高考冲刺 知识讲解 热学、光学实验复习

1 高考冲刺：热学、光学实验复习 【高考展望】 实验 17、用油膜法估测分子的大小 　　实验 18、测定玻璃的折射率 　　实验 19、用双缝干涉测光的波长 课程标准取消了“用油膜法估测分子的大小”的实验。最近几年高考热点实验为：“测 定玻璃的折射率”，考察频率高，有一定的难度，主要体现在考察基本实验方法、数据处理、 作图处理上，而且有进一步深入挖掘的可能。“用双缝干涉测光的波长”也常有考题，但这 个实验灵活性不足，不便于发挥或进行深入挖掘处理。实验试题的命题趋势：在基本实验的 基础上，向创新和综合方向发展。 【方法点拨】 实验 17、实验 18 的实验方法主要体现在基本作图上，这也是实验基本方法，一定要掌 握好。实验 19 的实验方法主要体现在精密量具的读数上，掌握了游标卡尺和螺旋测微器的 原理和读数方法后，对实验 19 的读数也就会了。 【典型例题】 实验十七、用油膜法估测分子的大小 【实验原理】 将一滴已测出体积 V 的油滴在水面上，油在水面上展开形成了一单分子油膜，假设油 分子是球形的，并且油膜中的分子是一个挨着一个紧密排列的，那么便可认为油膜的厚度就 等于油分子的直径．实验中如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积为 S， 即可算出油酸分子的大小，直径 。 例 1、在做“用油膜法估测分子的大小”实验中，油酸酒精溶液的浓度为每 104mL 溶液 中有纯油酸 6mL．用注射器得 1mL 上述溶液中有液滴 50 滴．把 1 滴该溶液滴入盛水的浅水 盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅水盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻璃放 在坐标纸上，其形状如图所示，坐标中正方形小方格的边长为 20mm．求： （1）油酸膜的面积是多少？ （2）每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少？ （3）根据上述数据，估测出油酸分子的直径是多少？ 【答案】（1）2.4×10-2㎡，（2）1.2×10-5mL，（3）5×10-10m。 【解析】（1）求油酸膜的面积时，先数出“整”方格的个数，对剩余小方格的处理方法是： 不足半个的舍去，多于半个的算一个，数一下共有 59 个小方格。 面积 （2）由于 104mL 中有纯油酸 6 mL，则 1 mL 中有纯油酸 ， 而 1 mL 上述溶液有 50 滴，故 1 滴溶液中含有纯油酸为 Vd S = 3 2 2 2 2 0 59 (20 10 ) 2.4 10S nS m m− −= = × × = × 4 4 6 6 1010 mL mL−= × 6 5 11 36 10 1.2 10 1.2 1050 mL mL m − − −× = × = ×2 （3）由 知，油酸分子直径 。 【总结升华】要会快速数出格子的总数；计算分子直径时要注意单位换算。估算类问题的求 解，结果不要求很准确，但数量级不能错。 举一反三 【变式】在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，已知滴入水中的油酸溶液中所含的纯油酸 的体积为 4.0×10-6 mL，将玻璃板放在浅盘上描出油膜轮廓，再将玻璃板放在边长为 1.0cm 的方格纸上，所看到的图形如图。那么该油膜的面积约为________ cm2（保留两位有效数 字）。由此可估计出油酸分子的直径约为________cm（保留一位有效数字）。 【答案】85（83~88 得全分），5×10―8 【解析】大半个格子就计数，小半个格子就舍去，数得格子数约为 85 个，方格纸每格面积 为 1cm2，所以该油膜的面积约为 85 cm2。 油酸分子的直径 实验十八、测定玻璃的折射率 【实验原理】 　　如图所示，当光线 AO 以一定入射角穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射 光线 AO 对应的出射光线的 O'B，从而确定折射光线 OO'。 　　方法一：测出入射角 i 和折射角 r，根据 可算出玻璃的折射率。 　　方法二：如图所示，以 O 为圆心，作圆与 OA、OO'分别交于 P、Q 点，过 P、Q 点分 别作法线 NN'的垂线， 垂足分别为 P'、Q'，测量出 PP'和 QQ'的长度，则玻璃的折射率 Vd S = 11 10 2 1.2 10 5.0 102.4 10d m m − − − ×= = ×× 6 6 10 8 4 4 10 10 5 10 5 1085 10 Vd m m cmS − − − − − × ×= = = × = ×× sin sin in r = PPn QQ ′= ′3 例 2、（2015 北京卷） “测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，aa'和 bb' 分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图所示，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针 P1 和 P2，用 “+”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察并依次插上 P3 和 P4。