解密20選修實(shí)驗(yàn)-2019年高考物理之高頻考點(diǎn)解密含解析

解密20送密實(shí)舲

導(dǎo)多布考丁

考綱要求

核心考點(diǎn)

用油膜法估測分子的大小要求會正確使用溫度計(jì)

實(shí)驗(yàn)一：探究單擺的運(yùn)動、用單擺測定重力加速度實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)二：測定玻璃的折射率

實(shí)驗(yàn)三：用雙縫干涉測光的波長

用油膜法估測分子的大小

止欣一心：探究單擺的運(yùn)動、用單擺測定重力加速度

選修頭臉＜

測定玻璃的折射率

［用雙縫干涉測光的波長

J解密考克爭

考克1用油睡履體制臺各直校的大小

//必備知立

1.原理：把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，使油酸在水面上形成單分子油膜，如果把油酸分子簡化

成球形，則油膜的厚度即為油酸分子的直徑，如圖所示。

,油酸分子

V

2.計(jì)算：如果測出油酸的體積為匕單分子油膜的面積為S,則油酸分子的直徑上下。

3.分子大小：除了一些有機(jī)物質(zhì)的大分子外，多數(shù)分子大小的數(shù)量級為104°m。

4.油膜法測分子直徑

（1）實(shí)驗(yàn)步驟

①在淺盤中倒入約2cm深的水，將琲子粉均勻撒在水面上。

②用注射器往小量筒中滴入1mL油酸酒精溶液，記下滴入的滴數(shù)〃，算出一滴油酸酒精溶液的體積均。

③將一滴油酸溶液滴在淺盤的液面上。

④待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將玻璃放在淺盤上，用水彩筆（或鋼筆）畫出油酸薄膜的形狀。

⑤將玻璃放在坐標(biāo)紙上，算出油酸薄膜的面積S；或者玻璃板上有直徑為1cm的方格，則也可通過數(shù)

方格數(shù)，算出油酸薄膜的面積S。

⑥根據(jù)已配好的油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積幾

V

⑦計(jì)算油酸薄膜的厚度d=-,即為油酸分子直徑的大小

（2）注意事項(xiàng)

①實(shí)驗(yàn)前，必須把所有的實(shí)驗(yàn)用具擦洗干凈，實(shí)驗(yàn)時(shí)吸取油酸、酒精和溶液的移液管要分別專用，不

能混用，否則會增大誤差，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

②待測油酸面擴(kuò)散后又收縮，要在穩(wěn)定后再畫輪廓，擴(kuò)散后又收縮有兩個(gè)原因：一是水面受油酸液滴

的沖擊凹陷后又恢復(fù)；二是酒精揮發(fā)后液面收縮。

③本實(shí)驗(yàn)只要求估算分子大小，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)量級符合要求即可。

1

④那子粉不宜撒得過厚，油酸酒精溶液的濃度以小于二為宜.

1UUU

⑤向水面滴油酸酒精溶液時(shí)，應(yīng)靠近水面，不能離水面太高，否則油膜難以形成。

5.數(shù)據(jù)處理

計(jì)算方法：

（1）一滴油酸溶液的平均體積

行_A精油酸溶液的體積

r---------------------------------

N

（2）一滴油酸溶液中含純油酸的體積

（體積比=粵鬻鬻

仁7X油酸溶液的體積比。)

溶液的體積

2

（3）油膜的面積S=〃xlcmo（〃為有效格數(shù)，小方格的邊長為1cm）

V,

（4）分子直徑占下。（代入數(shù)據(jù)時(shí)注意單位的統(tǒng)一）

6.幾點(diǎn)說明

（1）酒精油酸溶液配制后長時(shí)間放置，溶液的濃度容易改變，會給實(shí)驗(yàn)帶來較大誤差。

（2）利用小格子數(shù)計(jì)算輪廓面積時(shí)，輪廓的不規(guī)則性容易帶來計(jì)算誤差。為減小誤差，不足半個(gè)格子

的舍去，多于半個(gè)格子的算一個(gè)。方格邊長的單位越小，計(jì)算出的面積越精確。

（3）測量量筒內(nèi)溶液增加1mL的滴數(shù)時(shí)，體積觀測不準(zhǔn)確會帶來很大誤差，注意正確的讀取體積的

方法，應(yīng)選用內(nèi)徑小的量筒。

（4）油膜形狀的畫線不準(zhǔn)會帶來誤差。

在用油膜法估測分子的大小的實(shí)驗(yàn)中，具體操作如下：

①取油酸1.0mL注入250mL的容量瓶內(nèi)，然后向瓶中加入酒精，直到液面達(dá)到250mL的刻度為

止，搖動瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液；

②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，記錄滴入的滴數(shù)直到量筒達(dá)到1.0mL為止，恰好共滴了

