【得分宝典】高中物理 实验过关专题五.doc

得分宝典之高中物理实验过关专题五典例解析 例1 （2012北京门头沟一模）在做“用单摆测定重力加速度”的实验时：需要测量摆球直径，如图1所示，摆球直径为_cm；让刻度尺的零点对准摆线的悬点，摆线竖直下垂，如图2所示，那么单摆摆长是_。图1图2为了提高实验精度，在实验中可改变几次摆长l并测出相应的振动周期t，从而得出几组对应的l与t2的数据，如图所示。再以l为横坐标，t2为纵坐标，将所得数据连成直线，并求得该直线的斜率为k。则重力加速度g_。（用k表示）图3 高考真题解析 1（2011天津）某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率。开始玻璃砖的位置如图中实线所示，使大头针p1、p2与圆心o在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心o缓慢转动，同时在玻璃砖直径边一侧观察p1、p2的像，且p2的像挡住p1的像。如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失。此时只需测量出 ，即可计算出玻璃砖的折射率。请用你的测量量表示出折射率 。p1p2o2（2011福建）某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的试验中：用游标卡尺测定摆球的直径，测量结果如图所示，则该摆球的直径为 cm。小组成员在试验过程中有如下说法，其中正确的是 。（填选项前的字母）a把单摆从平衡位置拉开30度的摆角，并在释放摆球的同时开始计时b测量摆球通过最低点100次的时间t，则单摆周期为c用悬线的长度加摆球的直径作为摆长，代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大d选择密度较小的摆球，测得的重力加速度值误差较小解析：根据游标卡尺的读数方法得9.7mm，即0.97cm；a中拉的摆角太大，一般不超过10度；b中周期应为t/50；d中应选择密度较大的摆球。答案：0.97（0.96、0.98均可） c3（09上海）用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象。图（a）是点燃酒精灯（在灯芯上洒些盐），图（b）是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈。将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是（ ） a当金属丝圈旋转30时干涉条纹同方向旋转30b当金属丝圈旋转45时干涉条纹同方向旋转90c当金属丝圈旋转60时干涉条纹同方向旋转30d干涉条纹保持原来状态不变解析：金属丝圈的转动，改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状，由干涉原理可知干涉条纹与金属丝圈在该竖直平面内的转动无关，仍然是水平的干涉条纹，d项正确。答案：d。 过关测试 图xoymap1p2p3bcaa1（2012北京海淀期中）某同学用半圆形玻璃砖测定玻璃的折射率（如图所示）。实验的主要过程如下：a把白纸用图钉钉在木板上，在白纸上作出直角坐标系xoy，在白纸上画一条线段 ao表示入射光线。 b把半圆形玻璃砖m放在白纸上，使其底边aa与ox轴重合。c用一束平行于纸面的激光从y0区域沿y轴负方向射向玻璃砖，并沿x轴方向调整玻璃砖的位置，使这束激光从玻璃砖底面射出后，仍沿y轴负方向传播。d在ao线段上竖直地插上两枚大头针p1、p2。e在坐标系的y0的区域内竖直地插上大头针p3，并使得从p3一侧向玻璃砖方向看去，p3能同时挡住观察p1和p2的视线。f移开玻璃砖，作op3连线，用圆规以o点为圆心画一个圆（如图中虚线所示），此圆与ao线交点为b，与op3连线的交点为c。确定出b点到x轴、y轴的距离分别为x1、y1、，c点到x轴、y轴的距离分别为x2、y2。根据上述所确定出的b、c两点到两坐标轴的距离，可知此玻璃折射率测量值的表达式为n= 。若实验中该同学在y0的区域内，从任何角度都无法透过玻璃砖看到p1、p2，其原因可能是： 。1y2/y1；沿p1 p2方向的入射光线在玻璃砖底边的界面上发生了全反射。2（2012北京海淀区期中试题）在“用单摆测重力加速度”的实验中，某同学的主要操作步骤如下：a取一根符合实验要求的摆线，下端系一金属小球，上端固定在o点；b在小球静止悬挂时测量出o点到小球球心的距离l；c拉动小球使细线偏离竖直方向一个不大的角度（约为5），然后由静止释放小球；d用秒表记录小球完成n次全振动所用的时间t。用所测物理量的符号表示重力加速度的测量值，其表达式为g= ； 若测得的重力加速度数值大于当地的重力加速度的实际值，造成这一情况的原因可能是 。