在插 P3 和 P4 时，应使________(选填选项前的字母)。 A. P3 只挡住 P1 的像 B. P4 只挡住 P2 的像 C. P3 同时挡住 P1、P2 的像 【答案】C 【解析】测定玻璃折射率相对较简单，需要了解本实验的具体实验步骤即可解题。 【考点】测定玻璃的折射率 举一反三 【变式 1】（2016 四川卷）某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率 n。如图甲所示，O 是圆心，MN 是法线，AO、BO 分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径。 该同学测得多组入射角 i 和折射角 r，做出 sin i-sin r 图像如图乙所示。则（ ）。 A. 光由 A 经 O 到 B，n=1.5 B. 光由 B 经 O 到 A，n=1.5 C. 光由 A 经 O 到 B，n=0.67 D. 光由 B 经 O 到 A，n=0.67 【答案】B 【解析】由图像可得，sin i＜sin r，则 i＜r，所以光线从玻璃射入空气折射，即光由 B 经 O 到 A。根据折射定律得：4 由图像可得： 即 n=1.5，B 正确，ACD 错。 故选 B。 【变式 2】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。请用你的方法 表示出折射率 n =__________。 【答案】玻璃砖直径边绕 O 点转过的角度 θ， 。 【解析】由题意可知，当玻璃砖转过某一角度 θ 时，刚好发生全反射，在直径边一侧观察不 到 P1、P2 的像，做出如图所示的光路图可知，当转过角度 θ 时，有 。 【变式 3】如图所示，在一薄壁圆柱体玻璃烧杯中，盛上水或其他透明液体，中间插入一根 细直铁丝，沿水平方向观看，会发现铁丝在液面处出现折断现象，这是光的折射现象形成的。 阅读上述材料，回答下列问题： （1）①若把铁丝插在____位置，无论沿水平方向从什么方向看，铁丝均无折断现象。 ②如图 1 所示的情景，与实际观察的情况相符的是（其中 O 为圆心）_________。 （2）利用上述现象，用毫米刻度尺、三角板、三根细直铁丝，可测液体折射率。 实验步骤是： ①用刻度尺测量找出直径 AB，并把刻度尺在刻度线的边缘与 AB 重合后固定并测出直 径 R(如图)。 ②将一根细铁丝竖直固定于 B 处，用三角板找出过圆心 O 的垂直 AB 的直线，交杯缘 于 C，把一根细铁丝竖直固定于 C 点。 sin 1 sin i r n = sin 0.6 1 sin 0.9 1.5 i r = = 1 sinn θ= 1 sinn θ=5 ③______________________________________。 ④______________________________________。 ⑤______________________________________。 完成上面的实验，填在相应的横线上。 （3）利用上面的测量值，推算出折射率 的表达式（要有推算过程）。 【答案与解析】 （1）①圆心 O 处 ②BC （2）③把另一根铁丝紧靠直尺 AB 边移动，使其折射像与 C 处、B 处的铁丝三者重合。 ④测出铁丝距 B(或 A)的距离。 ⑤求出折射率。 （3）由上面的实验步骤知 是铁丝在 P 时的像，PC 为入射光线， 、 为对应的入射角和折射角，如图 3 所示。 由折射定律得 ， 又 ， 所以折射率 . 例 3、在做测定玻璃折射率的实验时。（1）甲同学在纸上正确画出玻璃砖的界面 ab 前， 不慎碰了玻璃砖使它向 ab 方向平移了一些，如图（甲）所示，其后的操作都正确，但画光 路图时，将折射点确定在 ab 和 cd 上，则测出的 n 值将_____________。（2）乙同学为了避 免笔尖接触光学面，画出的 a'b'和 c'd'都比实际侧面向外侧平移了一些，如图（乙）所示， 以后的操作均正确，画光路图时将入射点和折线点都确定在 a'b'和 c'd'上，则测出的 n 值将 _____________。（3）丙同学在操作和作图时均无失误，但所用玻璃砖的两个界面明显不平 行，这时测出的 n 值将______________。 　　 【答案】（1）不变。（2）变小。（3）无影响。 【解析】（1）不变，此时玻璃砖的平移对测量结果没有影响。