100滴;

③在邊長約40cm的淺水盤內(nèi)注入約2cm深的水，將細(xì)石膏粉均勻地撒在水面上，再用滴管吸取油

酸酒精溶液，輕輕地向水面滴一滴溶液，酒精揮發(fā)后，油酸在水面上盡可能地散開，形成一層油膜，膜上

沒有石膏粉，可以清楚地看出油膜輪廓；

④待油膜形狀穩(wěn)定后，將事先準(zhǔn)備好的玻璃板放在淺盤上，在玻璃板上繪出油膜的形狀；

⑤將畫有油膜形狀的玻璃板放在邊長為1.0cm的方格紙上，算出完整的方格有67個(gè)，大于半格的有14

個(gè)，小于半格的有19個(gè)。

利用上述具體操作中的有關(guān)數(shù)據(jù)可知一滴油酸酒精溶液含純油酸為m3,油膜面積為

nJ,求得的油膜分子直徑為m。（結(jié)果全部取2位有效數(shù)字）

【參考答案】4x10-"8.k「04.塊1節(jié)

【試題解析】油酸酒精溶液的濃度為二一，一滴溶液的體積為」一mL,則一滴油酸酒精溶液含純油

250100

V-......x-----xlOm'=4xl0^tn'?2，八-32

酸為250100:油膜的面積S=（6'+14）xlxlxl°m=8.1x10-m.

V3

d=—=4.9x107m

油膜分子直徑為S。

芻圾解秣動

1.（2018?山東省濟(jì)寧市）在“油膜法估測油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中,將6mL的油酸溶于酒精，制成104mL

的油酸酒精溶液，測量1mL的油酸酒精溶液有75滴?，F(xiàn)取一滴該油酸酒精溶液在水面上形成油膜，油

膜的面積是Llxl0”m1

（1）按以上數(shù)據(jù)，可估算出油酸分子的直徑為mo（結(jié)果保留1位有效數(shù)字）

（2）某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中，計(jì)算出的分子直徑明顯偏大，可能是由于。

A.油酸分子未完全散開

B.油酸中含有大量酒精

C.計(jì)算油膜面積時(shí)，舍去了所有不足一格的方格

D.求每滴油酸酒精溶液的體積時(shí)，1mL的溶液滴數(shù)75錯(cuò)計(jì)成了76

【答案】（1）7乂1（尸°（2）AC

【解析】（D每滴酒精油酸溶液中含有純油酸的體積：/==一mL=8xl（）YmL=8x10"n?.

10x75

ITOy1n-1*

把油酸分子看成球形，且不考慮分子間的空隙，因此其直徑為：^=-=f-^-rm=7.3xlO-lom,

S1.1x10-

則保留一位有效數(shù)字后，d=7xl0T°m；

（2）在實(shí)險(xiǎn)中，計(jì)算出的分子直徑明顯偏大，可能是由于油酸分子未完全散開造成的，也可能是計(jì)算

面積時(shí)格數(shù)數(shù)得偏小，不足一格得方格舍棄得太多；1mL的溶滿滴數(shù)75錯(cuò)計(jì)成了76,可能導(dǎo)致計(jì)算出

得分子直徑偏小。故AC說法正確。

2.（2018?山東省濟(jì)南第一中學(xué)）利用“單分子油膜法估測分子直徑''實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了構(gòu)建分子模型的物理思想，

也體現(xiàn)了通過對宏觀量的測量來實(shí)現(xiàn)對微觀量的間接測量方法。某同學(xué)在做“用單分子油膜法估測分子

大小”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，油酸酒精溶液的濃度為每1000mL溶液中有純油酸0.1mL,用注射器測得1mL上述

溶液有50滴，把一滴該溶液滴入盛水的表面撒有排子粉的淺盤里，待水面穩(wěn)定后，測得油酸膜的近似

輪廓如圖所示，圖中正方形小方格的邊長為1cm,求：（計(jì)算結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）

