備戰(zhàn)2019年高考物理 高頻考點解密 專題20 選修實驗教學(xué)案

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1、專題20 選修實驗 核心考點 考綱要求 用油膜法估測分子的大小 實驗一:探究單擺的運動、用單擺測定重力加速度 實驗二:測定玻璃的折射率 實驗三:用雙縫干涉測光的波長 要求會正確使用溫度計 實驗 考點1 用油膜法估測分子直徑的大小 1.原理:把一滴油酸酒精溶液滴在水面上,使油酸在水面上形成單分子油膜,如果把油酸分子簡化成球形,則油膜的厚度即為油酸分子的直徑,如圖所示。 2.計算:如果測出油酸的體積為V,單分子油膜的面積為S,則油酸分子的直徑d=。 3.分子大小:除了一些有機物質(zhì)的大分子外,多數(shù)分子大小的數(shù)量級為10-10 m。 4.油膜法測分子直徑

2、(1)實驗步驟 ①在淺盤中倒入約2 cm深的水,將痱子粉均勻撒在水面上。 ②用注射器往小量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液,記下滴入的滴數(shù)n,算出一滴油酸酒精溶液的體積V0。 ③將一滴油酸溶液滴在淺盤的液面上。 ④待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后,將玻璃放在淺盤上,用水彩筆(或鋼筆)畫出油酸薄膜的形狀。 ⑤將玻璃放在坐標(biāo)紙上,算出油酸薄膜的面積S;或者玻璃板上有直徑為1 cm的方格,則也可通過數(shù)方格數(shù),算出油酸薄膜的面積S。 ⑥根據(jù)已配好的油酸酒精溶液的濃度,算出一滴溶液中純油酸的體積V。 ⑦計算油酸薄膜的厚度d=,即為油酸分子直徑的大小 (2)注意事項 ①實驗前,必須把所有的實驗用具擦洗干

3、凈,實驗時吸取油酸、酒精和溶液的移液管要分別專用,不能混用,否則會增大誤差,影響實驗結(jié)果。 ②待測油酸面擴散后又收縮,要在穩(wěn)定后再畫輪廓,擴散后又收縮有兩個原因:一是水面受油酸液滴的沖擊凹陷后又恢復(fù);二是酒精揮發(fā)后液面收縮。 ③本實驗只要求估算分子大小,實驗結(jié)果的數(shù)量級符合要求即可。 ④痱子粉不宜撒得過厚,油酸酒精溶液的濃度以小于為宜。 ⑤向水面滴油酸酒精溶液時,應(yīng)靠近水面,不能離水面太高,否則油膜難以形成。 5.?dāng)?shù)據(jù)處理 計算方法: (1)一滴油酸溶液的平均體積 (2)一滴油酸溶液中含純油酸的體積 V=×油酸溶液的體積比。(體積比=) (3)油膜的面積S=n×1 cm

4、2。(n為有效格數(shù),小方格的邊長為1 cm) (4)分子直徑d=。(代入數(shù)據(jù)時注意單位的統(tǒng)一) 6.幾點說明 (1)酒精油酸溶液配制后長時間放置,溶液的濃度容易改變,會給實驗帶來較大誤差。 (2)利用小格子數(shù)計算輪廓面積時,輪廓的不規(guī)則性容易帶來計算誤差。為減小誤差,不足半個格子的舍去,多于半個格子的算一個。方格邊長的單位越小,計算出的面積越精確。 (3)測量量筒內(nèi)溶液增加1 mL的滴數(shù)時,體積觀測不準(zhǔn)確會帶來很大誤差,注意正確的讀取體積的方法,應(yīng)選用內(nèi)徑小的量筒。 (4)油膜形狀的畫線不準(zhǔn)會帶來誤差。 在用油膜法估測分子的大小的實驗中,具體操作如下: ①取油酸1.0

5、 mL注入250 mL的容量瓶內(nèi),然后向瓶中加入酒精,直到液面達到250 mL的刻度為止,搖動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,記錄滴入的滴數(shù)直到量筒達到1.0 mL為止,恰好共滴了100滴; ③在邊長約40 cm的淺水盤內(nèi)注入約2 cm深的水,將細石膏粉均勻地撒在水面上,再用滴管吸取油酸酒精溶液,輕輕地向水面滴一滴溶液,酒精揮發(fā)后,油酸在水面上盡可能地散開,形成一層油膜,膜上沒有石膏粉,可以清楚地看出油膜輪廓; ④待油膜形狀穩(wěn)定后,將事先準(zhǔn)備好的玻璃板放在淺盤上,在玻璃板上繪出油膜的形狀; ⑤將畫有油膜形狀的玻璃板放在邊長為1.0 cm