由图（甲）可看出折射角不变， 入射角相同，故测得的折射率将不变。 　　（2）变小。由图（乙）可看出，使入射点 O 向左移，折射点向右移，所画出的折射角 r'比实际折射角 r 偏大，由 知，测得的折射率偏小。 　　（3）无影响。同样可根据入射光线和出射光线确定玻璃内折射光线，从而确定入射角 和折射角，只要第二个界面不发生全反射就行了。不过，入射光线和出射光线不平行，如图 （丙）。 n P′ 1 θ 2 θ 1 2 sin sinn θ θ= 2 2sin 22 OB R BC R θ = = = 1 2 2 sin ( ) OP R PB PC R R PB θ −= = + − 2 22 ( ) 2( ) R R PBn R PB + −= − sin sin in r =6 　　 【总结升华】不要凭想象去选择答案，而是要通过作图进行分析，入射角、折射角改变了没 有，如果改变了，是变大了还是变小了，再根据折射定律公式从而得出正确的结论。 举一反三 【变式】在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，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所示，①、②和③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．则 甲同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)． 乙同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)． 丙同学测得的折射率与真实值相比 ________________________________________________________________________． 【答案】偏小；　不变；　可能偏大、可能偏小、可能不变。 【解析】用图①测定折射率时，玻璃中折射光线偏大了，所以折射角增大，折射率减小；用 图②测折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关；用图③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。 实验十九、用双缝干涉测光的波长 【实验原理】 　　如图所示，电灯发出的光，经过滤光片后变成单色光，再经过单缝 S 时发生衍射，这 时单缝 S 相当于一个单色光源，衍射光波同时达到双缝 S1 和 S2 之后，S1、S2 双缝相当于二 个相位完全一致的单色相干光源，透过 S1、S2 双缝的单色光波在屏上相遇并叠加，到 S1，S2 距离之差是波长整数倍的位置上，(如 P1：P1S2 一 P1S1 = λ。 P2：P2S2 一 P2S1=2λ)两列光叠 加后加强得到明条纹，在到 S1、S2 的距离之差为半波长的奇数倍的位置，两列光相遇后相 互抵消，出现暗条纹。 　　这样就在屏上得到了平行于双缝 S1、S2 的明暗相间的干涉条纹。相邻两条明条纹间的 距离 与入射光波长 λ，双缝 S1、S2 间距离 d 及双缝与屏的距离 L 有关，其关系为：x∆7 　　 只要测出 、d、L 即可测出波长 λ，若光源与单缝间不加滤光片，则光源所发出的各 种色光在屏上都分别发生叠加而出现明暗相间的条纹，但各种色光的波长不同，从而两相邻 明条纹间的距离就不同，但是各色光在屏上到与 S1、S2 等距离的位置 0 处均出现明条纹， 即明条纹在此重合。从而此处的条纹颜色为白色，但在其他位置上各色光的明条纹并不重合。 从而，显现出彩色条纹。 　　两条相邻明(暗)条纹间的距离 ，用测量头测出。 　　测量头由分划板、目镜、手轮等构成，如图所示。转动手轮，分划板会左、右移动。测 量时，应使分划板中心刻线对齐条纹的中心(如图所示)记下此时手轮上的读数 a1，转动手轮， 使分划板向一侧移动，当分划板中心刻线对齐另一条相邻的明条纹中心时，记下手轮上的刻 度数 a2，两次读数之差就是相邻两条明条纹间的距离，即 。 　　 很小，直接测量时相对误差较大，通常测出 n 条明条纹间的距离 ，再推算相邻两 条明(暗)条纹间的距离。 　　　　　　 实验器材放置的顺序： 　　　　 例 4、用双缝干涉测光的波长，实验中采用双缝干涉仪，它包括以下元件（ ） 　　A．白炽灯　 B．单缝 　C．光屏　 D．双缝 　 E．滤光片（其中双缝和光屏连在遮光筒上）． 　（1）把以上元件安装在光具座上时，正确的排列顺序是：________。 　（2）正确调节后，在屏上观察到红色的干涉条纹，用测量头测出 10 条红亮纹间的距离为 a；改用绿色滤光片，其他条件不变，用测量头测出 10 条绿亮纹间的距离为 b，则一定有 a ____b（填“大于”或“小于”） Lx d λ∆ = x∆ x∆ 1 2x a a∆ = − x∆ a 1 ax n ∆ = −8 （3）若在双缝干涉测光的波长的实验中，所用双缝间距 d=2 mm，双缝到屏的间距 L=86.4cm，手轮的初始读数为 =2.12 mm，转动手轮，分划板中心刻线移动到第 13 条线时 手轮读数 =5.54mm，求通过滤光片后的波长。 