3模块7 专题20 机械振动 热学和光学实验 复习效果自测-【备考最优解】2025年高考物理二轮专题复习教用word

1．(2024·山东日照市一模)如图甲所示，为“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置。 (1)实验前，应调节光具座上放置的各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上，保证单缝和双缝平行。若从目镜中看到干涉条纹太密，要想减少从目镜中观察到的条纹数量，下列做法可行的是________。 A．仅换用间距更小的双缝 B．仅将单缝向双缝靠近 C．仅将屏向靠近双缝的方向移动 D．仅将红色滤光片换成紫色滤光片 (2)转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮纹，读出手轮的读数为1.030 mm。继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮纹如图乙所示，读出手轮的读数为________mm。已知双缝间的宽度d＝0.3 mm，通过激光测距仪测量出双缝到投影屏间的距离L＝1.0 m，则该种色光的波长是________m。 解析：(1)根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ，从目镜中看到干涉条纹太密，要想减少从目镜中观察到的条纹数量，应增大双缝干涉条纹间距，仅换用间距更小的双缝，双缝干涉条纹间距增大，故A符合题意；仅将单缝向双缝靠近，双缝干涉条纹间距不变，故B不符合题意；仅将屏向靠近双缝的方向移动，双缝干涉条纹间距减小，故C不符合题意；仅将红色滤光片换成紫色滤光片，紫光的波长较小，双缝干涉条纹间距减小，故D不符合题意。 (2)手轮的读数x2＝14.5 mm＋3.0×0.01 mm＝14.530 mm。双缝干涉条纹间距Δx＝＝ mm＝1.5 mm，根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知，该种色光的波长λ＝Δx＝×10－3×1.5×10－3 m＝4.5×10－7 m。 答案：(1)A　(2)14.530　4.5×10－7 2.(2024·福建泉州市一模)一同学利用如图所示装置来测定当地的重力加速度。已知光滑圆弧凹槽ABC的半径为R，B为圆弧轨道最低点，A、C等高，θ很小。钢球的半径为r，当钢球经过圆弧轨道最低点B时，钢球的球心恰好经过光电门(图中未画出)。现将钢球从A点由静止释放，沿凹槽ABC自由往复运动，当光电门第一次被挡光时计数为“0”并开始计时，之后每挡光一次计数增加1，当计数为20时，计时为t。 (1)钢球往复运动的周期为________。 (2)钢球在圆弧轨道上的运动与单摆运动相似，根据“用单摆测量重力加速度”实验原理，可得当地的重力加速度的表达式为g＝________。 (3)由于在计数时误将“19”计为“20”，由此测得重力加速度值与真实值相比是________(选填“偏大”或“偏小”)。 解析：(1)根据题意可得t＝10T，解得钢球往复运动的周期T＝。 (2)根据题意可知，单摆的摆长L＝R－r，结合单摆周期公式有＝2π，结合上述解得g＝。 (3)由于计数失误使测量的周期偏小，根据上述可知，测得重力加速度值与真实值相比是偏大。 答案：(1)　(2)　(3)偏大 3．(2024·湖南卷，T12)在太空，物体完全失重，用天平无法测量质量。如图，某同学设计了一个动力学方法测量物体质量的实验方案，主要实验仪器包括：气垫导轨、滑块、轻弹簧、标准砝码、光电计时器和待测物体，主要步骤如下： (1)调平气垫导轨，将弹簧左端连接气垫导轨左端，右端连接滑块； (2)将滑块拉至离平衡位置20 cm处由静止释放，滑块第1次经过平衡位置处开始计时，第21次经过平衡位置时停止计时，由此测得弹簧振子的振动周期T； (3)将质量为m的砝码固定在滑块上，重复步骤(2)； (4)依次增加砝码质量m，测出对应的周期T，实验数据如下表所示，在图中绘制T2－m关系图线； m/kg T/s T2/s2 0.000 0.632 0.399 0.050 0.775 0.601 0.100 0.893 0.797 0.150 1.001 1.002 0.200 1.105 1.221 0.250 1.175 1.381 (5)由T2－m图像可知，弹簧振子振动周期的平方与砝码质量的关系是________(选填“线性的”或“非线性的”)； (6)取下砝码后，将待测物体固定在滑块上，测量周期并得到T2＝0.880 s2，则待测物体质量是________kg(保留3位有效数字)； (7)若换一个质量较小的滑块重做上述实验，所得T2－m图线与原图线相比将沿纵轴__________(选填“正方向”“负方向”或“不”)移动。 