（选填下列选项前的序号）a测量摆长时，把摆线的长度当成了摆长b摆线上端未牢固地固定于o点，振动中出现松动，使摆线越摆越长c测量周期时，误将摆球（n-1）次全振动的时间t记为了n次全振动的时间，并由计算式t=t/n求得周期d摆球的质量过大在与其他同学交流实验方案并纠正了错误后，为了减小实验误差，他决定用图象法处理数据，并通过改变摆长，测得了多组摆长l和对应的周期t，并用这些数据作出t2-l图象如图甲所示。若图线的斜率为k，则重力加速度的测量值g= 。甲t2lo乙ot这位同学查阅资料得知，单摆在最大摆角（较大时周期公式可近似表述为。为了用图象法验证单摆周期t和最大摆角（的关系，他测出摆长为l的同一单摆在不同最大摆角（时的周期t，并根据实验数据描绘出如图乙所示的图线。根据周期公式可知，图乙中的纵轴表示的是 ，图线延长后与横轴交点的横坐标为 。解析：根据单摆公式，t=t/n；所以，；根据中的结论可得a、b项导致测量值小于真实值；d中的质量对周期无影响；c中导致周期t测量值小于真实值，导致g值测量值大于真实值。故选c。根据，得，斜率，所以，；图线是一直线，所以，是一次函数关系，从公式中可以看出，l一定时，t与是一次函数关系，所以，纵轴表示；纵坐标等于0时，横坐标的值即图线延长后与横轴交点的横坐标为t=。3（2012安徽六校测试）在“利用单摆测重力加速度”的实验中，测得单摆的摆角小于50，完成n次全振动的时间为t，用毫米刻度尺测得的摆线长为l，用螺旋测微器测得摆球的直径为d。（1）用上述物理量的符号写出求重力加速度的一般表达式g= 。（2）从右图可知，摆球直径d的读数为 。05045（3）实验中有个同学发现他测得的重力加速度的值总是偏大，其原因可能是下述原因中的 .a悬点未固定紧，振动中出现松动，使摆线增长了b开始计时时，秒表按下过早c把n次全振动的时间误作为（n+1）次全振动的时间d以摆线长作为摆长来计算4利用单摆验证小球平抛运动规律，设计方案如图（a）所示，在悬点o正下方有水平放置的炽热的电热丝p，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断；mn为水平木板，已知悬线长为l，悬点到木板的距离oo/h（hl）。（1）电热丝p必须放在悬点正下方的理由是：_ _。（2）将小球向左拉起后自由释放，最后小球落到木板上的c点，ocs，则小球做平抛运动的初速度为v0_。（3）在其他条件不变的情况下，若改变释放小球时悬线与竖直方向的夹角（，小球落点与o/点的水平距离s将随之改变，经多次实验，以s2为纵坐标、cos（为横坐标，得到如图（b）所示图像。则当（23（时，s为_m；若悬线长l1.0m，悬点到木板间的距离oo/为_m。（cos230=0.92）（b）00.5101020coss2/m2m（a）o/cnapov0b 5（2012浙江名校交流模拟）用游标卡尺观察光的衍射现象时，某次游标卡尺的示数如图所示，则两测脚间狭缝的宽度为_。用激光照射该狭缝，在屏上出现衍射条纹，如果减小狭缝的宽度，衍射条纹的宽度将变_。在用如图所示的装置研究光的双缝干涉现象时，有下面几种说法：a将观察屏移近双缝，干涉条纹间距变窄b将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽c将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽d换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄e去掉滤光片后，干涉现象消失其中正确的是_ 50.36mm 大 abd解析：根据读数规则，可得读数为0.36mm；在单缝距接收屏距离、入射光波长不变的情况下，缝减小，则条纹变宽。根据条纹间距公式知，选项a、b、d正确。第二类 测量型实验大题过关 典例解析 例1 现有毛玻璃屏a、双缝b、白光光源c、单缝d和透红光的滤光片e等光学元件，要把它们放在图所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用来测量红光的波长。（1）将白光光源c放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为c、 、a。（2）本实验的步骤有：取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；用米尺测量双缝到屏的距离；用测量头（其读数方法同螺旋测微器）测量数条亮纹间的距离；在操作步骤时还应注意 和 。（3）将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图甲所示.然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上的示数 mm，求得相邻亮纹的间距x为 mm。 （4）已知双缝间距d为2.010-4m，测得双缝到屏的距离l为0.700m，由计算式= ，求得所测红光波长为 nm。