6、的方格紙上,算出完整的方格有67個,大于半格的有14個,小于半格的有19個。 利用上述具體操作中的有關(guān)數(shù)據(jù)可知一滴油酸酒精溶液含純油酸為________m3,油膜面積為________m2,求得的油膜分子直徑為________m。(結(jié)果全部取2位有效數(shù)字) 【參考答案】 【試題解析】油酸酒精溶液的濃度為,一滴溶液的體積為,則一滴油酸酒精溶液含純油酸為;油膜的面積;油膜分子直徑為。 1.(2018·山東省濟寧市)在“油膜法估測油酸分子的大小”實驗中,將6 mL的油酸溶于酒精,制成 的油酸酒精溶液,測量1 mL的油酸酒精溶液有75滴。現(xiàn)取一滴該油酸酒精溶液在水面上形成油膜,油膜

7、的面積是: (1)按以上數(shù)據(jù),可估算出油酸分子的直徑為_________m。(結(jié)果保留1位有效數(shù)字) (2)某同學(xué)在實驗中,計算出的分子直徑明顯偏大,可能是由于_________________。 A.油酸分子未完全散開 B.油酸中含有大量酒精 C.計算油膜面積時,舍去了所有不足一格的方格 D.求每滴油酸酒精溶液的體積時,1 mL的溶液滴數(shù)75錯計成了76 【答案】(1)7×10–10 (2)AC 2.(2018·山東省濟南第一中學(xué))利用“單分子油膜法估測分子直徑”實驗體現(xiàn)了構(gòu)建分子模型的物理思想,也體現(xiàn)了通過對宏觀量的測量來實現(xiàn)對微觀量的間接測量方法。某同學(xué)在做“用單分

8、子油膜法估測分子大小”的實驗時,油酸酒精溶液的濃度為每1 000 mL溶液中有純油酸,用注射器測得1 mL上述溶液有50滴,把一滴該溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的淺盤里,待水面穩(wěn)定后,測得油酸膜的近似輪廓如圖所示,圖中正方形小方格的邊長為1 cm,求:(計算結(jié)果均保留2位有效數(shù)字) (1)油酸膜的面積是___________; (2)根據(jù)上述數(shù)據(jù),估測出油酸分子的直徑是___________。 【答案】(1) (2) 考點2 用單擺測定重力加速度 1.實驗原理 當(dāng)偏角很小時,單擺做簡諧運動,其運動周期為,它與偏角的大小及擺球的質(zhì)量無關(guān),由此得到。因此,只要測出擺長l

9、和振動周期T,就可以求出當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭的值。 2.實驗器材 帶有鐵夾的鐵架臺、中心有小孔的金屬小球,不易伸長的細線(約1米)、秒表、毫米刻度尺和游標(biāo)卡尺。 3.實驗步驟 (1)讓細線的一端穿過金屬小球的小孔,然后打一個比小孔大一些的線結(jié),做成單擺。 (2)把細線的上端用鐵夾固定在鐵架臺上,把鐵架臺放在實驗桌邊,使鐵夾伸到桌面以外,讓擺球自然下垂,在單擺平衡位置處作上標(biāo)記,如實驗原理圖。 (3)用毫米刻度尺量出擺線長度l′,用游標(biāo)卡尺測出擺球的直徑,即得出金屬小球半徑r,計算出擺長l=l′+r。 (4)把單擺從平衡位置處拉開一個很小的角度(不超過5°),然后放開金屬小球,讓金屬小