（1）油酸膜的面積是m2；

（2）根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估測出油酸分子的直徑是加。

【答案】（1）4.0x10-3（2）5.0x10-10

【解析】（D由于每格邊長為1cm,則每一格就是1cm：,估算油膜面積以超過半格以一格計(jì)算，小于

半格就舍去的原則，估算出40格，則油酸蒲膜面積為：S=40cm：=4.0x10-3

（2）1滴酒精油酸溶液中含油酸的體積：尸=±xdmL=2xlO"m3；由于分子是單分子緊密排

501000

T720x1

列的，因此分子直徑為：'工m=5.0x10--。

S4.0x10'

考點(diǎn)2用單股制貢變力加速衰

工處備和例

1.實(shí)驗(yàn)原理

當(dāng)偏角很小時(shí)，單擺做簡諧運(yùn)動，其運(yùn)動周期為7=2兀,它與偏角的大小及擺球的質(zhì)量無關(guān)，由

此得到g=^。因此，只要測出擺長/和振動周期7,就可以求出當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭的值。

2.實(shí)驗(yàn)器材

帶有鐵夾的鐵架臺、中心有小孔的金屬小球，不易伸長的細(xì)線（約1米）、秒表、毫米刻度尺和游標(biāo)

卡尺。

3.實(shí)驗(yàn)步驟

（1）讓細(xì)線的一端穿過金屬小球的小孔，然后打一個(gè)比小孔大一些的線結(jié)，做成單擺。

（2）把細(xì)線的上端用鐵夾固定在鐵架臺上，把鐵架臺放在實(shí)驗(yàn)桌邊，使鐵夾伸到桌面以外，讓擺球自

然下垂，在單擺平衡位置處作上標(biāo)記，如實(shí)驗(yàn)原理圖。

（3）用毫米刻度尺量出擺線長度乙用游標(biāo)卡尺測出擺球的直徑，即得出金屬小球半徑r,計(jì)算出擺長

l=l'+r.

（4）把單擺從平衡位置處拉開一個(gè)很小的角度（不超過5。），然后放開金屬小球，讓金屬小球擺動，

待擺動平穩(wěn)后測出單擺完成30~50次全振動所用的時(shí)間f,計(jì)算出金屬小球完成一次全振動所用時(shí)間，這個(gè)

時(shí)間就是單擺的振動周期，即7=工（N為全振動的次數(shù)），反復(fù)測3次，再算出周期f=4。

N3

（5）根據(jù)單擺振動周期公式T=2兀?計(jì)算當(dāng)?shù)刂亓铀俣?=等。

（6）改變擺長，重做幾次實(shí)驗(yàn)，計(jì)算出每次實(shí)驗(yàn)的重力加速度值，求出它們的平均值，該平均值即為

當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎怠?/p>

（7）將測得的重力加速度值與當(dāng)?shù)刂亓铀俣戎迪啾容^，分析產(chǎn)生誤差的可能原因.

4.注意事項(xiàng)

（1）構(gòu)成單擺的條件：細(xì)線的質(zhì)量要小、彈性要小，選用體積小、密度大的小球，擺角不超過5。。

（2）要使擺球在同一豎直面內(nèi)擺動，不能形成圓錐擺，方法是將擺球拉到一定位置后由靜止釋放。

（3）測周期的方法：①要從擺球過平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí)-因?yàn)榇颂幩俣却蟆⒂?jì)時(shí)誤差小，而最高點(diǎn)速

度小、計(jì)時(shí)誤差大。

②要測多次全振動的時(shí)間來計(jì)算周期；如在擺球過平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí)，且在數(shù)"零''的同時(shí)按下秒表，

以后每當(dāng)擺球從同一方向通過最低位置時(shí)計(jì)數(shù)1次。

（4）本實(shí)驗(yàn)可以采用圖象法來處理數(shù)據(jù)。即用縱軸表示擺長I,用橫軸表示將實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)在坐

標(biāo)平面上標(biāo)出，應(yīng)該得到一條傾斜直線，直線的斜率&=3。這是在眾多的實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常采用的科學(xué)處理數(shù)

47r

據(jù)的重要辦法。

5.數(shù)據(jù)處理

處理數(shù)據(jù)有兩種方法：（1）公式法：測出30次或50次全振動的時(shí)間3利用7=上求出周期；不改

變擺長，反復(fù)測量三次，算出三次測得的周期的平均值7，然后代入公式求重力加速度。

T~

（2）圖象法：由單擺周期公式不難推出：/=告〃，因此，分別測出一系列擺長/對應(yīng)的周期T,作

的圖象，圖象應(yīng)是一條通過原點(diǎn)的直線，求出圖線的斜率，即可求得重力加速度值。

6.誤差分析

（1）系統(tǒng)誤差的主要來源：懸點(diǎn)不固定，球、線不符合要求，振動是圓錐擺而不是在同一豎直平面內(nèi)

