专题21热学和光学实验（讲义）-

专题19热学和光学实验01专题网络·思维脑图02考情分析·解密高考03高频考点·以考定法04核心素养·难点突破05创新好题·轻松练考点内容学习目标测量玻璃折射率1.进一步了解折射率的含义，并会测量折射率；2.进一步掌握光的干涉，并会判断双缝干涉亮暗条纹，并会利用双缝干涉测量光的波长；3.了解油膜法测量分子大小原理，会通过实验估测分子的大小，体会建立模型和估测方法在研究物理问题中的应用；4.进一步掌握理想气体状态方程，会测量气体的压强与体积，能作出气体的p－V图像、p－eq\f(1,V)图像，并通过图像得出等温情况下p、V的关系用双缝干涉测量光的波长用油膜法估测油酸分子的大小探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系测量玻璃的折射率1．实验原理：如图所示，当光线AO以一定的入射角θ1透过一块两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线O′B，从而画出光从空气射入玻璃后的折射光线OO′，求出折射角θ2，再根据n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)或n＝eq\f(PN,QN′)计算出玻璃的折射率．2．实验器材:木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔．3．实验步骤用图钉把白纸固定在木板上．在白纸上画一条直线aa′，并取aa′上的一点O为入射点，作过O点的法线MM′.画出线段AO作为入射光线，并在AO上插上P1、P2两根大头针．在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线aa′对齐，并画出另一条长边的对齐线bb′.眼睛在bb′的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使P1的像被P2的像挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，再插上P4，使P4挡住P1、P2的像和P3.移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P3、P4的针孔位置确定出射光线O′B及出射点O′，连接O、O′得到线段OO′.用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sinθ1和sinθ2.改变入射角，重复实验．4．数据分析计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sinθ1和sinθ2.算出不同入射角时的eq\f(sinθ1,sinθ2)，并取平均值．图像法：改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作sinθ1－sinθ2的图像，由n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)可知图像应是过原点的直线，如图所示，其斜率为折射率．“单位圆”法：以入射点O为圆心，以一定的长度R为半径画圆，如图所示，sinθ1＝eq\f(EH,OE)，sinθ2＝eq\f(E′H′,OE′)，OE＝OE′＝R，则n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(EH,E′H′).只要用刻度尺量出EH、E′H′的长度就可以求出n.5．注意事项实验时，应尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1和P2之间、P3和P4之间、P2与O、P3与O′之间距离要稍大一些．入射角θ1不宜太大(接近90°)，也不宜太小(接近0°)．操作时手不能触摸玻璃砖的光洁光学面，也不能把玻璃砖界面当尺子画界线．实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变．玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5cm以上，若宽度太小，则测量误差较大．用双缝干涉测量光的波长1．实验原理：单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮(暗)条纹间距Δx与双缝间距d、双缝到屏的距离l、单色光波长λ之间满足λ＝eq\f(d,l)Δx.2．实验步骤(1)观察双缝干涉图样①将光源、遮光筒、毛玻璃依次安放在光具座上，如图所示．②接好光源，打开开关，使灯丝正常发光．③调节各器件的高度和角度，使光源灯丝发出的光能沿遮光筒轴线到达光屏．④安装单缝和双缝，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上，使单缝与双缝平行，二者间距约为5～10cm.