10、球擺動,待擺動平穩(wěn)后測出單擺完成30~50次全振動所用的時間t,計算出金屬小球完成一次全振動所用時間,這個時間就是單擺的振動周期,即(N為全振動的次數(shù)),反復(fù)測3次,再算出周期。 (5)根據(jù)單擺振動周期公式計算當(dāng)?shù)刂亓铀俣取? (6)改變擺長,重做幾次實驗,計算出每次實驗的重力加速度值,求出它們的平均值,該平均值即為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎怠? (7)將測得的重力加速度值與當(dāng)?shù)刂亓铀俣戎迪啾容^,分析產(chǎn)生誤差的可能原因。 4.注意事項 (1)構(gòu)成單擺的條件:細線的質(zhì)量要小、彈性要小,選用體積小、密度大的小球,擺角不超過5°。 (2)要使擺球在同一豎直面內(nèi)擺動,不能形成圓錐擺,方法是將擺球拉

11、到一定位置后由靜止釋放。 (3)測周期的方法:①要從擺球過平衡位置時開始計時;因為此處速度大、計時誤差小,而最高點速度小、計時誤差大。 ②要測多次全振動的時間來計算周期;如在擺球過平衡位置時開始計時,且在數(shù)“零”的同時按下秒表,以后每當(dāng)擺球從同一方向通過最低位置時計數(shù)1次。 (4)本實驗可以采用圖象法來處理數(shù)據(jù)。即用縱軸表示擺長l,用橫軸表示T2,將實驗所得數(shù)據(jù)在坐標(biāo)平面上標(biāo)出,應(yīng)該得到一條傾斜直線,直線的斜率。這是在眾多的實驗中經(jīng)常采用的科學(xué)處理數(shù)據(jù)的重要辦法。 5.?dāng)?shù)據(jù)處理 處理數(shù)據(jù)有兩種方法:(1)公式法:測出30次或50次全振動的時間t,利用求出周期;不改變擺長,反復(fù)測量三次

12、,算出三次測得的周期的平均值,然后代入公式求重力加速度。 (2)圖象法:由單擺周期公式不難推出:,因此,分別測出一系列擺長l對應(yīng)的周期T,作l–T2的圖象,圖象應(yīng)是一條通過原點的直線,求出圖線的斜率,即可求得重力加速度值。 6.誤差分析 (1)系統(tǒng)誤差的主要來源:懸點不固定,球、線不符合要求,振動是圓錐擺而不是在同一豎直平面內(nèi)的振動等。 (2)偶然誤差主要來自時間的測量上,因此,要從擺球通過平衡位置時開始計時,不能多計或漏計振動次數(shù)。 單擺測定重力加速度的實驗中: (1)實驗時用20分度的游標(biāo)卡尺測量擺球直徑,示數(shù)如圖甲所示,該擺球的直徑d= mm。 (2)懸點到小球

13、底部的長度l0,示數(shù)如圖乙所示,l0= cm。 (3)實驗時用拉力傳感器測得擺線的拉力F隨時間t變化的圖象如圖丙所示,然后使單擺保持靜止,得到如圖丁所示的F–t圖象。那么: ①重力加速度的表達式g= (用題目中的物理量d、l0、t0表示)。 ②設(shè)擺球在最低點時Ep=0,已測得當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間,單擺的周期用T表示,那么測得此單擺擺動時的機械能E的表達式是 。 A. B. C. D. 【參考答案】(1)11.70 (2)100.25 (3)① ②BD 【試題解析】(1)由甲圖可知,主尺上的讀數(shù)是11

14、mm,游標(biāo)尺上第14個刻度與主尺對齊,所以游 1.(2018·四川省廣安市)某同學(xué)做“用單擺測定重力加速度”的實驗,已知單擺在擺動過程中的擺角小于5°;在測量單擺的周期時,從單擺運動到最低點開始計時且記為1,到第n次經(jīng)過最低點所用的時間為t;在測量單擺的擺長時,現(xiàn)用毫米刻度尺測得懸掛后的擺線長(從懸點到擺球的最上端)為L,再用游標(biāo)卡尺測得擺球的直徑為d。 (1)該單擺在擺動過程中的周期為T=_____________; (2)請你幫助該同學(xué)寫出求重力加速度的一般表達式g=_________(用題中所給的物理量的符號表示); (3)該同學(xué)用游標(biāo)卡尺測量小球的直徑,如圖甲所示,讀數(shù)是_