的振動等。

（2）偶然誤差主要來自時(shí)間的測量上，因此，要從擺球通過平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí)，不能多計(jì)或漏計(jì)振

動次數(shù)。

亍東例

單擺測定重力加速度的實(shí)驗(yàn)中：

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)用20分度的游標(biāo)卡尺測量擺球直徑，示數(shù)如圖甲所示，該擺球的直徑內(nèi)mm。

（2）懸點(diǎn)到小球底部的長度4），示數(shù)如圖乙所示，10=—cm。

（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)用拉力傳感器測得擺線的拉力F隨時(shí)間，變化的圖象如圖丙所示，然后使單擺保持靜止，

得到如圖丁所示的F-t圖象。那么：

①重力加速度的表達(dá)式8=—（用題目中的物理量&lo、fo表示）。

②設(shè)擺球在最低點(diǎn)時(shí)昂=0,已測得當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間,單擺的周期用T表示，那么測得此單擺擺動

時(shí)的機(jī)械能E的表達(dá)式是一。

c（巴-鳥總尸D

丙T

【參考答案】(1)11.70(2)100.25(3)①?！埃疽弧?②BD

2

4r0

【試題解析】(1)由甲圖可知，主尺上的讀數(shù)是11mm,游標(biāo)尺上第14個(gè)刻度與主尺對齊，所以游

標(biāo)尺上的或數(shù)為14x0.05mm=0.70mm,所以該球球的直空411.70mm*

(2)由乙國可知，.懸點(diǎn)到小球底部的長堂3100.25cm。

(3)平皆住呈.處拉力最大，最大位多處費(fèi)力最小,從莖毛占未出顯孝的周期為4M單擺擺長Z=/o+d；2,

第濠周期公式”2;［『程，重力加速度郃上二1^，

qg%,：

(4)由丁國可知，F(xiàn)i=ms，單擺在最長點(diǎn)E寸尸1咫=竺二，根據(jù)同期公式變形得淳長上寫二，最低點(diǎn)

R4獷

的機(jī)萩能E=-mv',翳得上=芭二月法一，所以B正硝：弟搓在最高點(diǎn)時(shí)Fi=mgcQS0,最高點(diǎn)的機(jī)械能

287r

E=mgl(l-cos0)f弗得去空，所以D正期.

名砥蹤林為

1.(2018?四川省廣安市)某同學(xué)做“用單擺測定重力加速度'’的實(shí)驗(yàn)，已知單擺在擺動過程中的擺角小于

5。；在測量單擺的周期時(shí)，從單擺運(yùn)動到最低點(diǎn)開始計(jì)時(shí)且記為/,到第〃次經(jīng)過最低點(diǎn)所用的時(shí)間為f；

在測量單擺的擺長時(shí)，現(xiàn)用毫米刻度尺測得懸掛后的擺線長(從懸點(diǎn)到擺球的最上端)為L,再用游標(biāo)

卡尺測得擺球的直徑為小

(1)該單擺在擺動過程中的周期為T=；

(2)請你幫助該同學(xué)寫出求重力加速度的一般表達(dá)式g=(用題中所給的物理量的符號表示)；

(3)該同學(xué)用游標(biāo)卡尺測量小球的直徑，如圖甲所示，讀數(shù)是cm；

(4)為了提高實(shí)驗(yàn)精度，該同學(xué)采用的措施是：在實(shí)驗(yàn)中改變幾次擺長,并測出相應(yīng)的周期T,從而得

出多組對應(yīng)的7與/的數(shù)據(jù)，以〃為縱坐標(biāo)，/為橫坐標(biāo)得到如圖乙所示的圖線為一條傾斜直線,

并求得該直線的斜率為k,則

r/-

①重力加速度g=（用/表示）；

②圖中直線并沒有坐標(biāo)原點(diǎn)，而是與縱軸的正半軸相交于一點(diǎn)，則實(shí)驗(yàn)過程中可能存在的失誤是

2/4九一

【答案】（1）/一（2）t（3）2.07（4）—計(jì)算擺長時(shí)漏加小球半徑

n-\k

【解析】（D由題，從單擺運(yùn)動到最低點(diǎn)開始計(jì)時(shí)且記數(shù)為1,到第〃次經(jīng)過最低點(diǎn)所用的時(shí)間內(nèi)為