解析：（1）滤光片e是从白光中选出单色红光，单缝屏是获取线光源，双缝屏是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏上.所以排列顺序为：c、e、d、b、a 。（2）在操作步骤时应注意的事项有：放置单缝、双缝时，必须使缝平行；单缝、双缝间距离大约为510cm；要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一轴线上。（3）螺旋测微器的读数应该：先读整数刻度，然后看半刻度是否露出，最后看可动刻度，读数为13.870mm，甲图读数为2.320mm，所以相邻条纹间距x=mm=2.310mm。（4）由条纹间距公式x=，得：=，代入数值得：=6.610-7m=6.6102nm 高考真题解析 1（2009北京）在用双缝干涉测光的波长实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图1），并选用缝间距d=0.2mm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=700mm。然后，接通电源使光源正常工作。 已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图2（a）所示，图2（a）中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图2（b）中游标尺上的读数x1=1.16mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图3（a）所示，此时图3（b）中游标尺上的读数x2= ； 利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹（或暗纹）间的距离x= mm；这种色光的波长= nm。解析：由游标卡尺的读数规则可知x2=150mm+10.02mm=1502mm；图2（a）中暗纹与图3（a）中暗纹间的间隔为6个，故x=（x2- x1）/6=（15.121.16）/6=2.31mm；由x=l/d可知=dx/l=0.20mm231mm/700mm=6.6102nm。答案：15.02mm 2.31mm 6.6102nm2（2009浙江）（1）在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中，两位同学用游标卡尺测量小球的直径如图甲、乙所示。测量方法正确的是_（选填“甲”或“乙”）。（2）实验时，若摆球在垂直纸面的平面内摆动，为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数，在摆球运动最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻与某一自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值r随时间t变化图线如图乙所示，则该单摆的振动周期为 。若保持悬点到小球顶点的绳长不变，改用直径是原小球直径2倍的另一小球进行实验，则该单摆的周期将 （填“变大”、“不变”或“变小”），图乙中的t将 （填“变大”、“不变”或“变小”）。解析：本题考查游标卡尺和单摆的知识（1）应将待测物体正确地放在测脚中如乙图；（2）单摆1个周期遮光两次；单摆周期与小球质量、大小无关，但若改用直径变为原小球直径的2倍，周期变大，但遮光时间t变大答案：（1）乙（2）2t0，变大，变大 过关测试1（2012北京西城一模）如图1所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa和bb。o为直线ao与aa的交点。在直线oa上竖直地插上pl、p2两枚大头针。该同学接下来要完成的必要步骤有 。a插上大头针p3，使p3仅挡住p2的像b插上大头针p3，使p3挡住p1的像和p2的像c插上大头针p4，使p4仅挡住p3d插上大头针p4，使p4挡住p3和p1、p2的像过p3、p4作直线交bb于o，过o作垂直于bb的直线nn，连接oo。测得图1中角和的大小。则玻璃砖的折射率n= 。如图2所示，该同学在实验中将玻璃砖界面aa和bb的间距画得稍宽。若其他操作正确，则折射率的测量值_准确值（选填“大于”、“小于”或“等于”）。2（2012泸州测试）某组同学为了测量截面为正三角形的三棱镜玻璃折射率，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的左侧插上两枚大头针p1和p2，然后在棱镜的右侧观察到的p1和p2像。当p1的像恰好被p2的像挡住时，插上大头针p3和p4，使p3挡住p1和p2的像，p4挡住p3和p1、p2的像。