第41届全国中学生物理竞赛决赛实验试题含解答

第41届全国中学生物理竞赛决赛试题一牛顿环实验探究(40分)1.1(2分)牛顿环实验中，主要仪器是读数显微镜，其结构如题图所示，请给出下列部件(1)(1分)十字叉丝位于哪个部位？()A.物镜内B.目镜内C.45°玻璃片反射面上D.牛顿环仪上实验考试第1页/共10页1.3(2分)读数显微镜测量结果如题图所示，请分别填写读数。1.4(2分)实验中利用读数显微镜进行测量时，经常会带来空程误差，减小对应的测量不确定度的操作方法是：1.6(2分)利用牛顿环测量平凸透镜曲率半径时，假设入射光波长为λ,第m个暗环（半A.1.7(2分)利用牛顿环测量平凸透镜曲率半径实验中，若牛顿环中心是亮斑，下列哪些描述是可能的原因？()D.45°玻璃片反射镜调节不佳5实验考试第2页/共10页55’d10’d15’20’25’30’(2)(2分)基于最小二乘法的结果，计算 (2)(2分)充入待测液体后，牛顿环干涉(3)(2分)能够显著提高液体薄膜干涉条纹对比度的可能措施有哪些？()实验考试第3页/共10页 星V实验考试第4页/共10页123456789试题二利用液体透镜探究布朗运动(40分)液、固三相交点处所作的气-液界面的切线，在液体一方与固液交界线之间的夹角。当接触(1)(2分)毛细管法是液体表面张力系数的测量实验考试第5页/共10页其中毛细管的内径为2R，接触角为θ,液体密度为P，液体表面张力系数为Y，重力加速毛细管璧的接触角为。结果保留三位有效数(2)(1分)此时毛细管中液体是以下哪种状态。 实验考试第6页/共10页其中，d为介质层的厚度，ε为介质层的相对介电常数，ε-12θ/°在答题纸给出的坐标纸上画出cosθ~U2的关系曲线（cosθ保留三位有效数字）(4分)，利烯酯液滴的接触角为(1分)。结果保留三位有效数字。实验考试第7页/共10页f与液油液油f，光学油的折射率为n1，导电液体的折射率为n2，θ0为初始接触角，ε0为实验考试第8页/共10页液体透镜的焦距f与电压U满足如下关系：2-120d=0.61.λNA，其中λ为光源波长。数值孔径的计算公式为NA=n.sinα,其中n是物体与透镜之间介质的折射率，对于单透镜物镜来说，孔径角（2α)是指焦点对通光孔径的张角。 (2)(2分)用无限远光学系统观测悬浮于液体中的花粉颗粒（假定(结果保留三位有效数字。在答题纸给出的坐标纸上画出驱分)。实验考试第9页/共10页实验考试第10页/共10页本次考试的所有解答必须写在此答题纸上指定区域，写在试题纸上和草稿纸上的解答均得分阅卷复核（1）十字叉丝位于哪个部位B1分）（2）若观察到的牛顿环如图所示，应将牛顿环向（A）方向移动1分）读数显微镜测量结果读数为1）21.251~21.255减小空程误差的操作方法是：测量数据时只朝同一方向转动测微鼓轮（螺杆）牛顿环中心是亮斑，下列哪些描述是可能的率（1分）。（2）充入待测液体后，牛顿环干涉条纹的对比度（亮暗反（3）能够显著提高液体薄膜干涉条纹对比度的可能措施有（AB2分）（1）图中A点所在位置相比O点所在位置 光源的相干性的影响，两干涉光束在相遇点的光程差不能（2）哪种方式获得的牛顿环干涉条纹对比度较高B2分）得分阅卷复核（1）实验中当电源电压为哪些值（CD可以观察到水滴（3）在坐标纸中画出cosθ~U2的关系曲线：4分利用作图法计算碳酸丙烯酯的表面张力系数为(3（3）计算不同电压下液体透镜的焦距及焦距无穷大时对应的电压0