則單擺全振動的次數(shù)為N=乂■，周期T=工=二。

2n?-1

（2）單擺的長度為/=￡+1,由單擺的周期公式丁=2HJ^,得名=-------h—

（3）由圖示流標(biāo)卡尺主尺可知，游標(biāo)卡尺所示為：20mm-8x0.7mni=207mm=2.07cm；

（4）根據(jù)周期公式TnZng,此公式變形得到了:=苦7,以/為橫坐標(biāo)、為縱坐標(biāo)所得到數(shù)據(jù)

連成直線，并求得該直線的斜率左=士二，即g=之二。若根據(jù)所得數(shù)據(jù)連成的直線的延長線沒過坐標(biāo)

gk

原點(diǎn)，而是與縱軸的正半軸相交于一點(diǎn)，則實(shí)臉過程中可能存在的失誤是擺長漏加小球半徑。

2.（2018?湖北省黃岡市）某同學(xué)利用單擺測量重力加速度。

（1）他組裝好單擺后在擺球自然懸垂的情況下，用毫米刻度尺從懸點(diǎn)量到擺球的最頂端的長度。=96.82

cm,再用螺旋測微器測量擺球直徑，結(jié)果如圖甲所示，則擺球直徑kcm；

(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，他利用如圖乙所示裝置記錄振動周期，在擺球運(yùn)動的最低點(diǎn)的左、右兩側(cè)分別放置一激

光光源與光敏電阻，光敏電阻與某自動記錄儀相連，該儀器顯示的光敏電阻阻值R隨時(shí)間f的變化

圖線如圖丙所示，則該單擺的振動周期為7=s；

(3)根據(jù)以上測量數(shù)據(jù)可得重力加速度g=(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)，如果該同學(xué)測得的g值

偏小，可能的原因是(填正確答案標(biāo)號)

A.擺線上端未牢固地系于懸點(diǎn)，振動中出現(xiàn)松動，使擺線長度增加了

B.計(jì)算擺長時(shí)用的是L=4+d

C.擺球擺動的振幅偏小

【答案】(1)2,3600(2)2.000(3)9.66A

【解析】(1)擺球直徑4=23.5mm+0.01mmx10.0=23.600mm=2.3600cm；

(2)單擺在一個(gè)周期內(nèi)兩次經(jīng)過平衡位遇，每次經(jīng)過平衡位置，單擺會擋住細(xì)激光束，從R-r圖線可知

周期為2.246-0.246=2.000s；

(3)擺長￡=96.82cm+：x2.3600cm=98.(X)cm,根據(jù)7=2兀后解得

型=上二百二"迎m『J=9.66m若擺線上端未牢固地系于懸點(diǎn)，振動中出現(xiàn)松動，

r2

使擺線長度增加了，則周期變大，根據(jù)@=聯(lián)可知，測得的g值偏小，選項(xiàng)A正確；計(jì)算擺長時(shí)用

的是￡=4-心則擺長測量值偏大，根據(jù)@=苧可知，測得的g值偏大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；擺球擺動的

振幅偏小不影響測量結(jié)果，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。

一-3例是玻璃的折射率

//袋備知能

i.實(shí)驗(yàn)原理

如實(shí)驗(yàn)原理圖甲所示，當(dāng)光線A01以一定的入射角仇穿過兩面平行的玻璃磚時(shí)，通過插針法找出與入

射光線AO1對應(yīng)的出射光線。28,從而求出折射光線。和折射角。2,再根據(jù)〃=包"或〃="算出玻

smaQN

璃的折射率。

2.實(shí)驗(yàn)器材

木板、白紙、玻璃磚、大頭針、圖釘、量角器、直尺、鉛筆。

3.實(shí)驗(yàn)步驟

(1)用圖釘把白紙固定在木板上。

(2)在白紙上畫一條直線并取上的一點(diǎn)。為入射點(diǎn)，作過。點(diǎn)的法線NM。

(3)畫出線段A。作為入射光線，并在A0上插上打、尸2兩根大頭針。

(4)在白紙上放上玻璃磚，使玻璃磚的一條長邊與直線ad對齊，并畫出另一條長邊的對齊線4/。

(5)眼睛在6〃的一側(cè)透過玻璃磚觀察兩個(gè)大頭針并調(diào)整視線方向，使外的像被尸2的像擋住，然后在

眼睛這一側(cè)插上大頭針打，使匕擋住修、巳的像，再插上R，使匕擋住P3和P、22的像。

(6)移去玻璃磚，拔去大頭針，由大頭針巴、A的針孔位置確定出射光線。'8及出射點(diǎn)。，，連接。、

0,得線段0。\

(7)用量角器測量入射角仇和折射角02,并查出其正弦值sin仇和sin%

(8)改變?nèi)肷浣牵貜?fù)實(shí)驗(yàn)，算出不同入射角時(shí)的包旦，并取平均值。

sin02

4.注意事項(xiàng)