在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓（实线）如图1所示，小明在测量过程中，放置三棱镜的位置向右发生了微小的平移（移至图2中的虚线位置，底边仍重合），仍以ab作为边界面，三棱镜玻璃折射率的测量值 其真实值（选填“大于” “小于”或“等于”）。小虎在测量过程中，放置三棱镜的位置向左发生了微小的平移（移至图3中的虚线位置，底边仍重合），仍以ab作为边界面，三棱镜玻璃折射率的测量值 其真实值（选填“大于” “小于”或“等于”）。3一块玻璃砖有两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的（光线不能通过此表面）。现要测定此玻璃的折射率，给定的器材还有：白纸、铅笔、大头针4枚（p1、p2、p3、p4）、带有刻度的直角三角板、量角器。实验时，先将玻璃砖放到白纸上，使上述两个相互平行的表面与纸面垂直。在纸上画出直线aa和bb，aa表示镀银的玻璃表面，bb表示另一表面，如图实109所示。然后，在白纸上竖直插上两枚大头针p1、p2（位置如图），用p1、p2的连线表示入射光线。a为了测量折射率，应如何正确使用大头针p3、p4？_（试在图实109中标出p3、p4的位置）b然后移去玻璃砖与大头针。试在图实109中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角1与折射角2 。简要写出作图步骤。_c写出用1、2表示的折射率公式为n_ 3（1）见解析 （2）见解析 （3）解析：（1）在bb一侧观察p1、p2（经bb折射、aa 反射，再经bb折射后）的像，在适当的位置插上p3，使得p3与p1、p2的像在一条直线上，即让p3挡住p1、p2的像；再插上p4，让它挡住p2及p1的像和p3p3、p4的位置如图所示。（2）过p1、p2作直线与bb交于o；过p3、p4作直线与bb交于o；利用刻度尺找到oo的中点m；过o点作bb的垂线cd，过m点作bb的垂线与aa相交于n，如图所示，连接on；p1od1，con2 。（3）由折射率的定义可得n 。5（2012杭州质量检测）在用双缝干涉测量光的波长实验中，调节好实验装置后，得到双缝干涉的图象。请根据你所做过的实验，回答下列问题：（1）如右图所示，把分划板的中心刻线对准某一位置，测试可测量头的读数为 mm。（2）在调节实验装置的过程中，发现干涉条纹变窄了，可能的调节方法是（ ）a把红光换成了黄光 b换了一个间距较小的双缝 c缩小了双缝与光屏的间距 d缩小了单缝与光屏的间距（3）某学生测量干涉条纹间距的做法中，正确的是（ ）a测量亮纹的宽度时，分划板的中心刻线分别对准某一条亮纹的两个边缘b测量亮纹的宽度时，分划板的中心刻线分别对准某一条亮纹的中心和相邻亮纹的中心c分划板的中心刻线对准第1条亮纹的右边缘，再把分划板向右移动，使之对齐第n条亮条纹的右边缘，求出相邻两条纹的间距。d分划板的中心刻线对准第1条亮纹的中心，再把分划板向右移动，使之对齐第n条亮条纹的中心，求出相邻两条纹的间距。5（1）14.700 （2）ac （3）d 第三类 探究型实验大题过关 典例解析 1用三棱镜做“测定玻璃的折射率”的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚大头针p1和p2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使p2挡住1的像，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针p3、p4，使p3挡住p1和p2的像，p4挡住p3和p1、p2的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图34-5-2所示。（1）在本题的图上画出所需的光路。图34-5-2（2）为了测出玻璃棱镜的折射率，需要测量的量是_、_，在图上标出它们。计算折射率的公式是n_。高考真题解析 1（2010福建高考）某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行。正确操作后，做出的光路图及测出的相关角度如图所示。次玻璃的折射率计算式为n=_（用图中的表示）；如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减少误差，应选用宽度_（填“大”或“小”）的玻璃砖来测量。解析：，应选宽一些的玻璃砖。答案： 大 点评：此题考查“插针法”测定玻璃的折射率，要注意入射角折射角都是光线与法线的夹角。 