asin1 13向MN作垂线，M为垂足，分别测量AM=1.30cm和NQ=0.75cm,则玻璃的折射率为n= 1=——=1.7。sinu2 0.75【典型例题2】:在测定玻璃的折射率的实验中，对一块两面平彳T的玻璃砖,用"插针法"找出与入射光线对应的出射光线.现有甲、乙、丙、丁四位同学分别做出如图的四组插针结果.

（1）从图上看，肯定把针插错了的同学是（2）从图上看，测量结果准确度最高的同学是【答案】.乙（1分）.丁（2分）【解析】本实验中，为了减小误差，入射角应在 50-700（甲的入射角过小），针距应尽量大些（丙的针距过小），应选用较宽的玻璃砖，还要特别注意界面线与玻璃界面准确重合。【典型例题3】：某同学用大头针、三角板、量角器等器材测量半圆形玻璃砖的折射率，开始玻璃砖位置如图中实线所示，使大头针 P1、P2圆心O在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心缓缓转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观察 P1、p2的像，且p2的像挡住P1的像，如此观察，当玻,即可计算出玻璃砖的折璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失，此时只需测量出,即可计算出玻璃砖的折【答案】玻璃砖直径边绕O点转过的角度【答案】玻璃砖直径边绕O点转过的角度91,n= -sin^9为临界角,【解析】当恰好看不见P1、P29为临界角,,… 1折射率n=—sin-【典型例题4】：在“测定玻璃的折射率”实验时,（1）下列做法正确的是A.入射角越大误差越小B.在白纸上放好玻璃砖后，用铅笔贴着光学面画出界面C.实验时既可用量角器，也可以用圆规和直尺等工具进行测量D.判断像与针是否在同一直线时，应该观察大头针的头部第21题图I第2］题图2(2)小明同学在插针时玻璃砖的位置如图 1所示。根据插针与纸上已画的界面确定入射点与出射点，依据上述操作所测得的折射率(填“偏大”、“偏小”或“不变”)；(3)小明同学经正确操作后，在纸上留下四枚大头针的位置 P1、P2、P3和P4,AB和CD是描出的玻璃砖的两个边，如图2所示.请在答题纸上画出光路图。【答案】 (1)C(2)偏小(3)下图【解析】解题图如下图，其中，黑线是小明画的，红线是按玻璃砖实际界面画的。从图可以测量入射角和折射角，按实际的线测出入射角 i=200,折射角r=150,算出折射率n="su=23420=1.32。按小sinr0.2588明的线测出入射角i'=25°,折射角r'=21°,算出折射率\=e"=0些6=1.18。所以小明操作所得sinr'0.3584的折射率偏小。

【典型例题5】：2019年高考天津理综卷物理试题第 9(2)题某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸。①下列哪些措施能够提高实验准确程度。A.选用两光学表面间距大的玻璃砖B.选用两光学表面平行的玻璃砖C.选用粗的大头针完成实验D.插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