走向高考·高考物理总复习·人教实验版：3-4-5

一、选择题
1．用单色光做双缝干涉实验，下述说法正确的是()
A．相邻干涉条纹之间的距离相等
B．中央明条纹宽度是两边明条纹宽度的2倍
C．屏与双缝之间距离减小，则屏上条纹间的距离增大
D．在实验装置不变的情况下，红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距[答案] A
[解析]因为相邻两条亮线(或暗线)间的距离Δx＝L
dλ，其中d为两个缝
间的距离，L为缝到屏的距离，λ为光波波长，可见相邻干涉条纹之间的距离相等．A正确，B错误，C错误．因为λ红>λ蓝，所以Δx红>Δx蓝，故D 也错误．
2．(2011·北京海淀模拟)某同学做“用单摆测定重力加速度”的实验时，测得的重力加速度数值明显大于当地的重力加速度的实际值．造成这一情况的可能原因是()
A．测量摆长时，把悬挂状态的摆线长当成摆长
B．测量周期时，当摆球通过平衡位置时启动秒表，此后摆球第30次
通过平衡位置时制动秒表，读出经历的时间为t，并由计算式T＝
t
30求得周
期
C．开始摆动时振幅过小
D．所用摆球的质量过大
[答案] B
[解析]由T＝2πl
g得g＝
4π2
T2l，g值偏大说明l偏大或T偏小．把悬
挂状态的摆线长当成摆长，会使l 偏小，g 值偏小，A 错；摆球第30次通
过平衡位置时，实际上共完成15次全振动，周期T ＝t 15
，误认为30次全振动，T 变小引起g 值明显偏大，B 对；单摆周期与振幅和摆球质量无关，
C 、
D 错误．
3.某同学做测定玻璃折射率的实验时，用他测得的多组入射角θ1与折射角θ2作出sin θ1－sin θ2图象如图所示，下列判断正确的是( )
A ．他做实验时，研究的是光线从空气射入玻璃的折射现象
B ．玻璃的折射率为0.67
C ．玻璃的折射率为1.5
D ．玻璃临界角的正弦值为0.67
[答案] ACD
[解析] sin θ1sin θ2＝10.67
＝1.5＝n ，所以选项C 对，B 错．又θ1>θ2，所以光线从空气射入介质，A 对．由sin C ＝1n ＝0.67，可知D 正确．
4．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： 其中对提高测量结果精确度有利的是( )
A ．适当加长摆线
B ．质量相同、体积不同的摆球，应选用体积较大的
C．单摆偏离平衡位置的角度不能太大
D．当单摆经过平衡位置开始计时，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
[答案]AC
[解析]单摆实验的精确度取决于实验装置的理想化程度及相关物理量的测量精度．适当加大摆线长度，有利于把摆球看成质点，在摆角小于10°的条件下，摆球的空间位置变化较大，便于观察，A对．摆球体积越大，所受空气阻力越大，对质量相同的摆球其影响越大，B错．摆角应小于10°，C对．本实验采用累积法测量周期，若仅测量一次全振动，由于球过平衡位置时速度较大，难以准确记录，且一次全振动的时间太短，偶然误差较大，D错．
5．英国物理学家托马斯·杨巧妙地解决了相干光源问题，第一次在实验室内观察到光的干涉现象，如图所示为实验装置简图，M为竖直线光源、N和O均为有狭缝的遮光屏、P为像屏．现有四种带有狭缝的遮光屏，实验时的正确选择是()
A．N应选3，O应选4B．N应选1，O应选2
C．N应选1，O应选4 D．N应选3，O应选2
[答案] B
[解析]实验中所用双缝要跟竖直线光源平行，而且单缝靠近线光源．
6.在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，其实验光路如图所示，对实验中的一些具体问题，下列意见正确的是()
A．为了减少作图误差，P3和P4的距离应适当取大些
