A.把柱塞快速地向下壓
B.把柱塞緩慢地向上拉
C.在橡膠套處接另一注射器,快速推動該注射器柱塞
D.在橡膠套處接另一注射器,緩慢推動該注射器柱塞
答案 B
解析 把柱塞快速地向下壓,外界對氣體做功,氣體和外界沒有熱量交換,氣體的內(nèi)能增加,溫度升高,不是等溫變化,選項A錯誤;把柱塞緩慢地向上拉,氣體溫度總和大氣溫度相同,發(fā)生等溫變化,選項B正確;在橡膠套處接另一注射器,推動注射器時,原注射器內(nèi)氣體的質(zhì)量變化,選項C、D錯誤。
2.(10分)(2024湖北卷)某同學利用激光測量半圓柱體玻璃磚的折射率,具體步驟如下:
①平鋪白紙,用鉛筆畫兩條互相垂直的直線AA'和BB',交點為O。將半圓柱體玻璃磚的平直邊緊貼AA',并使其圓心位于O點,畫出玻璃磚的半圓弧輪廓線,如圖甲所示。
甲
②將一細激光束沿CO方向以某一入射角射入玻璃磚,記錄折射光線與半圓弧的交點M。
③拿走玻璃磚,標記CO光線與半圓弧的交點P。
乙
④分別過M、P作BB'的垂線MM'、PP',M'、P'是垂足,并用刻度尺分別測量MM'、PP'的長度x和y。
⑤改變?nèi)肷浣?重復(fù)步驟②③④,得到多組x和y的數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)作出y-x圖像,如圖乙所示。
(1)關(guān)于該實驗,下列說法正確的是 (單選,填標號)。
A.入射角越小,誤差越小
B.激光的平行度好,比用插針法測量更有利于減小誤差
C.選擇圓心O點作為入射點,是因為此處的折射現(xiàn)象最明顯
(2)根據(jù)y-x圖像,可得玻璃磚的折射率為 (保留三位有效數(shù)字)。
(3)若描畫的半圓弧輪廓線半徑略大于玻璃磚的實際半徑,則折射率的測量結(jié)果 (選填“偏大”“偏小”或“不變”)。
答案 (1)B (2)1.58 (3)不變
解析 本題考查測介質(zhì)折射率的數(shù)據(jù)處理和誤差分析。
(1)入射角適當即可,不能太小,入射角太小,導(dǎo)致折射角太小,測量的誤差會變大,故A錯誤;激光的平行度好,比用插針法測量更有利于減小誤差,故B正確;相同的材料在各點的折射效果都一樣,故C錯誤。
(2)設(shè)玻璃磚的半徑為R,根據(jù)幾何關(guān)系可得入射角的正弦值為sin i=yR
折射角的正弦值為sin r=xR,折射率n=sinisinr=yx,可知y-x圖像的斜率大小等于折射率,即n=4126≈1.58。
(3)根據(jù)(2)中數(shù)據(jù)處理可知,若描畫的半圓弧輪廓線半徑略大于玻璃磚的實際半徑,則折射率的測量結(jié)果不變。
3.(12分)如圖甲所示,在“用雙縫干涉測量光的波長”實驗中,將實驗儀器按要求安裝在光具座上,并選用縫間距d=0.20 mm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L=700 mm。然后,接通電源使光源正常工作。
甲
乙
丙
(1)已知測量頭上主尺的最小刻度是毫米,游標尺為20分度,某同學調(diào)整手輪后,從測量頭的目鏡看去,使分劃板中心刻度線與某條紋A中心對齊,如圖乙所示,此時測量頭上主尺和游標尺的示數(shù)如圖丙所示,此示數(shù)為 mm;接著再轉(zhuǎn)動手輪,使分劃板中心刻度線與某條紋B中心對齊,測得A、B條紋間的距離x=8.40 mm。則經(jīng)濾光片射向雙縫的色光的波長λ= (用題目中所給字母寫出表達式),利用上述測量結(jié)果,經(jīng)計算可得波長λ= m(保留2位有效數(shù)字)。
(2)另一同學按實驗要求安裝好儀器后,觀察到光的干涉現(xiàn)象效果很好,若他對實驗裝置進行了調(diào)整后,在像屏上仍能觀察到清晰的條紋,且條紋數(shù)目有所增加,則該調(diào)整可能是 。
A.僅增加光源與濾光片間的距離
B.僅增加單縫與雙縫間的距離
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濾光片
答案 (1)0.35 dx5L 4.8×10-7 (2)D
解析 (1)圖丙中游標卡尺的最小分度值為0.05 mm,主尺示數(shù)為0,游標尺的第7刻度線與主尺刻度線對齊,則示數(shù)為0+7×0.05 mm=0.35 mm;A、B條紋間的距離為5倍相鄰亮(暗)條紋間的距離,故Δx=x5;根據(jù)相鄰亮(暗)條紋間的間距公式有Δx=Ldλ,解得λ=dx5L,代入數(shù)據(jù)可得λ=4.8×10-7 m。
(2)該同學對實驗裝置調(diào)節(jié)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,可知相鄰條紋間的寬度減小,由公式Δx=Ldλ可知,該調(diào)節(jié)可能是更換波長更短的光做實驗,即將紅色濾光片換成綠色濾光片,其他選項的調(diào)節(jié)都達不到該實驗效果,故D正確。
4.(10分)“油膜法估測油酸分子的大小”的實驗。
(1)下列說法正確的是 。
A.測量一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積時,可以用注射器擠出一滴油酸滴入燒杯中,觀察注射器上的體積變化
