2025年高考物理“熱光原實(shí)驗(yàn)”綜合復(fù)習(xí)試題一、油膜法估測分子直徑實(shí)驗(yàn)（20分）（一）實(shí)驗(yàn)原理與操作（10分）實(shí)驗(yàn)原理：將油酸酒精溶液滴入水中，酒精揮發(fā)后形成單分子油膜，通過測量油膜面積和純油酸體積計算分子直徑(d=\frac{V}{S})。其中(V)為純油酸體積，(S)為油膜面積。關(guān)鍵步驟：配置濃度為(0.1%)的油酸酒精溶液，用注射器測量1mL溶液的滴數(shù)（如100滴），則每滴溶液體積為(10^{-5}\\text{mL})，含純油酸體積(V=10^{-8}\\text{mL}=10^{-11}\\text{m}^3)。在淺盤水面均勻撒痱子粉，滴入一滴溶液，待油膜穩(wěn)定后描出輪廓。用坐標(biāo)紙計算油膜面積，大于半格算一格，小于半格舍去。（二）數(shù)據(jù)處理與誤差分析（10分）數(shù)據(jù)計算：若油膜輪廓覆蓋80個邊長為1cm的方格，則面積(S=80\times10^{-4}\\text{m}^2=8\times10^{-3}\\text{m}^2)，分子直徑(d=\frac{10^{-11}}{8\times10^{-3}}\approx1.25\times10^{-9}\\text{m})。誤差討論：偏大原因：痱子粉撒太多導(dǎo)致油膜未充分展開（(S)偏?。挥嬎泱w積時少記滴數(shù)（(V)偏大）。偏小原因：油酸溶液濃度配置偏低；油膜中混有酒精未完全揮發(fā)。二、測定玻璃折射率實(shí)驗(yàn)（25分）（一）插針法操作與光路繪制（15分）實(shí)驗(yàn)裝置：玻璃磚、白紙、大頭針、量角器。在白紙上畫出界面(aa')和(bb')，將玻璃磚放在紙上，沿兩界面畫線。步驟要點(diǎn)：在(aa')一側(cè)插大頭針(P_1)、(P_2)（間距>5cm），在另一側(cè)透過玻璃磚觀察，插(P_3)擋住(P_1)、(P_2)的像，插(P_4)擋住(P_3)及(P_1)、(P_2)的像。拔去大頭針，連接(P_1P_2)（入射光線）和(P_3P_4)（出射光線），作出法線，測量入射角(i)和折射角(r)。折射率計算：(n=\frac{\sini}{\sinr})，多次測量不同入射角（30°~60°）取平均值。（二）異常情況分析（10分）玻璃磚平移影響：若畫界面后玻璃磚向上平移（如圖1），實(shí)際光路不變，測得的(i)、(r)值不變，折射率測量結(jié)果不變。誤差來源：入射角過?。?lt;15°）導(dǎo)致折射角測量誤差增大；玻璃磚界面被污染，光線發(fā)生漫反射。三、用雙縫干涉測光的波長實(shí)驗(yàn)（30分）（一）儀器調(diào)節(jié)與條紋觀察（15分）光具座排列：光源→濾光片→單縫→雙縫→光屏，要求各元件中心共軸，雙縫間距(d)（如0.2mm），雙縫到光屏距離(L)（如70cm）。條紋特征：單色光形成等間距明暗條紋，中央為亮紋，兩側(cè)對稱分布。若用白光實(shí)驗(yàn)，中央亮紋為白色，兩側(cè)為彩色條紋（紅光在外，紫光在內(nèi)）。（二）數(shù)據(jù)測量與波長計算（15分）測量頭讀數(shù)：第1條暗紋位置(x_1=1.16\\text{mm})，第6條暗紋位置(x_2=5.86\\text{mm})，則相鄰條紋間距(\Deltax=\frac{x_2-x_1}{5}=\frac{4.70}{5}=0.94\\text{mm})。波長公式(\lambda=\frac{d\Deltax}{L})，代入數(shù)據(jù)得(\lambda=\frac{0.20\times10^{-3}\times0.94\times10^{-3}}{0.70}\approx2.69\times10^{-7}\\text{m}=269\\text{nm})（紫外光范圍，可能為測量誤差）。注意事項：若條紋不清晰，需調(diào)節(jié)單縫與雙縫平行；測量多組條紋間距取平均值（如測1-5條、6-10條）。四、綜合應(yīng)用題（25分）（一）熱學(xué)與光學(xué)綜合（15分）油膜法與分子動理論：已知油酸分子直徑(d=10^{-9}\\text{m})，估算阿伏伽德羅常數(shù)(N_A)。（提示：油酸摩爾體積(V_m=0.14\\text{L/mol}=1.4\times10^{-4}\\text{m}^3/\text{mol})，分子體積(V_0=\frac{4}{3}\pi(\fracz3jilz61osys{2})^3\approx5.2\times10^{-29}\\text{m}^3)，則(N_A=\frac{V_m}{V_0}\approx2.7\times10^{24}\\text{mol}^{-1})，實(shí)際值為(6.02\times10^{23}\\text{mol}^{-1})，誤差源于球體模型近似）。（二）實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計（10分）創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)：用三棱鏡代替玻璃磚測折射率，寫出實(shí)驗(yàn)思路：在白紙上畫三角形棱鏡截面(ABC)，入射光從(AB)面射入，在(AC)面射出，用插針法確定入射光線和出射光線；作出法線，測量入射角(i)、折射角(r)及棱鏡頂角(\alpha)，由幾何關(guān)系得(r_1+r_2=\alpha)，再根據(jù)(n=\frac{\sini}{\sinr_1}=\frac{\sini'}{\sinr_2})求解。五、拓展探究題（15分）不同色光干涉實(shí)驗(yàn)：用紅光（(\lambda_1=600\\text{nm})）和綠光（(\lambda_2=500\\text{nm})）做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)：保持(d)、(L)不變，紅光條紋間距(\Deltax_1=\frac{L\lambda_1}z3jilz61osys)，綠光(\Deltax_2=\frac{L\lambda_2}z3jilz61osys)，則(\Deltax_1:\Deltax_2=6:5)。若將雙縫間距減小為原來的(\frac{1}{2})，則條紋間距變?yōu)樵瓉淼?倍。參考答案與評分標(biāo)準(zhǔn)（摘要）油膜法：面積計算（±2格不扣分），直徑結(jié)果保留兩位有效數(shù)字（如(1.3\times10^{-9}\\text{m})）。折射率：光路圖繪制規(guī)范（法線、箭頭方向正確得3分），計算結(jié)果(n=1.4\sim1.6)均合理。雙縫干涉：游標(biāo)卡尺讀數(shù)錯誤扣2分，波