备战2025年高考二轮复习物理（广东版）专题分层突破练18 光学与热学实验（Word版附解析）

这是一份备战2025年高考二轮复习物理（广东版）专题分层突破练18 光学与热学实验（Word版附解析），共7页。试卷主要包含了40 mm，35　dx5L　4，某同学测量玻璃的折射率，40 cm-7等内容，欢迎下载使用。


A.把柱塞快速地向下压
B.把柱塞缓慢地向上拉
C.在橡胶套处接另一注射器,快速推动该注射器柱塞
D.在橡胶套处接另一注射器,缓慢推动该注射器柱塞
答案 B
解析 把柱塞快速地向下压,外界对气体做功,气体和外界没有热量交换,气体的内能增加,温度升高,不是等温变化,选项A错误;把柱塞缓慢地向上拉,气体温度总和大气温度相同,发生等温变化,选项B正确;在橡胶套处接另一注射器,推动注射器时,原注射器内气体的质量变化,选项C、D错误。
2.(10分)(2024湖北卷)某同学利用激光测量半圆柱体玻璃砖的折射率,具体步骤如下:
甲
①平铺白纸,用铅笔画两条互相垂直的直线AA'和BB',交点为O。将半圆柱体玻璃砖的平直边紧贴AA',并使其圆心位于O点,画出玻璃砖的半圆弧轮廓线,如图甲所示。
②将一细激光束沿CO方向以某一入射角射入玻璃砖,记录折射光线与半圆弧的交点M。
③拿走玻璃砖,标记CO光线与半圆弧的交点P。
乙
④分别过M、P作BB'的垂线MM'、PP',M'、P'是垂足,并用刻度尺分别测量MM'、PP'的长度x和y。
⑤改变入射角,重复步骤②③④,得到多组x和y的数据。根据这些数据作出y-x图像,如图乙所示。
(1)关于该实验,下列说法正确的是 (单选,填标号)。
A.入射角越小,误差越小
B.激光的平行度好,比用插针法测量更有利于减小误差
C.选择圆心O点作为入射点,是因为此处的折射现象最明显
(2)根据y-x图像,可得玻璃砖的折射率为 (保留三位有效数字)。
(3)若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径,则折射率的测量结果 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
答案 (1)B
(2)1.58
(3)不变
解析 本题考查测介质折射率的数据处理和误差分析。
(1)入射角适当即可,不能太小,入射角太小,导致折射角太小,测量的误差会变大,故A错误;激光的平行度好,比用插针法测量更有利于减小误差,故B正确;相同的材料在各点的折射效果都一样,故C错误。
(2)设玻璃砖的半径为R,根据几何关系可得入射角的正弦值为sin i=yR
折射角的正弦值为sin r=xR,折射率n=sinisinr=yx,可知y-x图像的斜率大小等于折射率,即n=4126≈1.58。
(3)根据(2)中数据处理可知,若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径,则折射率的测量结果不变。
3.(12分)(2024广东梅州模拟)如图甲所示,在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,将实验仪器按要求安装在光具座上,并选用缝间距d=0.20 mm的双缝屏。从仪器注明的规格可知,像屏与双缝屏间的距离L=700 mm。然后,接通电源使光源正常工作。
甲
乙
丙
(1)已知测量头上主尺的最小刻度是毫米,游标尺为20分度,某同学调整手轮后,从测量头的目镜看去,使分划板中心刻度线与某条纹A中心对齐,如图乙所示,此时测量头上主尺和游标尺的示数如图丙所示,此示数为 mm;接着再转动手轮,使分划板中心刻度线与某条纹B中心对齐,测得A、B条纹间的距离x=8.40 mm。则经滤光片射向双缝的色光的波长λ= (用题目中所给字母写出表达式),利用上述测量结果,经计算可得波长λ= m(保留2位有效数字)。
(2)另一同学按实验要求安装好仪器后,观察到光的干涉现象效果很好,若他对实验装置进行了调整后,在像屏上仍能观察到清晰的条纹,且条纹数目有所增加,则该调整可能是 。
A.仅增加光源与滤光片间的距离
B.仅增加单缝与双缝间的距离
C.仅将单缝与双缝的位置互换
D.仅将红色滤光片换成绿色滤光片
答案 (1)0.35 dx5L 4.8×10-7
(2)D
解析 (1)图丙中游标卡尺的最小分度值为0.05 mm,主尺示数为0,游标尺的第7刻度线与主尺刻度线对齐,则示数为0+7×0.05 mm=0.35 mm;A、B条纹间的距离为5倍相邻亮(暗)条纹间的距离,故Δx=x5;根据相邻亮(暗)条纹间的间距公式有Δx=Ldλ,解得λ=dx5L,代入数据可得λ=4.8×10-7 m。
(2)该同学对实验装置调节后,在像屏上仍能观察到清晰的条纹,且条纹数目有所增加,可知相邻条纹间的宽度减小,由公式Δx=Ldλ可知,该调节可能是更换波长更短的光做实验,即将红色滤光片换成绿色滤光片,其他选项的调节都达不到该实验效果,故D正确。