B．为减少测量误差，P1、P2的连线与玻璃砖界面的夹角应尽量大些C．若P1、P2的距离较大时，通过玻璃砖会看不到P1、P2的像
D．若P1、P2连线与法线NN′夹角较大时，有可能在bb′面发生全反射，所以在bb′一侧就看不到P1、P2的像
[答案] A
[解析]P1和P2的距离、P3和P4的距离应适当取大些，以减小作图时的误差．P1、P2的光线进入玻璃砖后，在bb′面不能达到发生全反射的临界角，A项正确．
二、非选择题
7．某同学测得g值比当地标准值偏大，其原因可能是______．
A．测量摆长时忘记加上小球半径B．振幅过小
C．将摆长当成了摆线长和球直径之和D．摆球次数多记了一次
E．小球不是在竖直平面内摆动
F．摆球质量过大，空气阻力影响所致[答案]CDE
[解析]因为T＝2πl
g，所以g＝
4π2l
T2，由g的表达式可知g测偏大的
原因可能是l测偏大或T测偏小，可知C、D正确，A错；小球做圆锥摆的
周期T＝2πl cosθ
g<T摆，故E正确；因为单摆周期和振幅与摆球质量无关，
故B、F错．
8．(2011·桐城模拟)利用双缝干涉测量光的波长实验中，双缝间距d ＝0.4mm，双缝到光屏间的距离l＝0.5m，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也如图中所给出，则：
(1)分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别为x A＝________mm，x B＝________mm，相邻两条纹间距Δx＝________mm；
(2)波长的表达式λ＝________(用Δx、l、d表示)，该单色光的波长λ
＝________m ；
(3)若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将________(填“变大”“不变”或“变小”)
[答案] (1)11.1 15.6 0.75 (2)d l Δx 6.0×10－7
(3)变小
[解析] (1)游标卡尺读数时一是注意精确度，二是注意主尺读数应为游标尺零刻度线所对主尺位置的读数；三要注意单位，无论是主尺读数还是游标尺读数要以mm 为单位读取．本题中还要注意主尺上的数字的单位是cm ，不是mm.由图可知x A ＝11.1mm ，x B ＝15.6mm.
Δx ＝16
×(15.6－11.1)mm ＝0.75mm. (2)由Δx ＝l d λ
得λ＝d l Δx ＝0.4×10－30.5
×0.75×10－3m ＝6.0×10－7m. (3)从Δx ＝l d λ可知，波长越长的光，干涉条纹间距越大．根据频率、光
速与波长的关系可知，频率越大的光，波长越短，所以干涉条纹间距越小．
9.如图所示，是利用插针法测定玻璃砖折射率的一次实验光路图，PQ 为玻璃砖入射面的法线，MN 、EF 均垂直于法线PQ 并分别交于N 和E 点，入射点为O ，取OM ＝OF ，用刻度尺量出MN 、EF 的长度，则折射率n ＝MN /EF .改变入射角θ1的大小，重复以上实验，可量出MN 、EF 的多组数据．现有两位同学各设计了一个记录数据表格，而且都已完成了计算．
甲同学设计的表格是：
或“都正确”)．
[答案]乙
[解析]本题测的是折射率n，应对每一次求得的折射率求平均值，而不是对长度或入射角、折射角的正弦取平均值．
10．(2011·重庆模拟)在“用单摆测定重力加速度”的实验中，为防止摆球在摆动过程中形成“圆锥摆”，实验中采用了如图甲所示的双线摆．测
出摆线长度为L，线与水平横杆夹角为θ，摆球半径为r.若测出摆动的周期
为T ，则此地重力加速度为________；某同学用10分度的游标卡尺测量摆球的直径时，主尺和游标如图乙所示，则摆球的半径r 为________mm.
