1、实验题专项练5热学、振动和波动光学授课提示：对应学生用书第186页1某同学在实验室用油膜法测油酸分子直径，实验主要步骤如下：向体积V油6 mL的油酸中加酒精，直至总量达到V总104 mL；用注射器吸取中油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入n75滴时，测得其体积恰好是V01 mL；先往浅盘里倒入2 cm深的水，然后将痱子粉均匀地撒在水面上；用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的形状；将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所示，数出轮廓范围内小方格的个数N，小方格的边长为L1 cm。根据以上信息，回答下列问
2、题：(1)一滴油酸酒精溶液中含有油酸的体积为_ m3；油膜面积为_ m2；油酸分子直径为_ m。(以上结果均保留一位有效数字)(2)若滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足1 mL，则最终的测量结果将偏_(选填“大”或“小”)。解析：(1)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V mL8106 mL81012 m3。油膜的面积S1241 cm2124 cm21102 m2。油酸分子的直径d m81010 m。(2)若滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足1 mL，则代入计算的纯油酸的体积偏大，可知测量值偏大。答案：(1)81012110281010(2)大2.某同学想在家做“用单摆测量重力加速度”的实验，但没
3、有合适的摆球，他找来一块体积约为3 cm3、外形不规则的金属块代替摆球，用细线将金属块系好并悬挂于O点，金属块与细线结点为M，如图所示。(1)拉开金属块，由静止释放，当它摆到_(选填“最高点”或“最低点”)开始计时，若金属块完成n次全振动，所用的时间为t，则摆动周期T_；(2)该同学用OM的长度作为摆长，多次改变摆长记录多组L、T值。若用公式法计算出各组的重力加速度，再取平均值，那么得到的重力加速度与真实值相比_(选填“偏大”或“偏小”)；(3)为此他想改用图像法，以周期的平方T2为纵坐标，OM的长度L为横坐标，作出T2L图像。如果其他操作都无误，则他作出的图像可能是图中的_(选填“a”“b”
4、或“c”)；然后根据图像的斜率k，就可测出该地的重力加速度g_。解析：(1)拉开金属块，由静止释放，当它摆到最低点开始计时；若金属块完成n次全振动所用的时间为t，则摆动周期T。(2)根据单摆周期公式T2 可得g。由于摆绳的长度OM作为摆长，所用摆长小于真实的摆长，所以g值偏小。(3)单摆的摆长等于金属块的重心到悬点的距离，即为摆线长L与金属块的重心到金属块与细线连接处的距离r之和，根据单摆的周期公式得T2可得T2由数学知识可知：对应的图像应为b，其斜率k故可得g答案：(1)最低点(2)偏小(3)b3.如图甲所示，在测量玻璃折射率的实验中，两位同学先在白纸上放好截面是正三角形ABC的三棱镜，并确
5、定AB和AC界面的位置。然后在棱镜的左侧画出一条直线，并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2，再从棱镜的右侧观察P1和P2的像。(1)此后正确的操作步骤是_。A插上大头针P3，使P3挡住P2的像B插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像C插上大头针P4，使P4挡住P3的像D插上大头针P4，使P4挡住P1、P2的像和P3(2)正确完成上述操作后，在纸上标出大头针P3、P4的位置(图中已标出)。为测量该种玻璃的折射率，两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路和若干条辅助线，如图乙、丙所示。能够仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图_(选填“乙”或“丙”)，所测玻璃折射率的表达式n_(用
6、代表线段长度的字母ED、FG表示)。解析：(1)由于在插P3、P4时，是通过棱镜观察P1和P2的像，则此后正确的操作步骤是：插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像；插上大头针P4，使P4挡住P1、P2的像和P3，B、D正确。(2)设入射角为，折射角为，辅助圆半径为R，根据折射定律有n。根据几何关系，在图乙中有sin 、sin ；在图丙中有sin ，sin ，可知能够仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图丙，折射率n。答案：(1)BD(2)丙4在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中：(1)某同学先将光源靠近遮光筒的双缝端并等高放置，然后在筒的另外一侧观察，发现筒的上壁照得很亮，此时
7、他应将遮光筒的观察端向_(选填“上”或“下”)调节。(2)某次测量如图所示，则读数为_mm。(3)几位同学实验时，有的用距离为0.1 mm的双缝，有的用距离为0.2 mm的双缝；同时他们还分别用红、紫两种不同颜色的滤光片遮住光源进行了观察，如图选自他们的观察记录，其中正确反映实验结果的是_。(已知红光波长大于紫光的波长)解析：(1)发现筒的上壁照得很亮说明光线向上，即观察端偏下，所以应将观察端向上调节。(2)螺旋测微器的固定刻度为5 mm，可动刻度为0.70.01 mm0.007 mm，所以最终读数为5 mm0.007 mm5.007 mm。(3)根据x可知，当红光分别通过距离为0.1 mm和
8、0.2 mm的双缝时，双缝间距离越大的条纹间的距离越小，故B正确；同理，当红光和紫光通过相同距离的双缝时，即在l、d相同情况下，波长越长的条纹间的距离越大，故D正确。答案：(1)上(2)5.007(3)BD5某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素。(1)他组装单摆时，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，如图所示。这样做的目的是_(填字母代号)。A保证摆动过程中摆长不变B可使周期测量得更加准确C需要改变摆长时便于调节D保证摆球在同一竖直平面内摆动(2)他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺从悬点量到摆球的最低端的长度L0.999 0 m，再
9、用游标卡尺测量摆球直径，结果如图所示，则该摆球的直径为_mm，单摆摆长为_m。(3)下列振动图像真实地描述了对摆长约为1 m的单摆进行周期测量的四种操作过程，图中横坐标原点表示计时开始，A、B、C均为30次全振动的图像，已知sin 50.087，sin 150.26，这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是_(填字母代号)。解析：(1)在“探究影响单摆周期的因素”实验中，要使单摆在摆动过程中摆长不变，而且摆长便于调节，故选项A、C正确，选项B、D错误。(2)摆球的直径d12 mm00.1 mm12.0 mm摆长lL0.999 0 m0.006 0 m0.993 0 m。(3)单摆振动的摆角5，当5时单摆振动的振幅Alsin 50.087 m8.7 cm，且为计时准确，在摆球摆至平衡位置时开始计时，故选项A正确，选项B、C、D错误。答案：(1)AC(2)12.00.993 0(3)A