15、_______cm; (4)為了提高實驗精度,該同學(xué)采用的措施是:在實驗中改變幾次擺長l并測出相應(yīng)的周期T,從而得出多組對應(yīng)的T與l的數(shù)據(jù),以為縱坐標(biāo),l為橫坐標(biāo)得到如圖乙所示的圖線為一條傾斜直線,并求得該直線的斜率為k,則 ①重力加速度g=___________(用k表示); ②圖中直線并沒有坐標(biāo)原點,而是與縱軸的正半軸相交于一點,則實驗過程中可能存在的失誤是____________; 【答案】(1) (2) (3)2.07 (4) 計算擺長時漏加小球半徑 2.(2018·湖北省黃岡市)某同學(xué)利用單擺測量重力加速度。 (1)他組裝好單擺后在擺球自然懸垂的情況下

16、,用毫米刻度尺從懸點量到擺球的最頂端的長度=96.82 cm,再用螺旋測微器測量擺球直徑,結(jié)果如圖甲所示,則擺球直徑d=______cm; (2)實驗時,他利用如圖乙所示裝置記錄振動周期,在擺球運動的最低點的左、右兩側(cè)分別放置一激光光源與光敏電阻,光敏電阻與某自動記錄儀相連,該儀器顯示的光敏電阻阻值R隨時間t的變化圖線如圖丙所示,則該單擺的振動周期為T=_______s; (3)根據(jù)以上測量數(shù)據(jù)可得重力加速度g=________(結(jié)果保留三位有效數(shù)字),如果該同學(xué)測得的g值偏小,可能的原因是______(填正確答案標(biāo)號) A.?dāng)[線上端未牢固地系于懸點,振動中出現(xiàn)松動,使擺線長度增加了

17、B.計算擺長時用的是L=+d C.?dāng)[球擺動的振幅偏小 【答案】(1)2.360 0 (2)2.000 (3)9.66 A 【解析】(1)擺球直徑d=23.5 mm+0.01 mm×10.0=23.600 mm=2.360 0 cm; 考點3 測定玻璃的折射率 1.實驗原理 如實驗原理圖甲所示,當(dāng)光線AO1以一定的入射角θ1穿過兩面平行的玻璃磚時,通過插針法找出與入射光線AO1對應(yīng)的出射光線O2B,從而求出折射光線O1O2和折射角θ2,再根據(jù)或算出玻璃的折射率。 2.實驗器材 木板、白紙、玻璃磚、大頭針、圖釘、量角器、直尺、鉛筆。 3.實驗步驟 (

18、1)用圖釘把白紙固定在木板上。 (2)在白紙上畫一條直線aa′,并取aa′上的一點O為入射點,作過O點的法線NN′。 (3)畫出線段AO作為入射光線,并在AO上插上P1、P2兩根大頭針。 (4)在白紙上放上玻璃磚,使玻璃磚的一條長邊與直線aa′對齊,并畫出另一條長邊的對齊線bb′。 (5)眼睛在bb′的一側(cè)透過玻璃磚觀察兩個大頭針并調(diào)整視線方向,使P1的像被P2的像擋住,然后在眼睛這一側(cè)插上大頭針P3,使P3擋住P1、P2的像,再插上P4,使P4擋住P3和P1、P2的像。 (6)移去玻璃磚,拔去大頭針,由大頭針P3、P4的針孔位置確定出射光線O′B及出射點O′,連接O、O′得線段OO

19、′。 (7)用量角器測量入射角θ1和折射角θ2,并查出其正弦值sin θ1和sin θ2。 (8)改變?nèi)肷浣?,重?fù)實驗,算出不同入射角時的,并取平均值。 4.注意事項 (1)玻璃磚應(yīng)選厚度、寬度較大的。 (2)入射角不宜過大或過小,一把為15°~75°。 (3)用手拿玻璃磚時,手只能接觸玻璃磚的毛面或棱,不能觸摸光潔的光學(xué)面,嚴(yán)禁把玻璃磚當(dāng)尺子畫玻璃磚的另一邊bb′。 (4)實驗過程中,玻璃磚在紙上的位置不可移動。 (5)大頭針應(yīng)豎直地插在白紙上,且玻璃磚每兩枚大頭針P1與P2間、P3與P4間的距離應(yīng)大一點,以減小確定光路方向時造成的誤差。 5.實驗數(shù)據(jù)處理 (1)計算法:

20、用量角器測量入射角θ1和折射角θ2,并查出其正弦值sin θ1和sin θ2。算出不同入射角時的,并取平均值。 (2)作sin θ1-sin θ2圖象:改變不同的入射角θ1,測出不同的折射角θ2,作sin θ1-sin θ2圖象,由可知圖象應(yīng)為直線,如實驗原理圖乙所示,其斜率為折射率。 (3)“單位圓”法確定sin θ1、sin θ2,計算折射率n。 以入射點O為圓心,以一定的長度R為半徑畫圓,交入射光線OA于E點,交折射光線OO′于E′點,過E作NN′的垂線EH,過E′作NN′的垂線E′H′。如實驗原理圖丙所示,。只要用刻度尺量出EH、E′H′的長度就可以求出n。 某同學(xué)利用“插

21、針法”測定玻璃的折射率,所使用的玻璃磚兩面平行。正確操作后,作出的光路圖及測出的相關(guān)角度如圖所示。 (1)此玻璃的折射率計算式為n=__________(用圖中的θ1、θ2表示); (2)如果有幾塊寬度大小不同的平行玻璃磚可供選擇,為了減小誤差,應(yīng)選用寬度_______(填“大”或“小”)的玻璃磚來測量。 利用插針法可以測量半圓柱形玻璃磚的折射率。實驗方法如下:在白紙上做一直線MN,并做出它的一條垂線AB,將半圓柱形玻璃磚(底面的圓心為O)放在白紙上,它的直邊與直線MN對齊,在垂線AB上插兩個大頭針P1和P2,然后在半圓柱形玻璃磚的右側(cè)插上適量的大頭針,可以確定光線P1P2通過半圓柱

22、形玻璃磚后的光路,從而求出玻璃的折射率。實驗室中提供的器材除了半圓柱形玻璃磚、木板和大頭針外,還有量角器等; (3)某學(xué)生用上述方法測量玻璃的折射率,在他畫出的垂線AB上豎直插上了P1、P2兩枚大頭針,但在半圓柱形玻璃磚右側(cè)的區(qū)域內(nèi),不管眼睛放在何處,都無法透過半圓柱形玻璃磚同時看到P1、P2的像,原因是_______________________________,他應(yīng)該采取的措施是_______________________________; (4)為了確定光線P1P2通過半圓柱形玻璃磚后的光路,在玻璃磚的右側(cè),最少應(yīng)插枚大頭針。 (5)請在半圓柱形玻璃磚的右側(cè)估計所插大頭針的

23、可能位置,并用“×”表示,做出光路圖。為了計算折射率,應(yīng)該測量的量(在光路圖上標(biāo)出),有:_______________________________,計算折射率的公式是_______________________________。 【參考答案】(1) (2)大 (3)光線P1P2垂直于界面進入半圓柱形玻璃磚后,到達圓弧面 【試題解析】(1)由圖得到,光線在玻璃磚上表面上入射角為i=90°–θ1,折射角為r=90°–θ2,根據(jù)折射定律得,n=。 (2)在寬度大小不同的平行玻璃磚可供選擇時,玻璃磚寬度較大時,引起的角度誤差較小。 (3)不管眼睛放在何處,都無法透過半圓柱形玻璃

24、磚同時看到P1、P2的像,原因是沒有光線射出,則 1.(2018·甘肅省蘭州第一中學(xué))如圖所示,某同學(xué)利用方格坐標(biāo)紙測定半圓形玻璃磚的折射率,OA是畫在紙上的直線,他在直線OA適當(dāng)位置先后豎直插上P1、P2兩枚大頭針,如圖所示放上玻璃磚(如粗黑線所示),然后插上P3、P4大頭針。 (1)其中他確定P3大頭針位置的方法是______。 (2)若該同學(xué)實驗操作規(guī)范準(zhǔn)確,其記錄的情況如圖所示。該同學(xué)還用圓規(guī)做了一個以O(shè)為圓心,半徑與玻璃磚相同的半圓(如圖中虛線所示)。請算出玻璃磚的折射率n=________。 (3)該同學(xué)在插大頭針P3前不小心將玻璃磚繞圓心順時針轉(zhuǎn)過一小角