过关测试 1（2012成都测试）关于下列实验的操作或说法正确的是（ ）a在“用油膜法估测分子的大小”实验中，当用注射器或滴管将配制好的油酸酒精溶液滴在水面后，立即将油膜的形状用彩笔画在玻璃板上b在“用描迹法画出电场中平面上的等势线”实验中，木板上从上到下依次铺放的是导电纸、复写纸和白纸c在“用单摆测定重力加速度”实验中，应将单摆从平衡位置拉开一个较大的角度，将摆球由静止释放，并同时开始计时d在“验证力的平行四边形定则”实验中，让橡皮筋的伸长量相同，就能保证分力与合力等效2（2012泸州质量考试）在做“用单摆测定重力加速度”的实验中，有人提出以下几点建议： a适当加长摆线 b体积相同，质量不同的摆球，应选用质量较大的 c实验时，单摆偏离平衡位置的角度越大越好 d当单摆经过平衡位置时开始计时，经过一次全振动后停止计时，用此时间间隔作为单摆振动的周期，其中对提高测量结果精确度有利的是 。（填答案番号）2ab解析：摆长一般要求1m左右，所以，适当加长；选用密度大些的球；单摆偏离平衡位置的角度不能太大，否则周期公式不再适用；应该测量多次全振动的时间，来计算一次全振动的时间，这样可以减小误差。故a、b项正确。3（2012绵阳三诊）用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距d为2.0104 m，测得双缝到屏的距离l为0.700 m，将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图甲所示。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上的示数为_mm，求得相邻亮纹的间距x为_mm，求得所测红光波长为_m。313.870 2.31 6.6107解析：根据图乙可得其示数为13.870mm；中间有5个间距，所以，x=2.31mm；波长为6.6107m。4（2012成都石室中学模拟）在用插针法测玻璃的折射率实验中，某同学由于没有量角器，在完成了光路图以后，以o点为圆心，10.00cm长为半径画圆，分别交线段oa于a点，交o和o连线延长线于c点.过a点作法线nn的垂线ab交nn于b点，过c点作法线nn的垂线cd交nn于d点，如图所示.用刻度尺量得ob=8.00cm，cd=4.00cm。由此可得出玻璃的折射率n= 。第四类 设计型实验大题过关 典例解析 例4 在用插针法测定玻璃砖的折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa、bb与玻璃砖位置的关系分别如图实108、和所示，其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖他们的其他操作均正确，且均以aa、bb为界面画光路图（1）甲同学测得的折射率与真实值相比_（填“偏大”“偏小”或“不变”）（2）乙同学测得的折射率与真实值相比_（填“偏大”“偏小”或“不变”）（3）丙同学测得的折射率与真实值相比_解析：用图测定折射率时，玻璃中折射光线偏折大了，所以折射角增大，折射率减小；用图测折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关；用图测折射率时，无法确定折射光线偏折的大小，所以测得的折射率可大、可小、可不变。答案：（1）偏小（2）不变（3）可能偏大、可能偏小、可能不变 高考真题解析 1（2009上海）如图实28所示为双缝干涉的实验示意图，若要使干涉条纹的间距变大，可改用波长更_（填：长、短）的单色光，或者使双缝与光屏之间的距离_（填：增大，减小）图实282（08上海）如图所示，用导线将验电器与洁净锌板连接，触摸锌板使验电器指示归零。用紫外线照射锌板，验电器指针发生明显偏转，接着用毛皮摩擦过的橡胶棒接触锌板，发现验电器指针张角减小，此现象说明锌板带电（选填写“正”或“负”）；若改用红外线重复上实验，结果发现验电器指针根本不会发生偏转，说明金属锌的极限频率红外线（选填“大于”或“小于”）。 过关测试 1如图实110所示，一半圆形玻璃砖外面插上p1、p2、p3、p4四枚大头针时，p3、p4恰可挡住p1、p2所成的像，则该玻璃砖的折射率n_有一同学把大头针插在p1和p2位置时，沿着p4、p3的方向看不到大头针的像。其原因是_2用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离d0.25 mm。双缝到毛玻璃屏间距离l的大小由下图中毫米刻度尺读出（如图戊所示），实验时先移动测量头（如图甲所示）上的手轮，把分划板中心刻线对准靠近最左边的一条亮条纹（如图乙所示），并记下手轮的读数x1（如图丙所示），然后转动手轮，把分划线向右边移动，直到对准第7条亮条纹并记下手轮读数x7（如图丁所示），由以上测量数据可求得该单色光的波长。图示中双缝的位置l1_mm，毛玻璃屏的位置l2_mm，手轮的读数x1_mm，手轮的读数x7_mm 。请用以上测量量的符号表示出该单色光波长的表达式 2100.0938.00.30014.700解析：由戊图知：双缝位置l1100.0 mm，毛玻璃屏位置l2938.0 mm由丙图知：x10.300 mm，由丁图知：x714.700 mm由条纹间距公式x得波长又由装置图知ll2l1，x所以.3如下图所示，在“用双缝干涉