⑤在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹．(2)测量单色光的波长①安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹．②使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中心，记下此时手轮上的读数a1，将该条纹记为第1条亮条纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至第n条亮条纹的中心，记下此时手轮上的读数an.③用刻度尺测量双缝与光屏间距离l(d是已知的)．④改变双缝间的距离d，双缝到屏的距离l，重复测量．3．数据分析：1）条纹间距Δx＝eq\f(an－a1,n－1).2)波长λ＝eq\f(d,l)Δx.3)计算多组数据，求λ的平均值．4．注意事项安装时，注意使光源、透镜、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且间距适当．光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近．调节的基本依据：照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒不共轴；干涉条纹不清晰，一般原因是单缝与双缝不平行．用油膜法估测油酸分子的大小1．实验原理:实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小．当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，其中的酒精溶于水，并很快挥发，在水面上形成如图甲所示形状的一层纯油酸薄膜．如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积，即可算出油酸分子的大小．用V表示一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积，用S表示单分子油膜的面积，用d表示油酸分子的直径，如图乙所示，则d＝eq\f(V,S).2．实验器材:盛水浅盘、注射器(或滴管)、容量瓶、坐标纸、玻璃板、爽身粉、量筒、彩笔等．3．实验过程配制油酸酒精溶液，取纯油酸1mL，注入500mL的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面到达500mL刻度线为止．用注射器(或滴管)将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并记下量筒内增加一定体积Vn时的滴数n，算出每滴油酸酒精溶液的体积V0.向浅盘里倒入约2cm深的水，并将爽身粉均匀地撒在水面上．用注射器(或滴管)将一滴油酸酒精溶液滴在水面上．待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，并将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S(求面积时以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位计算轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个)．根据油酸酒精溶液的配制比例，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V，并代入公式d＝eq\f(V,S)，算出油酸薄膜的厚度d.重复以上实验步骤，多测几次油酸薄膜的厚度，并求平均值，即为油酸分子直径的大小．探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系1．实验器材：注射器、橡胶套、压力表等(如图所示)．2．实验数据的获取空气柱的压强p可以从仪器上方的压力表读出，空气柱的长度l可以在玻璃管侧的刻度尺上读出，空气柱的长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V.把柱塞缓慢地向下压或向上拉，读出空气柱的长度与压强的几组数据．3．实验数据的处理在等温过程中，气体的压强和体积的关系在p－V图像中呈现为双曲线的一支，如图甲所示．处理实验数据时，要通过变换，即画p－eq\f(1,V)图像，把双曲线变为直线，说明p和V成反比，如图乙所示．这是科学研究中常用的数据处理的方法，因为一次函数反映的物理规律比较直接，容易得出相关的对实验研究有用的参数．4．实验结论一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比，所以p－V图线是双曲线的一支，但不同温度下的图线是不同的．如图是一定质量的气体分别在T1、T2温度下等温变化的p－V图线，其中温度较高的是T2.5．