【备战2023高考】物理总复习——专题11.3《本专题实验》练习（新教材新高考通用）

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专题11.3  本专题实验【练】1、（2022·北京东城·模拟预测）物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据处理、误差分析等。例如误差分析，某同学在“测量玻璃的折射率”实验中，为了防止笔尖碰到玻璃砖面而损伤玻璃砖，该同学画出的玻璃砖界面、，如图所示。若其他操作正确，请通过作图和必要的文字说明玻璃砖折射率的测量值比真实值偏大、偏小还是不变_______。【答案】  偏小【解析】若按该同学的操作进行该实验，则测量的入射角为实际入射角，但测量的折射角比实际值偏大，根据折射率公式则折射率的测量值比真实值偏小。2、（2022·浙江·高三开学考试）在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，实验装置如图1所示，A、B、C分别为拨杆上的三个位置。①下列关于拨杆的功能、安装及操作的说法中，正确的是______。A．用手拨动拨杆可使单缝与双缝平行，从而使干涉图样更清晰B．拨杆A端插入单缝上的卡口中，用手左右拨动拨杆的C端使B处左右移动，并带动B处小孔中套入的支柱C．拨杆B处小孔套入双缝所在处的支柱，用手左右拨动拨杆的C端使A端左右移动，并带动单缝上的卡口D．拨杆B处小孔套入双缝所在处的支柱，用手上下拨动拨杆的C端使A端上下移动，并带动单缝上的卡口②已知双缝间距为0.3mm，以某种单色光照射双缝时，在离双缝1.2m远的屏上，用测量头测量条纹间距：先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，此时手轮上的示数为2.10mm，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，如图2所示，此时手轮上的读数为______mm，根据以上实验，测得这种光的波长为______m（保留2位有效数字）。【答案】       AC##CA     15.30     【解析】（1）实验中拨杆的作用在于，当将拨杆B处小孔套入双缝所在处的支柱，用手左右拨动拨杆的C端使A端左右移动，并带动单缝上的卡口位置，使单缝与双缝平行，从而使干涉图样更清晰，AC正确，BD错误。（2）根据读数规律，手轮上的读数为15mm+0.02×15mm=15.30mm根据题意，相邻两亮条纹中心的间距根据解得3、（2022·天津·耀华中学二模）某同学利用图示装置测量某种单色光波长。实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：（1）某次测量时，选用的双缝的间距为0.4mm，测得屏与双缝间的距离为0.5m，用某种单色光实验得到的干涉条纹如下左图所示，分划板在图中A位置时游标卡尺的读数如下中图所示，则A位置对应的读数为_______mm。已知B位置对应的读数为15.6mm，则所测单色光的波长为_________m（计算结果保留两位有效数字）。（2）若某次实验观察到的干涉条纹与分划板的中心刻线不平行如上右图所示，在这种情况想测量相邻条纹间距时，测量值________实际值。（填“大于”“小于”或“等于”）【答案】       11.1          大于【解析】（1）由图知，游标卡尺读数为B位置对应的读数为15.6mm，则相邻条纹间距为根据可得（2）若某次实验观察到的干涉条纹与分划板的中心刻线不平行，由图可发现，相邻条纹间距的测量值大于实际值。4、（2022·浙江大学附属中学模拟预测）如图甲是某同学在实验室用黄光做“双缝干涉测量光的波长”实验的器材，观察到如图乙所示的干涉条纹，图中灰色部分表示暗条纹，于是他使分划板中心刻线与暗条纹中心对齐，移动测量头进行测量，下列说法中正确的是（　　）A．该同学测条纹间距时必须将分划板中心刻度线与亮条纹中心对齐B．在实验过程中拿掉双缝，将观察不到明暗相间的条纹C．该干涉条纹虽然倾斜，但测得的波长值仍正确D．若需得到竖直的条纹与分划板刻度线平行只需逆时针转动测量头即可【答案】  C【解析】A．该同学测条纹间距时必须将分划板中心刻度线与亮条纹中心重合，A错误；B．在实验过程中拿掉双缝，将观察到明暗相间的衍射条纹，B错误；C．该干涉条纹虽然倾斜，但测得的波长值仍正确，C正确；D．若需得到竖直的条纹与分划板刻度线平行只需顺时针转动测量头即可，D错误。故选C。5、（2022·北京·牛栏山一中高三开学考试）某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸。（1）下列哪些措施能够提高实验准确程度______；A．选用两光学表面间距大的玻璃砖B．选用两光学表面平行的玻璃砖C．选用粗的大头针完成实验D．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些（2）在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插好了4枚大头针，如图甲所示。请你在图丙中画出规范的完整的光路图______（不考虑光的反射）；标出入射角i和折射角r了，写出该玻璃砖的折射率的表达式n=_______。（用题中字母i和）；（3）为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操作插好了8枚大头针，如图乙所示，图中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针，其对应出射光线上的2枚大头针是P3和_______（填“A”或“B”）。【答案】       AD               A【解析】（1） A．为了作图误差更小，应选用两光学表面间距大的玻璃砖，故A正确；B．根据折射定律可知，如果两个光学面不平行，不影响入射角与折射角的值，所以对折射率的测定结果不产生影响，故B错误；C．为了准确测量光路图，应选用较细的大头针来完成实验，选用粗的大头针完成实验时，容易出现观察误差，使光线实际并不平行，故C错误；D．插在玻璃砖同侧的大头针之间的距离适当大些时，相同的距离误差情况下引起的角度误差会减小，故D正确。故选AD；（2）根据作出的玻璃砖界面与插好的大头针作出光路图如图所示该玻璃砖的折射率的表达式（3）光线经由P1P2射入后光路图如图第一次折射时入射角大于折射角，第二次折射在玻璃砖内向空气中折射，折射角要大于入射角，出射光线要远离法线，由图可知经由P3A的出射光线符合事实，而经由P3B的出射光线靠近法线不符合事实。故对应的出射光线上的2枚大头针是P3和A。故选A。6、（2022·湖北·高三开学考试）某同学在“用双缝干涉测量光的波长”实验中：（1）双缝干涉实验装置如图所示：下列说法中正确的是___________。A．光源发出的光要经滤光片成为单色光，滤光片一般装在单缝前B．实验中要注意使单缝与双缝相互平行，以便在光屏上观察到清晰干涉条纹C．为了减小测量误差，最好测量相邻条纹间的中心距离D．如果把普通光源换成激光光源，则光具座上透镜、滤光片、单缝均可以撤去（2）该同学以某种单色光做实验时，先将测量头的分划板中心刻度线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第一条亮纹，此时手轮上的刻度如图所示，读数为_______mm；转动手轮，当分划板中心刻度线与第6条亮纹中心对齐时，读数是17.332mm，已知装置中双缝间距为0.2mm，双缝到屏的距离是1.0m，则测得此单色光的波光为_______m（保留两位有效数字）。【答案】       ABD     2.331##2.332##2.333##2.334     6.0×10-7【解析】（1）A．光源发出的光要经滤光片成为单色光，滤光片一般装在单缝前，选项A正确；B．实验中要注意使单缝与双缝相互平行，以便在光屏上观察到清晰干涉条纹，选项B正确；C．为了减小测量误差，最好用测微目镜测出n条亮纹中心间的距离a，求出相邻两条亮纹间距选项C错误；D．如果把普通光源换成激光光源，由于激光相干性比较好，则光具座上透镜、滤光片、单缝均可以撤去，选项D正确。故选ABD。（2）手轮上的刻度如图所示，读数为2mm+0.332mm=2.332mm（2.331—2.334都正确）双缝间距解得7、（2022·浙江杭州·二模）小明想测量一块平行玻璃砖的折射率。①如图所示，该玻璃砖的A、B面光洁，C、D面粗糙，下列说法正确的是______（填字母）。A．如果A面被磨损会直接影响到折射率的测量B．B面不宜直接用手去触碰C．C面不宜直接用手去触碰D．D面边缘有缺损不会影响到折射率的测量②经过一系列正确的操作（如图），作图得到如图所示的图样，并测得mm，mm，mm，则该玻璃砖的折射率为______（结果保留3位有效数字）。【答案】       BD##DB     1.56【解析】①A．玻璃上下表面不平行也能测出折射率，所以如果A面被磨损不会直接影响到折射率的测量，故A错误；BC．手拿玻璃砖时，手只能接触玻璃砖的粗糙面或棱，不能触摸光洁的光学面，故B正确，C错误；D．D面边缘有缺损不会影响到折射率的测量，故D正确；②根据折射定律得由几何关系得联立可得8、（2022·北京八十中三模）在“测定玻璃的折射率”的实验中，实验小组在白纸上放好玻璃砖MNPQ，画出玻璃砖与空气的两个界面aa'和bb'（如图）。