4.(10分)在用油膜法估测分子大小的实验中,所用油酸酒精溶液的浓度为每V1体积溶液中有体积V2的纯油酸,用注射器和量筒测得V0体积的上述溶液有n滴,把一滴该溶液滴入盛水的撒有痱子粉的浅盘中,待水面稳定后,得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示,图中每个小正方形格的边长为a,则可求得:(1)油酸薄膜的面积S= 。
(2)油酸分子的直径是 。(用V1、V2、V0、n、S表示)
(3)某同学实验中最终得到的油酸分子直径数据偏大,可能是由于 。
A.油膜中含有大量未溶解的酒精
B.计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格
C.用注射器和量筒测V0体积溶液滴数时多记录了几滴
D.水面上痱子粉撒得太多,油膜没有充分展开
答案 (1)71a2(69a2~73a2均可)
(2)V0V2nSV1
(3)BD
解析 (1)轮廓包围方格约为71个,故油酸薄膜的面积为S=71a2。
(2)每滴溶液中含有纯油酸的体积为Vn=V0n·V2V1,油酸分子的直径为d=VnS=V0V2nSV1。
(3)如果油膜中含有大量未溶解的酒精,导致油酸的实际面积比统计面积小,计算时采用统计的油酸面积S偏大,由d=VS可知,油酸分子直径d的计算值将比真实值偏小,故A错误;如果计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格,导致统计的油膜面积偏小,计算结果将偏大,故B正确;用注射器和量筒测V0体积溶液滴数时多记录了几滴,则每一滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积的测量值偏小,计算结果将偏小,故C错误;如果水面上痱子粉撒得较多,油酸没有充分展开,导致统计的油酸面积比充分展开的油酸面积小,计算结果将偏大,故D正确。
5.(12分)在利用双缝干涉测定光的波长实验中,双缝间距为d,双缝到光屏间的距离为L,在调好实验装置后,用某种单色光照射双缝得到干涉条纹,用测量头来测量亮条纹中心间的距离,当分划板在图甲B位置时,对应游标卡尺读数如图乙所示,则:
(1)分划板在图甲B位置时游标卡尺读数xB= mm。
(2)若分划板在图甲A位置时游标卡尺读数为xA(xA(3)若用频率更高的单色光照射,同时增大双缝间的距离,则条纹间距 (选填“变宽”“变窄”或“不变”)。
答案 (1)15.5
(2)(xB-xA)d6L
(3)变窄
解析 (1)由图可知游标卡尺主尺刻度为15 mm,而游标尺为10分度,分度值为0.1 mm,游标尺第5格与主尺刻度对齐,可知游标尺读数为5×0.1 mm=0.5 mm,分划板在图中B位置时游标卡尺读数xB=15 mm+0.5 mm=15.5 mm。
(2)由条纹间距公式Δx=Ldλ,结合图示两分划板的位置可知,该单色光的波长为λ=(xB-xA)d6L。
(3)由光的频率与波长之间的关系λ=cν可知,频率越高,波长越短,而由Δx=Ldλ可知,若用频率更高的单色光照射,同时增大双缝间的距离d的情况下,条纹间距将变窄。
6.(10分)(2024广东高三阶段练习)某同学测量玻璃的折射率。实验过程如下:
(1)将玻璃砖平放在水平桌面的白纸上,用大头针在白纸上标记玻璃砖的边界。
(2)①激光笔发出的激光从玻璃砖上的P点水平入射,到达bc面上的Q点后折射出玻璃砖,用大头针在白纸上标记P点、Q点和激光笔出光孔S的位置;
②移走玻璃砖,在白纸上描绘玻璃砖的边界和激光的光路,作ab界面的法线PM和光线PQ的反向延长线PN,过法线上的M点分别作PS和PN的垂线,垂足分别为A点和B点,如图甲所示;
③用刻度尺测量MA和MB的长度l1和l2,MA的长度读数如图乙所示,l1= cm,测得l2为1.60 cm。
(3)利用所测量的物理量,写出玻璃砖的折射率表达式为n= ,由测得的数据可得折射率n为 (结果保留3位有效数字)。
(4)为了减小实验的相对误差,下列说法正确的是 。
A.选取M点尽量靠近入射点
B.选取M点尽量远离入射点
C.选取ab界面的入射角尽量大些
D.选取ab界面的入射角尽量小些
答案 (2)2.40
(3)l1l2 1.50
(4)BC
解析 (2)由刻度尺的读数方法可得MA的长度读数l1=9.40 cm-7.00 cm=2.40 cm。
(3)由折射定律结合数学知识可知,玻璃砖的折射率n=sin∠MPAsin∠MPB,
又sin ∠MPA=MAPM,sin ∠MPB=MBPM,则n=MAMB=l1l2,代入数据解得n=1.50。
(4)为了减小实验测量的相对误差,选取M点尽量远离入射点,选取ab界面的入射角尽量大些。