注意事项本实验应用控制变量法，探究在气体质量和温度不变的情况下(即等温过程)，气体的压强和体积的关系．为保证等温变化，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．为保证气体密闭，应在活塞与注射器内壁间涂上润滑油，注射器内、外气体的压强差不宜过大．考向一：测量玻璃折射率【探究重点】1．实验中，玻璃砖在纸上的位置不可移动．2．不能用手触摸玻璃砖光洁的光学面，更不能把玻璃砖当尺子用．3．大头针应竖直插在白纸上，且玻璃砖每一侧两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应适当大些，以减小确定光路方向时造成的误差．4．实验中入射角不宜过小或过大，否则会使测量误差增大．【高考解密】(2023·海南·统考高考真题)用激光测玻璃砖折射率的实验中，玻璃砖与屏P平行放置，从另一侧用激光笔以一定角度照射，此时在屏上的S1处有激光点，移走玻璃砖，光点移到S2处，回答下列问题：(1)请画出激光束经玻璃折射后完整的光路图_________；(2)已经测出AB=l1，OA=l2，S1S2=l3，则折射率n=_________(用l1、l2、l3表示)；(3)若改用宽ab更小的玻璃砖做实验，则S1S2间的距离会_________(填“变大”，“变小”或“不变”)。【答案】

变小【详解】(1)[1]根据题意画出光路图如下图所示(2)设光线入射角为θ、折射角为α，则在C点根据折射定律有nsinθ=sinα由于射入玻璃砖的入射角是射出玻璃砖的折射角，则S1S2=CB根据几何关系可知联立解得(3)[3]若改用宽ab更小的玻璃砖做实验，则画出光路图如下可看出S1S2间的距离变小。【考向预测】（2024·云南大理·云南省下关第一中学校联考模拟预测）同学们用“插针法”测玻璃的折射率，如图甲所示。（1）下列说法正确的是。A．实验中，可以将玻璃砖界面当尺子画界线B．为了减小作图误差，大头针、和、之间的距离应适当大些C．测梯形玻璃砖、三角形玻璃砖和半圆形玻璃砖的折射率均可用“插针法”D．若光线的入射角较大，有可能在面发生全反射，所以在一侧就看不到、的像（2）一位同学为了避免笔尖触划玻璃砖的折射面，画出的比实际向外侧平移了一些（如图乙所示），其他操作均正确无误，并仍以和为折射面画出了光路图，这样测出的折射率将（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。（3）一位同学手头有圆规和刻度尺但没有量角器，在完成了光路图以后，以O点为圆心，OA为半径画圆，交延长线于C点，过A点和C点作垂直法线的直线，与法线的交点分别为B点和D点，如图丙所示。用刻度尺测得AB的长度为x1，CD的长度为x2，则玻璃砖的折射率（用测量的字母表示）。【答案】BC偏小【详解】（1）[1]A．实验中，不能将玻璃砖界面当尺子画界线，故A错误；B．大头针和及和之间的距离适当大些时，引起的角度误差会减小，故B正确；C．只要操作正确，任何形状的玻璃砖均可用“插针法”测量折射率，故C正确；D．由几何知识可知，光线在上表面的折射角等于在下表面的入射角，根据光路可逆原理可知，光线一定会从下表面射出，折射光线不会在玻璃砖的下表面发生全反射，故D错误。（2）[2]如图所示作图得到的光路图和实际光路图相比，入射角没有变化，折射角的测量值偏大，由知折射率偏小。（3）[3]由几何关系可知，则玻璃砖的折射率为考向二：用双缝干涉测量光的波长【探究重点】屏上某处出现亮、暗条纹的条件亮条纹的条件：屏上某点P到两条缝S1和S2的路程差正好是波长的整数倍或半波长的偶数倍．即：|PS1－PS2|＝kλ＝2k·eq\f(λ,2)(k＝0,1,2,3，…)k＝0时，PS1＝PS2，此时P点位于光屏上的O处，为亮条纹，此处的条纹叫中央亮条纹或零级亮条纹，k为亮条纹的级次．暗条纹的条件：屏上某点P到两条缝S1和S2的路程差正好是半波长的奇数倍，即：|PS1－PS2|＝(2k－1)·eq\f(λ,2)(k＝1,2,3，…)k为暗条纹的级次，从第1级暗条纹开始向两侧展开．干涉条纹和光的波长之间的关系若设双缝间距为d，双缝到屏的距离为l，光的波长为λ，则双缝干涉中相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距为Δx＝eq\f(l,d)λ.用不同颜色的光进行干涉实验，条纹间距不同，红光条纹间距最大、黄光条纹间距比红光小，用蓝光时更小．干涉图样单色光的干涉图样：干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹．白光的干涉图样：中央条纹是白色的，两侧干涉条纹是彩色条纹．【高考解密】(2022·海南·高考真题)在用双缝干涉测量光的波长的实验中，如图所示，则：①a、b分别是()A．单缝和双缝

B．双缝和单缝

C．单缝和单缝