（1）实验小组内的三位学生在实验中①第一位学生在纸上正确画出了玻璃砖的两个折射面aa′和bb′。因不慎碰动了玻璃砖，使它向aa′方向平移了一点（如图1所示），以后的操作都正确无误，并仍以aa′和bb′为折射面画出了光路图，这样测出的折射率n的值将_____（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）；②第二位学生为了避免笔尖触划玻璃砖的折射面，画出的aa′和bb′都比实际的折射面向外侧平移了一些（如图2所示）以后的操作都正确无误，并仍以aa′和bb′为折射面画出了光路图，这样测出的折射率n的值将_____（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）；③第三位学生的操作和所画的光路图都正确无误，只是所用的玻璃砖的两个折射面不平行（如图3所示）。用这块玻璃砖测出的折射率n的值将_____（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）；（2）另一实验小组的甲、乙、丙、丁四位同学实验中得到如图所示的插针结果，由图可知①从图上看，肯定把针插错了的同学是_____；②从图上看，测量结果准确度最高的同学是_____。【答案】       不变     偏小     不变     甲、乙     丁【解析】（1）同学1光路图，如图由图可知角度保持不变，所以n的值不变。同学2光路图，如图由图可知其中变大，则n变小，即测量值偏小。同学3光路图，如图由于测量操作无误，所以测量值等于真实值，即不变。（2）根据结果画出的光路图如图所示连线可以发现，甲的折射光线与入射光线处于法线的一侧，针插错了。乙同学的入射光线与折射光线在同一直线上，肯定针也插错了。丁同学插针的位置距离较大，误差较小，所以测量结果准确度更高。9、（2022·宁夏六盘山高级中学模拟预测）某实验小组的同学用直角三棱镜做“测定玻璃折射率”的实验。他们先在白纸上画出三棱镜的轮廓（用实线△ABC表示），然后放好三棱镜，在垂直于的方向上插上两枚大头针和，在棱镜的左侧观察，当的像恰好被的像挡住时，插上大头针，使挡住、像，再插上大头针，使挡住和、的像。移去三棱镜和大头针，大头针在纸上的位置如图所示。①将图中的光路图补充完整_________；②根据图中所给数据，可得该玻璃的折射率___________；③若实验中放置三棱镜的位置发生了微小的平移，移至图中虚线处，而测量时仍将△ABC作为实验中棱镜所处位置，由此得出该玻璃折射率的测量值___________真实值（选填“大于”、“小于”或“等于”）。【答案】                 小于【解析】①如图所示②根据几何关系可知光线在AC面的入射角为30°，根据折射定律可得③若实验中放置三棱镜的位置发生了微小的平移，移至图中虚线处，如图所示，可知出射光线相对于玻璃砖不动时的出射光线向下平移，所以对折射角的测量无影响，但测量时仍将△ABC作为实验中棱镜所处位置，所以作出的BC面的反射光线（图中红线）会比实际的反射光线（图中蓝线）向逆时针方向偏，由此造成所测光线在AC面的入射角比实际值偏大，所以该玻璃折射率的测量值小于真实值。10、（2022·天津市宁河区芦台第一中学高二期末）某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光：调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：（1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可______；A．将单缝向双缝靠近                           B．将屏向靠近双缝的方向移动C．将屏向远离双缝的方向移动             D．使用间距更小的双缝（2）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第2条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为，则单色光的波长λ=______；（3）某次测量时，选用的双缝的间距为0.300mm，测得屏与双缝间的距离为1.20m，第2条暗条纹到第5条暗条纹之间的距离为7.56mm。则所测单色光的波长为______nm（结果保留3位有效数字）。