25、度,由此測得玻璃磚的折射率將________(選填“偏大”、“偏小”或“不變”)。 【答案】(1)透過玻璃磚看,使P3擋住P1、P2的像 (2)1.5 (3)偏小 【解析】(1)透過玻璃磚看,P3大頭針擋住P1、P2兩枚大頭針的像; 2.(2018·北京市西城區(qū))如圖甲、圖乙所示,在“用插針法測定玻璃的折射率”的實驗中,當(dāng)光線AO以一定入射角穿過兩面平行的玻璃磚時,通過插針法找出跟入射光線AO對應(yīng)的出射光線O′B,從而確定折射光線OO′。 (1)如圖甲,測出入射角i和折射角r,則玻璃的折射率n=_________ 。 (2)如圖乙,以O(shè)為圓心,作圓與OA、OO′分別交

26、于P、Q兩點,過P、Q兩點分別作法線NN′的垂線,垂足分別為P′、Q′,則玻璃的折射率可以表示為n=_________。 【答案】(1) 考點4 用雙縫干涉測光的波長 一、實驗:用雙縫干涉測光的波長 1.實驗原理 如實驗原理圖甲所示,電燈發(fā)出的光,經(jīng)過濾光片后變成單色光,再經(jīng)過單縫S時發(fā)生衍射,這時單縫S相當(dāng)于一個單色光源,衍射光波同時到達雙縫S1和S2之后,S1、S2雙縫相當(dāng)于兩個步調(diào)完全一致的單色相干光源,相鄰兩條明(暗)條紋間的距離Δx與入射光波長λ,雙縫S1、S2間距離d及雙縫與屏的距離l有關(guān),其關(guān)系式為:,因此,只要測出Δx、d、l即可測出波長λ。

27、 兩條相鄰明(暗)條紋間的距離Δx用測量頭測出。測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成。如實驗原理圖乙所示。 2.實驗器材 雙縫干涉儀,即:光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭,另外還有學(xué)生電源、導(dǎo)線、刻度尺。 3.實驗步驟 (1)觀察雙縫干涉圖樣 ①將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上,如實驗原理圖丁所示。 ②接好光源,打開開關(guān),使燈絲正常發(fā)光。 ③調(diào)節(jié)各器件的高度,使光源燈絲發(fā)出的光能沿遮光筒軸線到達光屏。 ④安裝雙縫和單縫,盡量使縫的中點位于遮光筒的軸線上,使雙縫與單縫平行,二者間距約5 cm~10 cm。 ⑤在單縫和光源間放上濾光片,觀察單色光的

28、干涉條紋。 (2)測定單色光的波長 ①安裝測量頭,調(diào)節(jié)至可清晰觀察到干涉條紋。 ②使分劃板中心刻線對齊某條亮條紋的中央,記下手輪上的讀數(shù),將該條紋記為第1條亮紋;轉(zhuǎn)動手輪,使分劃板中心刻線移動至另一亮條紋的中央,記下此時手輪上的讀數(shù);將該條紋記為第n條亮紋,測出n個亮條紋間的距離a,則相鄰兩亮條紋間距。 ③用刻度尺測量雙縫到光屏間距離l(d是已知的)。 ④重復(fù)測量、計算,求出波長的平均值。 二、實驗中的注意事項 1.?dāng)?shù)據(jù)處理 (1)條紋間距的計算:移動測量頭的手輪,分劃板中央刻線在第1條亮紋中央時讀數(shù)為a1,在第n條亮紋中央時讀數(shù)為an,則。 (2)根據(jù)條紋間距與波長的關(guān)系得

29、,其中d為雙縫間距,l為雙縫到屏的距離。 (3)測量時需測量多組數(shù)據(jù),求λ的平均值。 2.注意事項 (1)調(diào)節(jié)雙縫干涉儀時,要注意調(diào)整光源的高度,使它發(fā)出的光束能夠沿著遮光筒的軸線把屏照亮。 (2)放置單縫和雙縫時,縫要相互平行,中心大致位于遮光筒的軸線上。 (3)調(diào)節(jié)測量頭時,應(yīng)使分劃板中心刻線和條紋的中心對齊,記清此時手輪上的讀數(shù),轉(zhuǎn)動手輪,使分劃板中心刻線和另一條紋的中心對齊,記下此時手輪上的讀數(shù),兩次讀數(shù)之差就表示這兩條紋間的距離。 (4)不要直接測Δx,要測多個亮條紋的間距再計算得Δx,這樣可以減小誤差。 (5)白光的干涉觀察到的是彩色條紋,其中白色在中央,紅色在最外層