D．双缝和双缝②如果双缝间距是d，双缝到毛玻璃的距离是L，第一条亮纹到第六条亮纹间距是x，则光的波长是__________。(用x、d、L表示)【答案】A【详解】①[1]由双缝干涉原理可知，先用滤光片得到单色光，然用单缝得到细长的光源，最后用双缝得到两束相干光，故a、b分别单缝和双缝。故选A。②[2]第一条亮纹到第六条亮纹间距是x，则相邻亮条纹间距为根据可得光的波长是【考向预测】(2023·浙江省镇海中学模拟)(1)如图所示，小王同学做在“用双缝干涉测量光的波长”实验中发现目镜中干涉条纹与分划板中心刻线始终有一定的角度，下列哪个操作可以使得分划板中心刻线与干涉条纹平行________．A．仅拨动拨杆B．仅旋转单缝C．仅前后移动凸透镜D．仅旋转毛玻璃处的测量头(2)小王同学将分划板中心刻线与干涉条纹调平行后，将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图所示，手轮上的示数是________mm.【答案】(1)D(2)50.15【解析】(1)若要使得分划板中心刻线与干涉条纹平行，则仅旋转毛玻璃处的测量头即可，故选D.(2)手轮上的示数是50mm＋0.05mm×3＝50.15mm.考向三：用油膜法估测油酸分子的大小【探究重点】油酸酒精溶液配制好后不要长时间放置，以免浓度改变，造成较大的实验误差．2．实验前应注意检查浅盘是否干净，爽身粉(或细石膏粉)应均匀撒在水面上．3．向水面滴油酸酒精溶液时，应靠近水面，不能离水面太高，否则油膜难以形成．4．待测油酸薄膜扩散后又会收缩，要在油酸薄膜的形状稳定后再描轮廓．5．计算轮廓范围内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个．【高考解密】（2020·上海·统考高考真题）在油膜实验中，均匀撒痱子粉有利于形成，便于记录数据。将一滴体积为V的油酸酒精溶液滴入水中油膜充分散开后面积为S，溶液的浓度为n，估算该油酸分子的直径为。【答案】油酸分子层在水中边界清晰的轮廓【详解】[1][2]在油膜实验中，均匀撒痱子粉有利于形成油酸分子层在水中边界清晰的轮廓，便于记录油酸分子层的面积。纯油酸的体积油酸分子直径【考向预测】（2024·福建宁德·福建省宁德第一中学校考一模）在估测油酸分子大小的实验中，具体操作如下：①取油酸1.0mL注入2500mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到2500mL的刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液；②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数，直到达到1.0mL为止，恰好共滴了100滴；③在边长约40cm的浅水盘内注入约2cm深的水，将细爽身粉均匀地撒在水面上，再用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，形成一层油膜，膜上没有爽身粉，可以清楚地看出油膜轮廓；④待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上绘出油膜的形状；⑤将画有油酸膜形状的玻璃板放在边长为1.0cm的方格纸上。（1）利用上述具体操作中的有关数据可知一滴油酸酒精溶液含纯油酸体积为m3，求得的油酸分子直径为m（此空保留一位有效数字）。（2）于老师在该实验中最终得到的油酸分子的直径和大多数同学的比较，数据偏大。出现这种结果的原因，可能是。A．计算油酸膜面积时，错将所有不完整的方格作为完整的方格处理B．水面上爽身粉撒的较多，油酸膜没有充分展开C．求每滴溶液体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴【答案】B【详解】（1）[1]一滴油酸酒精溶液含纯油酸体积为[2]由图可知油膜中大约有112个小方格，则油膜面积为则油酸分子直径为（2）[3]于老师在该实验中最终得到的油酸分子的直径和大多数同学的比较，数据偏大，根据A．计算油酸膜面积时，错将所有不完整的方格作为完整的方格处理，则油膜面积测量值偏大，油酸分子的直径测量值偏小，故A错误；B．水面上爽身粉撒的较多，油酸膜没有充分展开，则油膜面积测量值偏小，油酸分子的直径测量值偏大，故B正确；C．求每滴溶液体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴，则一滴油酸酒精溶液含纯油酸体积测量值偏小，油酸分子的直径测量值偏小，故C错误。故选B。考向四：探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系【探究重点】1．改变气体体积时，要缓慢进行．2．实验过程中，不要用手接触注射器的外壁．3．实验前要在柱塞上涂抹润滑油．4．读数时视线要与柱塞底面平行．5．作p－eq\f(1,V)图像时，应使尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点应均匀分布于直线两侧，偏离太大的点应舍弃掉.【高考解密】(2023·山东·统考高考真题)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，记录气体压强和体积(等于注射器示数与塑料管容积之和)，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。回答以下问题：(1)在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体___________。A．与成正比