【答案】（1）AEBDC （2）大于（3） 【解析】（1）正确的排列顺序是：白炽灯、滤光片、单缝、双缝、光屏，即 AEBDC。 （2）根据双缝干涉条纹间距公式 ，可知波长越长，干涉条纹间距越大，红光的波 长大于绿光的波长，所以 a 大于 b。 （3）相邻两条明（暗）条纹间的距离 ， 又双缝干涉条纹间距公式 ， 代入数据解得通过滤光片后的波长为 。 【总结升华】理解实验的基本原理、知道实验器材的正确排列顺序、知道相关计算公式 和 、正确进行单位换算。 举一反三 【变式 1】利用双缝干涉测光的波长的实验中，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 卡尺读数也由图中所给出，则： （1）分划板在图中 A、B 位置时游标卡尺读数分别为 _____mm， _____ mm， 相邻两条纹间距 =________ mm； （2）波长的表达式 ________，（用 、L、d 表示）， 该单色光的波长 ________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） ， （3）变小 【解析】（1）A 位置游标卡尺的主尺读数为 11mm，游标读数为 0.1×1mm=0.1mm， 1a 2a 76.6 10 m−× Lx d λ∆ = 2 1 1 a ax n −∆ = − Lx d λ∆ = 3 3 2 1 7 2 2 10 (5.54 2.12) 10 6.6 10( 1) 86.4 10 (13 1) d a a m mL n λ − − − − − × × − ×= = = ×− × × − Lx d λ∆ = 2 1 1 a ax n −∆ = − Ax = Bx = x∆ λ = x∆ λ = d x L λ ∆= 76.0 10 m−×9 所以最终读数为 11.1mm． B 位置游标卡尺的主尺读数为 15mm，游标读数为 0.1×6mm=0.6mm， 所以最终读数为 15.6mm． 相邻两条纹间距 （2）根据双缝干涉条纹的间距公式 ，得波长的表达式 代入数据得， ． （3）根据双缝干涉条纹的间距公式 知，频率变高，波长变短， 则干涉条纹间距变小。 【变式 2】(2015 新课标 I 卷) 在双缝干涉实验中，分布用红色和绿色的激光照射同一双缝， 在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距 Δx1 与绿光的干涉条纹间距 Δx2 相比 Δx1______Δx2 （填“＞”“＜”或“＝”）。若实验中红光的波长为 630nm，双缝到屏幕的距离为 1m，测得第一 条到第 6 条亮条纹中心间的距离为 10.5nm，则双缝之间的距离为 mm。 【答案】（1）＞ 0.300 【解析】光的双缝干涉条纹间距 (λ 为光的波长，L 为屏与双缝之间距离，d 为双缝之间距离)，红光波长长 λ 红＞λ 绿 ，所以红光的双缝干涉条纹间距较大，即 Δx1 > Δx2 , 条纹间距根据数据可得 ，根据 可 得 ,代入数值得：d = 3.00×10-4m = 0.300mm . 【考点】实验三：用双缝干涉测光的波长 15.6 11.1 0.757 1 6 B Ax xx mm mm − −∆ = = =− Lx d λ∆ = d x L λ ∆= 76.0 10 mλ −= × Lx d λ∆ = Lx d ∆ = λ 210.5mm 2.1mm 2.1 10 m5x −∆ = = = × Lx d ∆ = λ Ld x = ∆ λ10 【巩固练习】 1、（2016 上海模拟）用单分子油膜法测出油酸分子（视为球形）的直径后，还需要下 列哪一个物理量就可以计算出阿伏伽德罗常数（ ） A. 油滴的体积 B. 油滴的质量 C. 油酸的摩尔体积 D. 油酸的摩尔质量 2、（2016 上海卷）在双缝干涉实验中，屏上出现了明暗相间的条纹，则（ ） A. 中间条纹间距较两侧更宽 B. 不同色光形成的条纹完全重合 C. 双缝间距离越大条纹间距离也越大 D. 遮住一条缝后屏上仍有明暗相间的条纹 3、在做"用油膜法估测分子大小"的实验中，用油酸酒精的浓度为每 104ml 溶液中有纯油` 酸 6mL，用注射器测得 1mL 上述溶液有 75 滴，把 1 滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳 定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油酸的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上， 其形状和尺寸如图所示，坐标中正方形方格的边长为 1cm，试求： （1）油酸膜的面积是多少 cm2。 （2）每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积。 （3）按以上实验数据估测出油酸分子直径。 4、（2015 江苏卷）人造树脂时常用的眼镜片材料，如图所示，光线射在一人造树脂立方 体上，经折射后，射在桌面上的 P 点，已知光线的入射角为 30°，OA=5cm，AB=20cm，BP=12cm， 求该人造树脂材料的折射率 n。 5、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，如图所示．然后，在白纸上竖直11 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． （1）为了测量折射率，应如何正确使用大头针 P3、P4 _______________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. （试在图中标出 P3、P4 的位置） （2）然后移去玻璃砖与大头针．试在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＝________. 6、如图实所示，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 ______________________________________ _____________________________________________________________． 7、学校开展研究性学习，某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体 折射率的仪器，如图所示，在一个圆盘上，过其圆心 O 作两条互相垂直的直径 BC、EF．在 半径 OA 上，垂直盘面插上两枚大头针 P1、P2 并保持 P1、P2 位置不变，每次测量时让圆盘 的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径 BC 相平，EF 作为界面的法线，如右 图所示。而后在图中右上方区域观察 P1、P2 的像，并在圆周上插上大头针 P3，使 P3 正好挡 住 P1、P2，同学们通过计算，预先在圆周 EC 部分刻好了折射 率的值，这样只要根据 P3 所插的位置，就可直接读出液体折 射率的值，则： 　（1）若∠AOF＝30°，OP3 与 OC 的夹角为 30°，则 P3 处12 所对应的折射率的值为________ 　（2）图中 P3、P4 两位置哪一处所对应的折射率值大? _________． （3）作 AO 的延长线交圆周于 K，K 处所对应的折射率的值应为_________． 8、如图所示为用某种透光物质制成的直角三棱镜 ABC，在垂直于 AC 面的直线 MN 上插两 枚大头针 P1、P2，在 AB 面的左侧透过棱镜观察大头针 P1、P2 的像， 调整视线方向，直到 P1 的像_________________，再在观察的这一侧 先后插上两枚大头针 P3、P4，使 P3_____________________， 使 P4__________________,记下 P3、P4 的位置.移去大头针和三棱镜，过 P3、 P4 作直线与 AB 面相交于 D，量出该直线与 AB 面的夹角为 45°； 则该透光物质的折射率 n 为_______________，并在图中画出正确 完整的光路图. 9、用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率，O 为玻璃砖界面的圆心，是入射光线 跟玻璃砖平面垂直，如图所示的四个图中 P1、P2、P3、和 P4 是四个学生实验插针的结果 （1）在这四个图中肯定把针插错了的是______. （2）在这四个图中可以比较准确地测出折射率的是_______，计算玻璃的折射率的公式是 _______________. 10、如图所示，在一盛满水的大玻璃缸下面放一能发出红光的小电珠，在水面上观察，可 以看到一圆形发光面，测出发光面的直径 D 及水的深度 h，则 （1）该红光在水中的折射率是多少？ （2）如果把小电珠换成能发射紫光的小电珠，圆形发光面的直径 D 将如何变化？13 11、在“用双缝干涉测光的波长”实验中（实验装置如图）： ①下列说法哪一个是错误的_______。（填选项前的字母） A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝 B．测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划中心刻线与该亮纹的中心对齐 C．为了减少测量误差，可用测微目镜测出 n 条亮纹间的距离 a，求出相邻两条亮纹 间距 ②测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图，其示数为_______mm。 