备战2025年高考二轮复习物理（福建专版） 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（福建专版） 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　4，0×0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:
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。
甲
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)(2024浙湘豫三省高中名校联考)“油膜法估测油酸分子的大小”的实验。
(1)下列说法正确的是 。
A.测量一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积时,可以用注射器挤出一滴油酸滴入烧杯中,观察注射器上的体积变化
B.测量一滴油酸酒精溶液在水面形成的面积时,如果不使用痱子粉,也可以在水中加入红墨水后混合均匀,再滴入一滴油酸酒精溶液
C.实际的油酸分子是球形的,因此通过计算得到的油酸分子直径即是球的直径
D.计算油酸分子的大小时,认为水面油酸为单分子层且分子间紧密排布
(2)若实验中使用的油酸酒精溶液是久置的,则计算得到的油酸分子直径将 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(3)某次实验中将1 mL的纯油酸配制成5 000 mL的油酸酒精溶液,用注射器测得1 mL油酸酒精溶液为80滴,再滴入1滴这样的油酸酒精溶液到准备好的浅盘中,描出的油膜轮廓如图所示,每格边长是0.5 cm,根据以上信息,可估算出油酸分子的直径约为 m(计算结果保留1位有效数字)。
答案 (1)D (2)偏小 (3)7×10-10
解析 (1)测量一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积时,至少要测量50滴到100滴油酸酒精溶液的体积,然后计算一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积,选项A错误;测量一滴油酸酒精溶液在水面形成的面积时,使用痱子粉才能看出油膜的轮廓,在水中加入红墨水后混合均匀不能看出油膜的轮廓,选项B错误;实验时只是把油酸分子看作是球形的理想模型,实际的油酸分子不是球形的,因此通过计算得到的只是将油酸分子看作是球形时的油酸分子直径,选项C错误;计算油酸分子的大小时,认为水面油酸为单分子层且分子间紧密排布,选项D正确。
(2)若实验中使用的油酸酒精溶液是久置的,在溶液中的油酸浓度会偏大,实际计算时仍按原来的浓度计算,则计算得到的油酸分子直径将偏小。
(3)一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为V=15 000×180 mL=2.5×10-6 mL,油膜的面积为S=140×0.5×0.5 cm2=35 cm2,分子直径d=VS=2.5×10-6×10-635×10-4 m=7×10-10 m。
5.(12分)(2024湖北黄冈模拟)做“用双缝干涉测光的波长”实验中,使用的双缝间距d=0.20 mm,双缝到光屏的距离L=600 mm,观察到的干涉条纹如图甲所示。
甲
(1)在测量头上的是一个螺旋测微器(又叫“千分尺”),分划板上的刻度线处于x1、x2位置时,对应的示数如图乙所示,则相邻亮条纹的间距Δx= mm(结果保留2位小数)。
乙
(2)计算单色光的波长的公式λ= (用L、d、x1、x2表示)。
(3)代入数据计算单色光的波长λ= m(结果保留2位有效数字)。
(4)图丙为实验装置示意图,S为单缝,S1、S2为双缝,屏上O点处为一亮条纹。若实验时单缝偏离光轴,向右微微移动,则可以观察到O点处的干涉条纹 。
丙
A.向左移动B.向右移动
C.间距变大D.间距变小
答案 (1)1.42
(2)d(x2-x1)4L
(3)4.7×10-7
(4)A
解析 (1)螺旋测微器读数为x1=2 mm+19.0×0.01 mm=2.190 mm,x2=7.5 mm+36.5×0.01 mm=7.865 mm,则相邻亮条纹的间距Δx=x2-x14=1.42 mm。
(2)根据干涉条纹公式Δx=Ldλ可得λ=dLΔx=d(x2-x1)4L。
(3)代入数据可得
λ=0.20×10-3×1.42×10-3600×10-3 m=4.7×10-7 m。
(4)根据Δx=Ldλ可知,实验时单缝偏离光轴,向右微微移动,因双缝间距、双缝到光屏的距离、波长都不变,所以条纹间距不变,由于主光轴变得倾斜,可以观察到O点处的干涉条纹向左移动,故A正确。
6.(10分)(2024山东菏泽二模)实验室有一块一侧有反光涂层的矩形玻璃砖,它的长宽比为2∶1,某同学用激光笔测量该玻璃砖的折射率。由于缺少标准测量工具,该同学将纸张裁成和玻璃砖一样大,通过对折产生折痕对纸张进行等分,将纸张变为测量工具。
(1)用纸张折痕确定法线,调整激光笔的位置如图所示,AO为入射光线,光线通过玻璃砖从B点射出,可知玻璃砖的折射率为n= (可用分数、小数及根号表示)。
(2)激光在这种玻璃砖中发生全反射临界角的正弦值sin C= 。
(3)在本实验中,下列方法最能有效减小实验误差的是 (单选,填选项序号)。
A.仅适当增大光线的入射角
B.仅适当减小光线的入射角
C.仅适当增加纸张的等分折痕
D.仅适当减少纸张的等分折痕
答案 (1)67418 (2)9674337 (3)C
解析 (1)设玻璃砖长为8a,高为4a,则入射角的正弦值为sin i=2a(2a)2+(2a)2=22,
折射角的正弦值为sin r=9a49a42+(4a)2=9337,故折射率为n=sinisinr=67418。
(2)全反射临界角为sin C=1n=18674=9674337。
(3)本实验的实验误差主要来源于求解正弦值时各条边长度的测量,为了提高测量长度的精准度使实验更准确,可以增加纸张的折痕,故选C。