B．与成正比(2)若气体被压缩到，由图乙可读出封闭气体压强为___________(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，则在计算乘积时，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的增大而___________(填“增大”或“减小”)。【答案】B增大【详解】(1)[1]在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体，与成正比。故选B。(2)[2]若气体被压缩到，则有由图乙可读出封闭气体压强为(3)[3]某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了，则在计算乘积时，根据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的增大而增大。【考向预测】(2023·江苏南通市高三开学考试)某实验小组用如图甲所示实验装置来探究一定质量的气体发生等温变化遵循的规律．(1)关于该实验，下列说法正确的是________；A．实验前应将注射器的空气完全排出B．空气柱体积变化应尽可能快些C．空气柱的压强随体积的减小而减小D．作出p－eq\f(1,V)图像可以直观反映出p与V的关系(2)为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，他们进行了两次实验，得到的p－V图像如图乙所示，由图可知两次实验气体的温度大小关系为T1________T2(选填“<”“＝”或“>”)．(3)另一小组根据实验数据作出的V－eq\f(1,p)图线如图丙所示，若实验操作规范正确，则图线不过原点的原因可能是________，图丙中的V0代表________．【答案】(1)D(2)>(3)注射器前端与橡胶套间有气体注射器前端与橡胶套间气体的体积【解析】(1)实验是以注射器内的空气为研究对象，所以实验前注射器内的空气不能完全排出，故A错误；空气柱的体积变化不能太快，要缓慢移动注射器柱塞保证气体温度不变，故B错误；气体发生等温变化，空气柱的压强随体积的减小而增大，故C错误；p－eq\f(1,V)图像是一条倾斜的直线，作出p－eq\f(1,V)图像可以直观反映出p与V的关系，故D正确．(2)在p－V图像中，根据eq\f(pV,T)＝C，即pV＝CT，可知离坐标原点越远的等温线温度越高，故T1>T2.(3)图线不过原点的原因可能是管中气体的体积小于实际的封闭气体的体积，结合实验器材可知，实验时未考虑注射器前端与橡胶套连接处的气体，V0代表注射器前端与橡胶套间气体的体积．(2023·江苏淮安市模拟)某同学用半圆柱玻璃砖做测量玻璃的折射率实验，他的操作步骤如下：A．用毫米刻度尺量出半圆柱玻璃砖的直径d，算出半径r＝eq\f(d,2)，然后确定圆心的位置，记在玻璃砖上；B．在白纸上画一条直线作为入射光线，并在入射光线上插两枚大头针P1和P2；C．让入射光线与玻璃砖的直径垂直，入射光线经过圆心O；D．以圆心O为轴，缓慢逆时针转动玻璃砖，同时调整视线方向，直到从AB下方恰好看不到P2和P1的像，然后沿半圆柱玻璃砖直径画一条直线AB，并作出光路图，如图所示．(1)看不到P2和P1的像是因为发生了________；(2)只使用毫米刻度尺，还需要测量________(选填“OD”或“CD”)的长度，记作l；(3)玻璃砖折射率的表达式n＝________.【答案】(1)全反射(2)CD(3)eq\f(d,2l)【解析】(1)看不到P2和P1的像是由于光线在AB面上发生了全反射．(2)(3)只要测出“CD”的长度l，就相当于测出了临界角的正弦值，即sinC＝eq\f(l,r)，而sinC＝eq\f(1,n)，可得折射率n＝eq\f(d,2l).(2021·江苏十三市联考)在“测量玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作后插好了4枚大头针，如图甲所示．(1)下列说法正确的是________；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，也可用圆规和直尺等工具进行测量D．判断像与大头针是否在同一直线时，应该观察大头针的头部(2)请在图乙中画出完整的光路图；(3)对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n＝________(保留3位有效数字)；(4)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操作后插好了8枚大头针，如图丙所示．