12、（1）在“用双缝干涉测光的波长”实验中，装置如图 1 所示，③和④为两带狭缝光阑， 其中③为________ （填：“单缝”或“双缝”）光阑，它的作用是______________. （2）已知双缝到光屏之间的距离是 600mm，双缝之间的距离是 0.20mm，单缝到双缝之 间的距离是 100mm，某同学在用测量头测量时，先将测量头目镜中看到的分划板中心刻线 对准某条亮纹（记作第 1 条）的中心，这时手轮上的示数如右图 2 所示．然后他转动测量头， 使分划板中心刻线对准第 8 条亮纹的中心，这时手轮上的示数如右图 3 所示．则图 2 示数为 ________mm，条纹间距为________ mm． （3）以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离 ______ A．增大单缝和双缝之间的距离 B．增大双缝和光屏之间的距离 C．将红色滤光片改为绿色滤光片 D．增大双缝之间的距离 13、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1所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长。 （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。 x / ( 1)a n= −14 （2）本实验的步骤有： ①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； ②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； ③用米尺测量双缝到屏的距离； ④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②时还应注意___________________和___________________。 （3）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 2 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 3 中 手 轮 上 的 示 数 __________mm ， 求 得 相 邻 亮 纹 的 间 距 Δx 为 __________mm。 （4） 已知双缝间距 d 为 2.0×10 -4m，测得双缝到屏的距离 l 为 0.700m，由计算式 λ =________，求得所测红光波长为__________nm。 14、（2015 陕西联考）如图所示是用双缝干涉测光波波长的实验设备示意图，图中①是 光源，②是滤光片，③是单缝，④是双缝，⑤是光屏，下列操作能增大光屏上相邻两条亮纹 之间距离的是（ ） A. 增大③和④之间的距离 B. 增大④和⑤之间的距离 C. 将绿色滤光片改成红色滤光片 D. 增大双缝之间的距离15 【答案与解析】 1、【答案】C 【解析】算出油分子体积，只要知道油的摩尔体积即可算出阿伏伽德罗常数，知道油的摩 尔量和密度可以求出其摩尔体积。C 正确，ABD 错。 故选 C。 2、【答案】D 【解析】根据 可知亮条纹之间的距离和暗条纹之间的距离相等，A 错；根据 可知亮条纹间距随波长的变化而变化，B 错；根据 可知，双缝间距离越 大条纹间距离越小，C 错；若把其中一缝挡住，出现单缝衍射现象，仍能出现明暗相间的条 纹，D 正确。 故选 D。 3、【答案】（1）由图形状 S=106cm 2（2） 每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积 （3）油酸分子直径 【解析】（1）由图形状，其中正方形方格 87 个，用补偿法近似处理，可补 19 个整小方格， 实际占小方格 87+19=106 个，那么油膜面积 S=106×1cm2=106cm2 （2）由 1mL 溶液中有 75 滴，1 滴溶液的体积 mL 又每 104mL 溶液中有纯油酸 6mL， mL 溶液中纯油酸的体积 （3）油酸分子直径 4、【答案】1.5 【解析】设折射角为 γ，由折射定律有 sin30°=nsinγ。由几何关系知 ， 且 ，代入数据解得 。 5、【答案】（1）（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 lx d λ∆ = lx d λ∆ = lx d λ∆ = 68 10V mL−= × 107.5 10d m−= × 1 75 1 75 6 4 16 75 8 1010V mL mL− × = = × 6 108 10 7.5 10106 Vd cm mS − −×= = = × sin PB OA OP −=γ 2 2( ) ( )OP PB OA AB= − + 449 ( 1.5)14n n= =或 1 2 sin sinn θ θ=16 让 P3 挡住 P1、P2 的像；再插上 P4，让它挡住 P2 及 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 6、【答案】 ，原因见解析。 