30、。 3.誤差分析 (1)雙縫到屏的距離l的測量存在誤差。 (2)測條紋間距Δx帶來的誤差: ①干涉條紋沒有調(diào)整到最清晰的程度。 ②誤認(rèn)為Δx為亮(暗)條紋的寬度。 ③分劃板刻線與干涉條紋不平行,中心刻線沒有恰好位于條紋中心。 ④測量多條亮條紋間的距離時讀數(shù)不準(zhǔn)確,此間距中的條紋數(shù)未數(shù)清。 現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光的濾光片E等光學(xué)元件,要把它們放在如圖所示的光具座上組成雙縫干涉裝置,用以測量紅光的波長。 (1)將白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光學(xué)元件,由左至右,表示各光學(xué)元件的字母排列順序為C、 、A。 (2)將測量頭的分劃板中

31、心刻線與某亮紋中心對齊,將該亮紋定為第1條亮紋,此時手輪上的示數(shù)如圖2所示。然后同方向轉(zhuǎn)動測量頭,使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對齊,記下此時圖3中手輪上的示數(shù) mm。 (3)已知雙縫間距d為2.0×10–4 m,測得雙縫到屏的距離L為0.700 m,由計算式λ= ,求得所測紅光波長為 nm。 【參考答案】(1)E D B (2)13.870 (3) 660 1.(2018·遼寧省大連市)雙縫干涉實驗裝置如圖所示?,F(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和濾光片E等光學(xué)元件,要把它們放在下圖所

32、示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置,用以測量光的波長。 (1)將白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光學(xué)元件,由左至右,表示各光學(xué)元件的字母排列順序應(yīng)為C、______、A; (2)若實驗測得第一條亮紋到第四條亮紋中心間的距離Δx=6.930 mm,雙縫間距d=0.30 mm,雙縫到屏的距離1=1.000 m,則對應(yīng)的光波波長=______m;(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (3)若分別用紅、綠兩束單色光做該實驗,在距雙縫相同距離的屏上分別得到右圖所示的干涉圖樣,由圖樣可判定______(填“甲”或“乙”)是由紅光得到的圖樣。 【答案】(1)EDB (2)6.9×10–7 (

33、3)甲 2.(2018·河南省南陽市)如圖甲所示,在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中,將實驗儀器按要求安裝在光具座上,并選用縫間距的雙縫屏。從儀器注明的規(guī)格可知,像屏與雙縫屏間的距離。接通電源使光源正常工作。 (1)已知測量頭上主尺的分度值是1毫米,副尺(游標(biāo)尺)上有20小格。某同學(xué)調(diào)整手輪后,從測量頭的目鏡看去,使分劃板中心刻線與某條紋中心對齊,如圖乙所示,此時測量頭上主尺和副尺的示數(shù)情況如圖丙所示,此示數(shù)為_____________;接著再轉(zhuǎn)動手輪,使分劃板中心刻線與某條紋中心對齊時,測量頭上的示數(shù)為。利用上述測量結(jié)果,經(jīng)計算可得經(jīng)濾光片射向雙縫的色光的波長___________

34、___(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。 (2)另一同學(xué)按實驗裝置安裝好儀器后,觀察到光的干涉現(xiàn)象效果很好。若他對實驗裝置做了一下改動后,在像屏上仍能觀察到清晰的條紋,且條紋數(shù)目有所增加。以下改動可能實現(xiàn)這個效果的是 _______________。 A.僅將濾光片移至單縫和雙縫之間 B.僅將單縫向遠離雙縫方向移動少許 C.僅將單縫與雙縫的位置互換 D.僅將紅色濾光片換成綠色的濾光片 【答案】(1)0.25 (2)D 紋的寬度減小。由公式得:;僅將濾光片移至單縫和雙縫之間,λ、L與d都不變,則不變,故A錯誤;僅將單縫遠離雙縫移動少許,λ、L與d都不變,則不變,故B錯誤;僅將單