图丙中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针，其对应出射光线上的2枚大头针是P3和________(选填“A”或“B”)．【答案】(1)C(2)见【解析】图(3)1.57(4)A【解析】(1)入射角尽量大些，折射角也会大些，折射现象较明显，角度的相对误差会减小，但要注意并不是入射角越大越好，应适度，故A错误；为了防止弄脏玻璃砖，不能用铅笔贴着光学面画出界面，故B错误；实验中需要测角度时既可用量角器，也可用圆规和直尺等工具进行测量，故C正确；判断像与针是否在同一直线时，应该观察大头针的整个部分，不能只观察其头部，故D错误．(2)光路图如图所示(3)由图可知，取小方格的边长为单位长度，则sini＝eq\f(5.2,\r(5.22＋4.02))≈0.793sinr＝eq\f(2.1,\r(2.12＋3.62))≈0.504n＝eq\f(sini,sinr)＝eq\f(0.793,0.504)≈1.57(4)光线经由P1P2射入后光路图如图所示第一次折射时入射角大于折射角，第二次是从玻璃砖射向空气，折射角要大于入射角，出射光线要远离法线，由图可知经P3A的出射光线符合事实，而经P3B的出射光线靠近法线不符合事实．故对应的出射光线上的2枚大头针是P3和A.某同学在利用“插针法”测量一块红色直角三角形玻璃砖的折射率时发现，由于玻璃的颜色较深，在另一侧很难观测到对侧所插的针．他想到可以用实验室的红色激光器来完成实验．如图所示，他在木板上固定好白纸，放好玻璃砖，正确作出了界面MN、MP、NP，然后让很细的激光平行于木板从玻璃砖的上界面MN入射．(1)由于激光很强，不能用眼睛直接观测，该同学通过在木板上插入被激光照亮的针来确定激光光路，正确的插针顺序应是________．A．P1、P2、P3、P4 B．P4、P3、P2、P1C．P1、P2、P4、P3 D．P4、P3、P1、P2(2)若P1P2与MN垂直，用量角器量得图中的θ1＝60°，θ2＝30°，则玻璃的折射率为________．A.eq\r(3)B.eq\f(\r(3),3)C.eq\f(2\r(3),3)D.eq\f(\r(3),2)(3)若激光器正常发光，平行木板从玻璃砖NP界面垂直射入玻璃砖，如图中虚线箭头所示．该同学发现在MP一侧始终找不到出射光线，则原因是___________________________；该同学在MP一侧没有找到出射光线，但在MN一侧找到了出射光线，他依然用被激光照亮的针确定了激光在MN一侧的出射光线和NP一侧的入射光线，则测量后他__________(选填“能”或“不能”)计算出玻璃的折射率．【答案】(1)B(2)A(3)激光在MP界面上发生了全反射能【解析】(1)四根针应该先插光路后面的针，否则光被挡住，后面的针无法确定位置，故正确的插针顺序应是P4、P3、P2、P1.(2)在MP界面上，光的入射角为i＝90°－θ1＝30°，折射角为r＝90°－θ2＝60°，则玻璃的折射率为n＝eq\f(sinr,sini)＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3).(3)入射光线与NP相垂直，在MP一侧没有找到出射光线，说明光线在MP上发生了全反射，根据几何关系可以求出光线在MN面上的入射角，由插针法得出折射角，从而由折射率公式可以计算出折射率．可发出红、黄、绿三色光的多层警示灯，被广泛应用于数控机床、电子机械自动化生产线等工业领域．某同学想采用如图甲所示的实验装置测定三种色光的波长．(1)打开多层示警灯的绿光灯，将遮光筒对准光源放置．在光源和双缝之间还必须放置一个________(选填“滤光片”或“单缝”)，其目的是保证经双缝得到的两列光是________(选填“相干”或“非相干”)光；(2)已知双缝之间的距离为0.6mm，双缝到屏的距离为1.5m，绿光的干涉图样如图乙所示，分划板中心刻线在A位置时螺旋测微器的读数为1.128mm，在B位置时读数如图丙所示，为________mm，则该绿光的波长为________nm(计算结果保留三位有效数字)；(3)在不改变其他条件的情况下，该同学又进行了几组实验，通过照相底片记录了干涉图样，分别测量了红光、黄光的波长(红光为625nm、黄光为570nm)．图(a)、(b)、(c)是实验中记录下的三种色光的干涉图样，但被不小心弄混了，经判断绿光产生的干涉图样是图________(选填(a)、(b)或(c))．【答案】(1)单缝相干(2)6.526540(3)(c)【解析】(1)在光源和双缝之间还必须放置一个单缝，其目的是保证经双缝得到的两列光是相干光．