(1)玻璃磚應(yīng)選厚度、寬度較大的。

(2)入射角不宜過大或過小，一把為15°~75°,

（3）用手拿玻璃磚時(shí)，手只能接觸玻璃磚的毛面或棱，不能觸摸光潔的光學(xué)面，嚴(yán)禁把玻璃磚當(dāng)尺子

畫玻璃磚的另一邊協(xié)

（4）實(shí)驗(yàn)過程中，玻璃磚在紙上的位置不可移動。

（5）大頭針應(yīng)豎直地插在白紙上，且玻璃磚每兩枚大頭針P與巳間、心與匕間的距離應(yīng)大一點(diǎn)，以

減小確定光路方向時(shí)造成的誤差。

5.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

（1）計(jì)算法：用量角器測量入射角仇和折射角02,并查出其正弦值sin仇和sin%算出不同入射角

cinf）

時(shí)的坐，并取平均值。

sin92

（2）作sin仇一sina圖象：改變不同的入射角仇，測出不同的折射角夕2，作sin仇一sina圖象，由

〃=電吟可知圖象應(yīng)為直線，如實(shí)驗(yàn)原理圖乙所示，其斜率為折射率。

sin夕2

（3）"單位圓"法確定sin仇、sin0^計(jì)算折射率九。

以入射點(diǎn)。為圓心，以一定的長度R為半徑畫圓，交入射光線04于E點(diǎn)，交折射光線0（7于F點(diǎn)，

singEH

n=----=―—；

過E作NM的垂線E4,過￡作汽乂的垂線EH、如實(shí)驗(yàn)原理圖丙所示，sin8：E'H\只要用刻度尺量

出￡從E行的長度就可以求出〃。

某同學(xué)利用“插針法”測定玻璃的折射率，所使用的玻璃磚兩面平行。正確操作后，作出的光路圖及測出

的相關(guān)角度如圖所示。

（1）此玻璃的折射率計(jì)算式為〃=（用圖中的仇、分表示）；

（2）如果有幾塊寬度大小不同的平行玻璃磚可供選擇，為了減小誤差，應(yīng)選用寬度（填“大”

或“小”）的玻璃磚來測量。

利用插針法可以測量半圓柱形玻璃磚的折射率。實(shí)驗(yàn)方法如下：在白紙上做一直線MN,并做出它的一

條垂線A8,將半圓柱形玻璃磚（底面的圓心為0）放在白紙上，它的直邊與直線對齊，在垂線4B上

插兩個(gè)大頭針?和Pi，然后在半圓柱形玻璃磚的右側(cè)插上適量的大頭針，可以確定光線外巳通過半圓柱形

玻璃磚后的光路，從而求出玻璃的折射率。實(shí)驗(yàn)室中提供的器材除了半圓柱形玻璃磚、木板和大頭針外,

還有量角器等;

（3）某學(xué)生用上述方法測量玻璃的折射率，在他畫出的垂線A8上豎直插上了打、P2兩枚大頭針，但

在半圓柱形玻璃磚右側(cè)的區(qū)域內(nèi)，不管眼睛放在何處，都無法透過半圓柱形玻璃磚同時(shí)看到尸］、P2的像，

原因是,他應(yīng)該采取的措施是;

（4）為了確定光線通過半圓柱形玻璃破后的光路，在玻璃磚的右側(cè)，最少應(yīng)插枚大頭針。

（5）請?jiān)诎雸A柱形玻璃磚的右側(cè)估計(jì)所插大頭針的可能位置，并用"x”表示，做出光路圖。為了計(jì)算

折射率，應(yīng)該測量的量（在光路圖上標(biāo)出），有：,計(jì)算折射率的公式

是O

【參考答案】（1）卑L（2）大（3）光線PP2垂直于界面進(jìn)入半圓柱形玻璃磚后，到達(dá)圓弧面

COS夕2

上的入射角大于臨界角，發(fā)生全反射現(xiàn)象，光不能從圓邨面折射出來；向上移動半圓柱形玻璃磚，使到達(dá)