解析：(4)根据表格中的数据描点连线，如图。 (5)图线是一条倾斜的直线，说明弹簧振子振动周期的平方与砝码质量为线性关系。 (6)在图线上找到T2＝0.880 s2的点，对应横坐标为0.120 kg。 (7)已知弹簧振子的周期表达式为T＝2π，M是滑块和砝码的总质量，k是弹簧的劲度系数，M变小，则T变小，相较原来放相同质量砝码而言，周期变小，图线下移，即沿纵轴负方向移动。 答案：(4)图像见解析　(5)线性的　(6)0.120　(7)负方向 4．(2024·安徽黄山市二模)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，小物同学用体积为A的纯油酸配置成体积为B的油酸酒精溶液，用注射器取体积为C的油酸酒精溶液，再把它一滴一滴地全部滴入烧杯，滴数为N。 (1)此后实验操作的正确排序为：________(用字母符号表示)。 A．描绘油膜轮廓 B．取油酸酒精溶液 C．撒粉 D．滴油酸酒精溶液 (2)把1滴该溶液滴入浅盘里，稳定后测得油酸膜面积为S，估算出油酸分子的直径大小为________(用以上字母表示)。 (3)小物同学的计算结果明显偏大，其原因可能是________。 A．计算油膜面积时所有不足一格的方格全部按满格计数 B．痱子粉末太薄使油酸边界不清，导致油膜面积测量值偏大 C．未等痱子粉完全散开，就在玻璃片上描绘了油膜轮廓 D．用注射器测得1 mL溶液有N滴时数成了(N－1)滴 解析：(1)本实验中先把痱子粉均匀撒到水面上，再用注射器取一定的溶液，然后滴到水中，再盖上玻璃盖，用笔在玻璃上描出油酸的轮廓，把坐标纸铺在玻璃上，故顺序为CBDA。 (2)体积为C的油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V＝，一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V0＝，所以油酸分子的直径大小d＝＝。 (3)油膜面积测量值偏大，由上式可知d的测量值偏小，故A错误；痱子粉末太薄使油酸边界不清，导致油膜面积测量值偏大，d的测量值偏小，故B错误；未等痱子粉完全散开，就在玻璃片上描绘了油膜轮廓，导致油膜面积测量值偏小，d的测量值偏大，故C正确；求每滴的体积时，溶液有N滴时数成了(N－1)滴，则体积偏大，d的测量值偏大，故D正确。 答案：(1)CBDA　(2)　(3)CD 5．(2024·安徽合肥市一模)某实验小组探究一定质量的空气做等温变化的规律，实验装置如图甲所示。用圆柱状活塞将一定质量的空气封闭于无刻度的注射器筒内，封闭空气压强由压强传感器测出。 (1)关于该实验，下列说法正确的是________。 A．注射器必须水平放置 B．注射器内部的横截面积不需要测量 C．固定在注射器上的刻度尺可以不标注单位 (2)该小组分别在室内外进行了实验(室内温度高于室外温度)，作出的p－图像如图乙所示，则在室内的图像是________(选填“①”或“②”)。实验时需要__________(选填“缓慢”或“快速”)推动活塞。 解析：(1)注射器不必保持水平放置，气体压强由传感器直接读出，实验时注射器如何放置对实验结果没有影响，故A错误；实验中要探究的是压强和体积之间的比例关系，注射器筒是圆柱形，横截面积不变，不需要测量气体体积，所以注射器内部的横截面积没必要测量，故B正确；注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，便于等量地改变体积，可以不标注单位，故C正确。 (2)气体压强与气体的温度有关，一定量的气体，在相同体积下，温度越高，压强越大，故图像①是在温度稍高的室内测量获得的。空气柱的体积变化不能太快，要缓慢移动注射器保证气体温度不变。 答案：(1)BC　(2)①　缓慢 6．(2024·天津南开区质检)某实验小组用插针法测量玻璃的折射率。 (1)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，如图甲所示。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，并依次插上大头针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 (2)为了减小实验误差，实验时应注意的是________。 A．入射角应尽量小些 B．玻璃砖的宽度应小一些 C．