B.測量一滴油酸酒精溶液在水面形成的面積時,如果不使用痱子粉,也可以在水中加入紅墨水后混合均勻,再滴入一滴油酸酒精溶液
C.實際的油酸分子是球形的,因此通過計算得到的油酸分子直徑即是球的直徑
D.計算油酸分子的大小時,認為水面油酸為單分子層且分子間緊密排布
(2)若實驗中使用的油酸酒精溶液是久置的,則計算得到的油酸分子直徑將 (選填“偏大”“偏小”或“不變”)。
(3)某次實驗中將1 mL的純油酸配制成5 000 mL的油酸酒精溶液,用注射器測得1 mL油酸酒精溶液為80滴,再滴入1滴這樣的油酸酒精溶液到準備好的淺盤中,描出的油膜輪廓如圖所示,每格邊長是0.5 cm,根據(jù)以上信息,可估算出油酸分子的直徑約為 m(計算結(jié)果保留1位有效數(shù)字)。
答案 (1)D (2)偏小 (3)7×10-10
解析 (1)測量一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積時,至少要測量50滴到100滴油酸酒精溶液的體積,然后計算一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積,選項A錯誤;測量一滴油酸酒精溶液在水面形成的面積時,使用痱子粉才能看出油膜的輪廓,在水中加入紅墨水后混合均勻不能看出油膜的輪廓,選項B錯誤;實驗時只是把油酸分子看作是球形的理想模型,實際的油酸分子不是球形的,因此通過計算得到的只是將油酸分子看作是球形時的油酸分子直徑,選項C錯誤;計算油酸分子的大小時,認為水面油酸為單分子層且分子間緊密排布,選項D正確。
(2)若實驗中使用的油酸酒精溶液是久置的,在溶液中的油酸濃度會偏大,實際計算時仍按原來的濃度計算,則計算得到的油酸分子直徑將偏小。
(3)一滴油酸酒精溶液中含純油酸的體積為V=15 000×180 mL=2.5×10-6 mL,油膜的面積為S=140×0.5×0.5 cm2=35 cm2,分子直徑d=VS=2.5×10-6×10-635×10-4 m=7×10-10 m。
5.(12分)(2024湖北黃岡模擬)做“用雙縫干涉測光的波長”實驗中,使用的雙縫間距d=0.20 mm,雙縫到光屏的距離L=600 mm,觀察到的干涉條紋如圖甲所示。
甲
(1)在測量頭上的是一個螺旋測微器(又叫“千分尺”),分劃板上的刻度線處于x1、x2位置時,對應(yīng)的示數(shù)如圖乙所示,則相鄰亮條紋的間距Δx= mm(結(jié)果保留2位小數(shù))。
乙
(2)計算單色光的波長的公式λ= (用L、d、x1、x2表示)。
(3)代入數(shù)據(jù)計算單色光的波長λ= m(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
(4)圖丙為實驗裝置示意圖,S為單縫,S1、S2為雙縫,屏上O點處為一亮條紋。若實驗時單縫偏離光軸,向右微微移動,則可以觀察到O點處的干涉條紋 。
丙
A.向左移動B.向右移動
C.間距變大D.間距變小
答案 (1)1.42
(2)d(x2-x1)4L
(3)4.7×10-7
(4)A
解析 (1)螺旋測微器讀數(shù)為x1=2 mm+19.0×0.01 mm=2.190 mm,x2=7.5 mm+36.5×0.01 mm=7.865 mm,則相鄰亮條紋的間距Δx=x2-x14=1.42 mm。
(2)根據(jù)干涉條紋公式Δx=Ldλ可得λ=dLΔx=d(x2-x1)4L。
(3)代入數(shù)據(jù)可得
λ=0.20×10-3×1.42×10-3600×10-3 m=4.7×10-7 m。
(4)根據(jù)Δx=Ldλ可知,實驗時單縫偏離光軸,向右微微移動,因雙縫間距、雙縫到光屏的距離、波長都不變,所以條紋間距不變,由于主光軸變得傾斜,可以觀察到O點處的干涉條紋向左移動,故A正確。
6.(10分)(2024山東菏澤二模)實驗室有一塊一側(cè)有反光涂層的矩形玻璃磚,它的長寬比為2∶1,某同學用激光筆測量該玻璃磚的折射率。由于缺少標準測量工具,該同學將紙張裁成和玻璃磚一樣大,通過對折產(chǎn)生折痕對紙張進行等分,將紙張變?yōu)闇y量工具。
(1)用紙張折痕確定法線,調(diào)整激光筆的位置如圖所示,AO為入射光線,光線通過玻璃磚從B點射出,可知玻璃磚的折射率為n= (可用分數(shù)、小數(shù)及根號表示)。
(2)激光在這種玻璃磚中發(fā)生全反射臨界角的正弦值sin C= 。
(3)在本實驗中,下列方法最能有效減小實驗誤差的是 (單選,填選項序號)。
A.僅適當增大光線的入射角
B.僅適當減小光線的入射角
C.僅適當增加紙張的等分折痕
D.僅適當減少紙張的等分折痕
答案 (1)67418 (2)9674337 (3)C
解析 (1)設(shè)玻璃磚長為8a,高為4a,則入射角的正弦值為sin i=2a(2a)2+(2a)2=22,
折射角的正弦值為sin r=9a49a42+(4a)2=9337,故折射率為n=sinisinr=67418。
(2)全反射臨界角為sin C=1n=18674=9674337。
(3)本實驗的實驗誤差主要來源于求解正弦值時各條邊長度的測量,為了提高測量長度的精準度使實驗更準確,可以增加紙張的折痕,故選C。

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