圓弧面上光線的入射角小于臨界角（4）1枚（5）光路圖如圖，光在圓弧面上D點(diǎn)發(fā)生折射，法線為

8直線，測出入射角，和折射角折射率"=立

【試題解析】（1）由圖得到，光線在玻璃磚上表面上入射角為1=90。-&，折射角為，=90。-夕2,根據(jù)折

sn_sin(90。―幻8sg

射定律得，行sin8：sin(90c-ft)8s8：

（2）在寬度大小不同的平行玻璃磚可供選擇時(shí)，玻璃磚寬度較大時(shí)，引起的角度誤差較小。

（3）不管眼睛放在何處，都無法透過半圓柱形玻璃磚同時(shí)看到丹、巳的像，原因是沒有光線射出，則

一定是先絞尸垂克于界面進(jìn)入半囪柱形改璃傳后，婆:這3：抽面上靜入射角大于臨界角，發(fā)生全反射現(xiàn)象,

光不能從回孤而折射出來.

（4）因?yàn)槿比肷涞墓饩€傳播方向不改變，邛光亥.PbP：通遼半面桂彩般璃皓的出豺點(diǎn)已知，所以為了

戲定光淡乃丹透過半國柱形放璃磚后的光路，在玻竭特的右側(cè)，最少應(yīng)持1枚大頭針「

（5）走路圖如下圖，光在圓弧面上D點(diǎn)發(fā)生折對，生線為。D直線，測出入射角f和折射角r,折豺

-sinr

里”=----.

sini

氣7砥豚襪必

1.（2018?甘肅省蘭州第一中學(xué)）如圖所示，某同學(xué)利用方格坐標(biāo)紙測定半圓形玻璃磚的折射率，OA是

畫在紙上的直線，他在直線OA適當(dāng)位置先后豎直插上丹、巳兩枚大頭針，如圖所示放上玻璃磚（如粗

黑線所示），然后插上2、R大頭針。

A\P,

（1）其中他確定尸3大頭針位置的方法是。

（2）若該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范準(zhǔn)確，其記錄的情況如圖所示。該同學(xué)還用圓規(guī)做了一個(gè)以。為圓心，半

徑與玻璃磚相同的半圓（如圖中虛線所示）。請算出玻璃磚的折射率n=。

（3）該同學(xué)在插大頭針P3前不小心將玻璃磚繞圓心順時(shí)針轉(zhuǎn)過一小角度，由此測得玻璃磚的折射率將

（選填“偏大”、“偏小”或“不變”）。

【答案】（1）透過玻璃磚看，使尸3擋住修、生的像（2）1.5（3）偏小

【解析】（1）透過玻璃磚看，尸3大頭針擋住多、2兩枚大頭針的像;

（2）如圖，作出法線，過圓與入射光線與折射光線的交點(diǎn)作法線的垂線C4和加，由數(shù)學(xué)知識得：

RD

入射角和折射角的正弦值分別為sini=*Liny=1其中，CO-DO,則折射率

CODO

sinrBD6,.

n=----=---=-=1.5；

siniCA4

（3）該同學(xué)在插大頭針分前不小心將玻璃磚以。為圓心順時(shí)針轉(zhuǎn)過一小角度，折射光線將順時(shí)針轉(zhuǎn)動,

而作圖時(shí)仍以玻璃跨直線邊緣為邊界，W5為法線，則入射角，不變，折射角/減小，由折射率公式律

〃=過可知，測得玻璃鑄的折射率將偏??；

sinf

2.（2018?北京市西城區(qū)）如圖甲、圖乙所示，在“用插針法測定玻璃的折射率'’的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)光線A。以

一定入射角穿過兩面平行的玻璃磚時(shí)，通過插針法找出跟入射光線40對應(yīng)的出射光線OB,從而確定

折射光線00'。

（1）如圖甲,

（2）如圖乙，以。為圓心，作圓與04、00,分別交于P、。兩點(diǎn)，過P、。兩點(diǎn)分別作法線NM的垂線,

垂足分別為尸、Q',則玻璃的折射率可以表示為片，

.siniPP'

【答案】（1）——

sinrQQ'

【解析】3)根據(jù)折射定律得，?=—

stnr

一PP'00'

(2)因?yàn)閟inz=---,sinr=

RR

6帛、］sin;PP'

所以〃=菽=近

考點(diǎn)4用/糙干涉例先的波農(nóng)