(2)分划板中心刻线在B位置时读数为6.5mm＋2.6×0.01mm＝6.526mm条纹间距为Δx＝eq\f(6.526－1.128,4)mm＝1.3495mm由Δx＝eq\f(l,d)λ解得该绿光的波长λ＝eq\f(d,l)Δx＝eq\f(0.6×10－3,1.5)×1.3495×10－3m＝5.398×10－7m≈540nm.(3)由波长关系λ红>λ黄>λ绿，可知在其他条件不变的情况下，干涉图样条纹间距Δx红>Δx黄>Δx绿，所以绿光的条纹间距最小，则绿光产生的干涉图样是题图(c)．（2022·浙江台州·统考模拟预测）（1）在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，如图所示，理想的油膜形状非常接近圆形，下列选项中会影响油膜形状规整程度的是。A．注射器针管较大，但没有超出实验要求的范围B．滴入油酸酒精溶液时，注射器针头明显偏离浅盘中央C．操作不仔细，缺乏耐心，如撒粉不均匀，水面还未平静就滴入油酸酒精溶液（2）在一次实验中得到了如图所示的油膜，如果按此油膜来计算分子直径，测量结果相对真实值会（填“偏大”、“偏小”或“无误差”）。【答案】BC/CB偏大【详解】（1）[1]A．注射器针管较大，但没有超出实验要求的范围不会影响油膜形状规整程度。故A错误；B．滴入油酸酒精溶液时，注射器针头明显偏离浅盘中央可能导致油膜扩散到浅盘边界，从而使油膜形状不规整。故B正确；C．操作不仔细，缺乏耐心，如撒粉不均匀等，导致油膜可能没有充分展开从而影响油膜形状的规整程度。故C正确。故选BC。（2）[2]图示油膜是因为油膜未能充分展开而形成“锯齿状”油膜，使所测油膜面积比实际面积偏小，根据所以油酸分子的直径测量结果比真实值偏大。(1)如图所示的四个图反映“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)．(2)取油酸1.0mL注入250mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面到达250mL的刻度线为止，得到油酸酒精混合溶液．用滴管吸取混合溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒内溶液达到1.0mL为止，恰好共滴了100滴．取一滴混合溶液滴在浅盘内的水面上(已撒爽身粉)，数得油膜轮廓占面积为1cm2小格子120格(不足半格舍去，多于半格算1格)．则请估算油酸分子的直径为________m(结果保留2位有效数字)．(3)该同学做完实验后，发现自己所测的分子直径d明显偏大．出现这种情况的原因可能是________．A．将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算B．油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化C．计算油膜面积时，只数了完整的方格数D．求每滴溶液中纯油酸的体积时，1mL溶液的滴数多记了10滴(4)用油膜法测出油酸分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，还需要知道油酸的________．A．摩尔质量 B．摩尔体积C．质量 D．体积【答案】(1)cadb(2)3.3×10－9(3)AC(4)B【解析】(1)“用油膜法估测油酸分子的大小”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再准备浅水盘→形成油膜→描绘油膜边缘测量油膜面积并计算分子直径，则操作先后顺序应是cadb；(2)油膜面积约占120格，面积约为S＝120×1×10－4m2＝1.2×10－2m2一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为V＝eq\f(1,250)×eq\f(1,100)×10－6m3＝4×10－11m3油酸分子的直径约等于油膜的厚度d＝eq\f(V,S)＝eq\f(4×10－11,1.2×10－2)m≈3.3×10－9m.(3)计算油酸分子直径的公式是d＝eq\f(V,S)V是纯油酸的体积，S是油膜的面积，将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算，则V取值偏大，导致d偏大，故A正确；油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度增大，则V取值偏小，导致d偏小，故B错误；计算油膜面积时，只数了完整的方格数，则S取值偏小，导致d偏大，故C正确；求每滴溶液中纯油酸的体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴，由V1＝eq\f(1,n)mL可知，纯油酸的体积将偏小，导致d偏小，故D错误．(4)设一个油酸分子体积为V，则V＝eq\f(4,3)π(eq\f(d,2))3，由NA＝eq\f(Vmol,V)可知，要测定阿伏加德罗常数，还需知道油酸的摩尔体积，故B正确．某同学通过图甲所示的实验装置，利用玻意耳定律来测定一颗形状不规则的石子的体积．实验步骤：①将石