大头针P1、P2之间的距离及大头针P3、P4之间的距离应适当大些 (3)甲同学在画界面时，不小心将两界面aa′、bb′间距画得比玻璃砖宽度大些，如图乙所示，则他测得的折射率与真实值相比________(选填“偏大”“偏小”“不变”或“无法确定”)。 (4)乙同学在完成光路图以后，以入射点O为圆心，适当长度为半径画圆，分别交入射光线P1P2于A点，交入射点O与出射点O′连线的延长线于C点。过A点、C点作法线NN′的垂线AB、CD，垂足为B点、D点，如图丙所示。用刻度尺量得AB＝8.50 cm，CD＝5.00 cm，由此可得出该玻璃的折射率n＝________。 解析：(1)实验中，在插P3时，应使P3同时挡住P1、P2的像；在插P4时，应使P4同时挡住P3和P1、P2的像。 (2)为了减小实验误差，入射角应尽量大些，玻璃砖的宽度也宜大一些，大头针应垂直插在纸面上，且应使大头针P1、P2之间的距离及大头针P3、P4之间的距离适当大些。 (3)作出实际光路图，如图所示， 由图可知，入射角不变，但是折射角变大，根据折射定律可知，所测折射率偏小。 (4)根据题意，由题图丙和折射定律有n＝＝，又有OA＝OC，则有n＝＝＝1.7。 答案：(1)C　(2)C　(3)偏小　(4)1.7 7．(2024·湖南九校联盟联考)某同学用半圆形玻璃砖测定玻璃的折射率(如图所示)。 (1)在固定的平铺的白纸上画一条直线MON，取O点为入射点并作过O点的法线；画出线段EO作为入射光线，在EO上垂直于纸面插上两根大头针P1、P2；放上半圆形玻璃砖(图中实线部分)，使玻璃砖的直线边界与MN重合、底面圆心与O点重合，并记录半圆边界；在玻璃砖曲线边界一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，在这一侧插上大头针P3，使P3挡住________(选填“P1、P2”或“P1、P2的像”)。 (2)移去玻璃砖，画出半圆边界，连接OP3交半圆边界于B点，作入射光线的延长线交半圆边界于A点；再过A、B点作法线的垂线，垂足分别为 C、D点。设 AC 的长度为l1，CO的长度为l2，BD的长度为l3，DO的长度为l4，则玻璃砖的折射率的最简表达式为n＝________(用l1、l2、l3或l4表示)。 (3)该同学在实验过程中，玻璃砖位置没有移动，仅仅是画半圆时半径偏大，由此测得玻璃砖的折射率将________(选填“偏大”“偏小”“不变”或“无法确定”)。 解析：(1)在半圆边界一侧透过玻璃砖观察到的是P1、P2的像，故应使P3挡住P1、P2的像。 (2)光线的入射角和折射角的正弦值分别为sin θ1＝，sin θ2＝，根据光的折射定律可知玻璃砖的折射率n＝＝＝。 (3)若玻璃砖位置没有移动，仅仅是画半圆时半径偏大，分析可知光线的入射角和折射角都不变，由此测得玻璃砖的折射率将不变。 答案：(1)P1、P2的像　(2)　(3)不变 8．(2024·广东卷，T11)下列是《普通高中物理课程标准》中列出的三个必做实验的部分步骤，请完成实验操作和计算。 (1)图甲是“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验装置示意图。图中木板右端垫高的目的是________。图乙是实验得到纸带的一部分，每相邻两计数点间有四个点未画出。相邻计数点的间距已在图中给出。打点计时器电源频率为50 Hz，则小车的加速度大小为________m/s2(结果保留3位有效数字)。 (2)在“长度的测量及其测量工具的选用”实验中，某同学用50分度的游标卡尺测量一例柱体的长度，示数如图丙所示，图丁为局部放大图，读数为________cm。 (3)在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验调节过程中，在光具座上安装光源、遮光筒和光屏。遮光筒不可调节。打开并调节________，使光束沿遮光筒的轴线把光屏照亮。取下光屏，装上单缝、双缝和测量头。调节测量头，并缓慢调节单缝的角度直到目镜中观察到________。 解析：(1)木板右端抬高的目的是平衡摩擦力；小车的加速度大小a＝ m/s2≈2.86 m/s2。 (2)游标卡尺读数为4.1 cm＋4×0.02 mm＝4.108 cm。 (3)在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验调节过程中，在光具座上安装光源、遮光筒和光屏，遮光筒不可调节，打开并调节光源，使光束沿遮光筒的轴线把光屏照亮，取下光屏，装上单缝、双缝和测量头，调节测量头，并缓慢调节单缝的角度直到目镜中观察到干涉条纹。 答案：(1)平衡摩擦力　2.86　(2)4.108 (3)光源　干涉条纹 学科网（北京）股份有限公司 $