[答案] 4π2(L sin θ＋r )T 2
8.0 [解析] 单摆的摆长为l ＝L sin θ＋r ，由周期公式
T ＝2πl g ，此地的重力加速度为g ＝4π2(L sin θ＋r )T 2
. 由图知摆球的半径
r ＝12
×16.0mm ＝8.0mm. 11．(2011·温州模拟)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(P 1、P 2、P 3、P 4)、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．在纸面上画出直线aa′和bb′，aa′表示镀银的玻璃表面，bb′表示另一表面，如图所示．然后，在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2(位置如图所示)．用P1、P2的连线表示入射光线．
(1)为了测量折射率，应如何正确使用大头针P3、P4？试在题图中标出P3、P4的位置．
(2)然后，移去玻璃砖与大头针．试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角θ1与折射角θ2.简要写出作图步骤．
(3)写出用θ1、θ2表示的折射率公式为n＝________.
[答案]见解析
[解析]
(1)在bb′一侧观察P1、P2(经bb′折射、aa′反射，再经bb′折射)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(或P1)的像和P3，P3、P4的位置如图所示．
(2)①过P1、P2作直线与bb′交于O；②过P3、P4作直线与bb′交于O′；③利用刻度尺找到OO′的中点M；④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；⑤∠P1OD＝θ1，∠CON＝θ2
(3)由折射率的定义可得n ＝sin θ1sin θ2
12．用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间的距离d 的大小恰好是图中游标卡尺的读数，如图丁所示；双缝到毛玻璃间的距离的大小由图中的毫米刻度尺读出， 如图丙所示；实验时先移动测量头(如图甲)上的手轮，把分划线对准靠近最左边的一条亮条纹(如图乙所示)，并记下螺旋测微器的读数x 1(如图戊所示)，然后转动手轮，把分划线向右移动，直到对准
第7条亮条纹并记下螺旋测微器的读数x 2(如图己所示)，由以上测量数据求该单色光的波长．
[答案] 8×10－7m
[解析] 根据条纹宽度公式Δx ＝l d λ可知，波长λ＝d l Δx ，只要根据题目
提供的数据就可求解，由丁图可直接读出
d ＝0.25mm ＝0.00025m
双缝到屏的距离由丙图读出
l ＝749.8mm ＝0.7498m.
由图乙、戊、己可知，两条相邻亮条纹间的距离
Δx ＝14.700－0.3006
mm ＝2.400mm ＝0.002400m. 将以上数据代入得
λ＝dΔx l ＝0.00025×0.0024000.7498
m ≈8×10－7m 13．(2011·南充模拟)某同学在做“利用单摆测重力加速度”的实验时，先测得摆线长为101.00cm ，摆球直径为2.00cm ，然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间为101.5s ，则
(1)他测得的重力加速度g ＝________m/s 2.
(2)他测得的g 值偏小，可能的原因是________
A ．测摆线长时摆线拉得过紧
B ．摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了
C ．开始计时时， 秒表过迟按下
D. 实验中误将49次全振动数为50次
(3)为了提高实验精度，在实验中可改变几次摆线长l 并测出相应的周期T ，从而得出一组对应的l 与T 的数据，再以l 为横坐标．T 2为纵坐标将所得数据连成直线，并求得该直线的斜率k .则重力加速度g ＝________.(用k 表示)
[答案] (1)9.76 (2)B (3)4π2k
[解析] (1)本次实验中的摆长l ＝L ＋r ＝(101.00＋1.00)cm ＝1.0200m ，
周期T＝t
N＝
101.5
50s＝2.03s，
由公式g＝4π2l
T2可以解得g＝9.76m/s
2；
(2)根据公式g＝4π2l
T2知g偏小的原因可能是l的测量值偏小或T的测量
值偏大．A中l的测量值偏大，B中则是振动摆长大于测量值，所以测量值偏小，而C、D中均是测得的周期偏小，所以C、D均会使g值偏大．故只有B正确．
(3)由公式g＝4π2l
T2得：T
2＝
4π2
g l，这是一条T
2关于l的一元一次函数(如
y＝kx)，所以它的斜率是k＝4π2
g，所以g＝
4π2
k.。