35、縫與雙縫的位置互換,將不能正常觀察雙縫干涉,故C錯誤;僅將紅色濾光片換成綠色的濾光片,λ減小,L與d都不變,則減小,故D正確。 1.(2017·新課標(biāo)全國Ⅱ卷)在雙縫干涉實驗中,用綠色激光照射在雙縫上,在縫后的屏幕上顯示出干涉圖樣。若要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距,可選用的方法是 A.改用紅色激光 B.改用藍色激光 C.減小雙縫間距 D.將屏幕向遠離雙縫的位置移動 E.將光源向遠離雙縫的位置移動 【答案】ACD 【名師點睛】此題考查雙縫干涉中條紋間距的影響因素;關(guān)鍵是理解實驗原理,知道干涉條紋間距的表達式,題目較簡單。 2.(2016·上海卷)在雙縫干涉實驗中,屏

36、上出現(xiàn)了明暗相間的條紋,則 A.中間條紋間距較兩側(cè)更寬 B.不同色光形成的條紋完全重合 C.雙縫間距離越大條紋間距離也越大 D.遮住一條縫后屏上仍有明暗相間的條紋 【答案】D 【解析】據(jù)干涉圖樣的特征可知,干涉條紋特征是等間距、彼此平行,故選項A錯誤;不同色光干涉條紋分布位置不相同,因此選項B錯誤;據(jù)公式可知,雙縫間距d越大,干涉條紋距離越小,故選項C錯誤;遮住一條縫后,變成了單縫衍射,光的衍射也有衍射條紋,故選項D正確。 3.(2015·天津卷)某同學(xué)利用單擺測量重力加速度 (1)為了使測量誤差盡量小,下列說法正確的是__________ A.組裝單擺須選用密度和直徑都較小

37、的擺球 B.組裝單擺須選用輕且不易伸長的細線 C.實驗時須使擺球在同一豎直面內(nèi)擺動 D.?dāng)[長一定的情況下,擺的振幅盡量大 (2)如圖所示,在物理支架的豎直立柱上固定有擺長約為1 m的單擺,實驗時,由于僅有量程為20 cm、精度為1 mm的鋼板刻度尺,于是他先使擺球自然下垂,在豎直立柱上與擺球最下端處于同一水平面的位置做一標(biāo)記點,測出單擺的周期;然后保持懸點位置不變,設(shè)法將擺長縮短一些,再次使擺球自然下垂,用同樣方法在豎直立柱上做另一標(biāo)記點,并測出單擺周期;最后用鋼板刻度尺量出豎直立柱上兩標(biāo)記點之間的距離,用上述測量結(jié)果,寫出重力加速度的表達式g=____________。

38、【答案】(1)BC (2) 4.(2015·北京卷)用單擺測定重力加速度的實驗裝置如圖甲所示。 (1)組裝單擺時,應(yīng)在下列器材中選用 (選填選項前的字母)。 甲 A.長度為1 m左右的細線 B.長度為30 cm左右的細線 C.直徑為1.8 cm的塑料球 D.直徑為1.8 cm的鐵球 (2)測出懸點O到小球球心的距離(擺長)L及單擺完成n次全振動所用的時間t,則重力加速度g=_______(用L、n、t表示)。 (3)下表是某同學(xué)記錄的乙組實驗數(shù)據(jù),并做了部分計算處理。 請計算出第3組實驗中的T= s,

39、g= 。 (4)用多組實驗數(shù)據(jù)做出圖象,也可以求出重力加速度g,已知三位同學(xué)做出的圖線的示意圖如圖乙中的a、b、c所示,其中a和b平行,b和c都過原點,圖線b對應(yīng)的g值最接近當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊闹?。則相對于圖線b,下列分析正確的是 (選填選項前的字母)。 A.出現(xiàn)圖線a的原因可能是誤將懸點到小球下端的距離記為擺長L B.出現(xiàn)圖線c的原因可能是誤將49次全振動記為50次 C.圖線c對應(yīng)的g值小于圖線b對應(yīng)的g值 (5)某同學(xué)在家里測重力加速度。他找到細線和鐵鎖,制成一個單擺,如圖丙所示,由于家里只有一根量程為30 cm的刻度尺,于是他在細線上的A點做了一個標(biāo)記,使得懸點O到A點間的細線長度小于刻度尺量程。保持該標(biāo)記以下的細線長度不變,通過改變O、A間細線長度以改變擺長。實驗中,當(dāng)O、A間細線的長度分別為和時,測得相應(yīng)單擺的周期為、。由此可得重力加速度g= (用、、、表示)。 丙 【答案】(1)AD (2) (3)2.01 9.77(9.76~9.77) (4)B (5) 30

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