【解析】由图可知，当光由空气进入玻璃时，入射角 θ1＝60°，折射角 θ2＝30°. 所以 . 当光由玻璃射入空气时，若 θ1≥C，则发生全反射，而 ，当针插在 P1′P2′时，入射角 θ1＝60°＞C，已发生全反射． 7、【答案】（1）1.73（2）P4（3）1。 【解析】（1）若 OP3 与 OC 的夹角为 30°，即入射角为 60°，∠AOF＝30°，即折射角为 30°，根据折射定律，则 P3 处所对应的折射率的值为 ． （2）P4 处所对应的入射角较大，则所对应的折射率值大。 （3）作 AO 的延长线交圆周于 K，P1、P2 位置不变，从 KO 入射的光线不发生折射，即折 射率等于 1. 8、【答案】被 P2 的像挡住；挡住 P1、P2 的像；挡住 P1、P2 的像和 P3； ； 光路图见解析。 【解析】光路图如图，光线经过 BC 面反射后射向 AB 面， 由几何关系知入射角为 30°，又折射角为 45°， 所以 . 9、【答案】（1）A（2）D 【解析】（1）垂直射入半圆柱玻璃砖平面的光线，经玻璃砖折射后，折射光线不能与入 射光线平行（除过圆心的光线），A 选项错. （2）测量较准确的是图 D，因 B 图的入射光线经过圆心，出射光线没有发生折射，C 图 的入射光线离圆心太近，射到圆界面上时，入射角太小不易测量，会产生较大的误差.测量 1 2 sin sinn θ θ= 3 1.73n =  1 2 sin 3 1.73sinn θ θ= =  1 3sin 3C n = = sin 60 3 1.73sin30n = =   2 sin 45 2sin30n = =  sin sin in r =17 出入射角与折射角后，由折射定律求出折射率 . 10、【答案】（1）折射率 ；（2）会减小。 【解析】（1）光路图如图所示 “在水面上观察，可以看到一圆形发光面”，说明发生了全反射， 而 ，所以折射率 . （2）如果将红光换成紫光，则折射率将增大，临界角 C 减小，因此水面上的圆形发光面 会减小，即 D 会减小。 11、【答案】（1）①A ②1.970 【解析】①调节光源高度时，不能放上单缝和双缝，不然不会得到沿遮光筒轴线的光束。 ②手轮的读数为 1.5mm+0.01mm×47.0=1.970mm. 12、【答案】（1）单缝 获得线光源 （2）0.642 1.890 （3）B 【解析】（1）在“用双缝干涉测光的波长”实验中，①是光源，②是滤光片，③是单缝．单 缝的作用是为了获取线光源． （2）图 2 螺旋测微器的固定刻度读数为 0.5mm，可动刻度读数为 0.01×14.2mm=0.142mm， 最终读数为 0.642mm． 图 3 螺旋测微器的固定刻度读数为 13.5mm，可动刻度读数为 0.01×37.0=0.370mm，最终读 数为 13.870mm．条纹间距 mm． （3）根据 知，增大单缝和双缝的距离，条纹间距不变，d 增大，条纹间距变小； L 增大，条纹间距增大；将红色滤光片改为绿色滤光片，波长变小，条纹间距变小．ACD 错误，故 B 正确． 13、【答案】（1）②滤光片 E、③单缝 D、④双缝 B．（2）还应注意使单缝和双缝间距 5cm~10cm 和使单缝与双缝相互平行；（3）13.870 2.310；（4） ，6.6×10 2 nm。 sin sin in r = 2 24D hn D += 2 2 2sin ( )2 D C D h = + 1sinC n = 2 24D hn D += 13.870 0.642 1.8908 1x −∆ = −  Lx d λ∆ = d xl λ = ∆18 【解析】（1）②滤光片 E、③单缝 D、④双缝 B． （2）还应注意使单缝和双缝间距 5cm~10cm 和使单缝与双缝相互平行 （3）由图 3 读出 13.50+0.370=13.870 mm，由图 2 读出 2.00+0.320=2.320 mm， 则相邻亮纹的间距 （4）由 得 ， 所测红光波长为 14、【答案】BC 【解析】光屏上相邻两条亮纹之间的距离 ，④和⑤之间的距离等于 l，增大④和 ⑤之间的距离可增大相邻两条亮纹之间距离，B 正确；将绿色滤光片改成红色滤光片，增大 了入射光的波长，相邻两条亮纹之间距离增大，C 正确；增大双缝之间的距离 d，相邻两条 亮纹之间距离减小，D 错误；增大③和④之间的距离，不会改变相邻两条亮纹之间距离，A 错误。 13.870 2.320 2.3106 1x mm −∆ = =− lx d λ∆ = d xl λ = ∆ 4 3 7 22 10 2.31 10 6.6 10 6.6 100.700 d x m m nml λ − − − −×= ∆ = × × = × = × lx d ∆ = λ