【答案】       B          630【解析】（1）增加从目镜中观察到的条纹个数，则条纹的宽度减小，根据相邻亮条纹间的距离为减小相邻亮条纹（暗条纹）间的宽度，则可以减小双缝到屏的距离，增大双缝间的距离，或换用波长短的光，故ACD错误，B正确；（2）第2条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为，则两个相邻明纹（或暗纹）间的距离为得（3）所测单色光的波长11、（2022·天津·二模）（1）在利用双缝干涉测定光的波长时，首先使光源、滤光片、单缝和双缝的中心均位于遮光筒的中心轴线上，若经粗调后透过测量头上的目镜观察，看不到明暗相间的条纹，只看到一片亮区，造成这种情况最可能的原因是________。（2）若第一次分划板中心刻度线对齐A条纹中心时，游标卡尺的示数如图甲所示，第二次分划板中心刻度线对齐B条纹中心时游标卡尺的示数如图乙所示，已知双缝间距为0.5mm，双缝到屏的距离为1m，则图甲、乙中游标卡尺的读数分别为________mm、________mm。实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是________，所测得光的波长为________m（结果保留两位有效数字）。【答案】       单缝与双缝不平行     11.4     16.7     减小测量的误差     【解析】（1）在实验过程中，若经粗调后透过测量头上的目镜观察，看不到明暗相间的条纹，只看到一片亮区，造成这种情况的最可能原因是没有光线到达观测屏，很可能是由于单缝与双缝不平行；（2）图甲、乙中游标卡尺的读数分别为11mm+0.1mm×4=11.4mm；16mm+0.1mm×7=16.7mm。实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是减小测量的误差；条纹间距根据可得所测得光的波长为12、2022·北京海淀·模拟预测）如图甲所示，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 MO 与 aa′的交点，在直线 MO 上竖直地插上 P1、P2 两枚大头针。（1）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（2）图甲是他在操作过程中的一个状态，请你指出第四枚大头针 P4应在图甲中的位置___（填“A”、“B”或“C”）；（3）请在图甲中画出光从空气入射到玻璃的入射角 θ1 和折射角 θ2____，并写出计算玻璃折射率n的表达式 n=____；（4）如图乙所示，该同学在实验中将玻璃砖界面 aa′和 bb′的间距画得过宽，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”）。【答案】       BD     B               小于【解析】（1）应该使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，只有这样P1、P2、P3、P4才是一条光线，因此BD正确，AC错误。故选BD。（2）由于和两个边界平行，因此出射光线与入射光线也应平行，因此P4的位置在B点。（3）出射光线和折射光线及入射角 θ1 和折射角 θ2，如图所示光从光疏介质到光密介质时，折射率表达式（4）由下图可知，当aa′和 bb′的间距画得过宽时，使折射角 变大，因此折射率变小。13、（2021·浙江·高考真题）图示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验中：①观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，值得尝试的是___________。（单选）A．旋转测量头          B．增大单缝与双缝间的距离          C．调节拨杆使单缝与双缝平行②要增大观察到的条纹间距，正确的做法是___________ （单选）A．减小单缝与光源间的距离          B．减小单缝与双缝间的距离C．增大透镜与单缝间的距离          D．增大双缝与测量头间的距离【答案】       C     D【解析】①若粗调后看不到清晰的干涉条纹，看到的是模糊不清的条纹，则最可能的原因是单缝与双缝不平行；要使条纹变得清晰，值得尝试的是调节拨杆使单缝与双缝平行。故选C。②根据可知要增大条纹间距可以增大双缝到光屏的距离l，减小双缝的间距d；故选D。14、（2021·浙江·高考真题）小明同学在做“测定玻璃的折射率”实验时，发现只有3枚大头针，他把大头针A、B、C插在如图所示位置，并测出了玻璃的折射率。请在答题纸相应方框中画出光路图，标出入射角i和折射角r，______并写出折射率n的计算式______。【答案】            【解析】光路图如图所示根据折射定律可知。