一,我備和鑰

一、實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測光的波長

1.實(shí)驗(yàn)原理

如實(shí)驗(yàn)原理圖甲所示，電燈發(fā)出的光，經(jīng)過濾光片后變成單色光，再經(jīng)過單縫S時(shí)發(fā)生衍射，這時(shí)單

縫S相當(dāng)于一個(gè)單色光源，衍射光波同時(shí)到達(dá)雙縫&和S2之后，S、S2雙縫相當(dāng)于兩個(gè)步調(diào)完全一致的單

色相干光源，相鄰兩條明（暗）條紋間的距離Ax與入射光波長九雙縫S、&間距離d及雙縫與屏的距離

/有關(guān)，其關(guān)系式為：以=44，因此，只要測出Ar、d、/即可測出波長九

a

兩條相鄰明（暗）條紋間的距離Ax用測量頭測出。測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成。如實(shí)驗(yàn)原理圖乙

所示。

2.實(shí)驗(yàn)器材

雙縫干涉儀，即：光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭，另外還有學(xué)生

電源、導(dǎo)線、刻度尺。

3.實(shí)驗(yàn)步驟

（1）觀察雙縫干涉圖樣

①將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如實(shí)驗(yàn)原理圖丁所示。

②接好光源，打開開關(guān)，使燈絲正常發(fā)光。

③調(diào)節(jié)各器件的高度，使光源燈絲發(fā)出的光能沿遮光筒軸線到達(dá)光屏。

④安裝雙縫和單縫，盡量使縫的中點(diǎn)位于遮光筒的軸線上，使雙縫與單縫平行，二者間距約5cm~10cm。

⑤在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋。

(2)測定單色光的波長

①安裝測量頭，調(diào)節(jié)至可清晰觀察到干涉條紋。

②使分劃板中心刻線對齊某條亮條紋的中央，記下手輪上的讀數(shù)，將該條紋記為第1條亮紋；轉(zhuǎn)動手

輪，使分劃板中心刻線移動至另一亮條紋的中央，記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)；將該條紋記為第〃條亮紋，測

出n個(gè)亮條紋間的距離”，則相鄰兩亮條紋間距—=-o

n-1

③用刻度尺測量雙縫到光屏間距離/(d是已知的)o

④重復(fù)測量、計(jì)算，求出波長的平均值。

二、實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)

1.數(shù)據(jù)處理

(1)條紋間距的計(jì)算：移動測量頭的手輪，分劃板中央刻線在第1條亮紋中央時(shí)讀數(shù)為0，在第"條

亮紋中央時(shí)讀數(shù)為斯，則Ax=四二包。

n—1

(2)根據(jù)條紋間距與波長的關(guān)系盤=44得/1=!以，其中d為雙縫間距，/為雙縫到屏的距離。

(3)測量時(shí)需測量多組數(shù)據(jù)，求7的平均值。

2.注意事項(xiàng)

(1)調(diào)節(jié)雙縫干涉儀時(shí)，要注意調(diào)整光源的高度，使它發(fā)出的光束能夠沿著遮光筒的軸線把屏照亮。

(2)放置單縫和雙縫時(shí)，縫要相互平行，中心大致位于遮光筒的軸線上。

(3)調(diào)節(jié)測量頭時(shí)，應(yīng)使分劃板中心刻線和條紋的中心對齊，記清此時(shí)手輪上的讀數(shù)，轉(zhuǎn)動手輪，使

分劃板中心刻線和另一條紋的中心對齊，記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)，兩次讀數(shù)之差就表示這兩條紋間的距離。

(4)不要直接測―，要測多個(gè)亮條紋的間距再計(jì)算得以，這樣可以減小誤差。

(5)白光的干涉觀察到的是彩色條紋，其中白色在中央，紅色在最外層。

3.誤差分析

(1)雙縫到屏的距離/的測量存在誤差。

(2)測條紋間距■帶來的誤差：

①干涉條紋沒有調(diào)整到最清晰的程度。

②誤認(rèn)為Ax為亮(暗)條紋的寬度。

③分劃板刻線與干涉條紋不平行，中心刻線沒有恰好位于條紋中心。

④測量多條亮條紋間的距離時(shí)讀數(shù)不準(zhǔn)確，此間距中的條紋數(shù)未數(shù)清。

名典,戈卡鈉

現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫8、白光光源C、單縫。和透紅光的濾光片E等光學(xué)元件，要把它們放在如圖

所示的光具座上組成雙縫干涉裝置，用以測量紅光的波長。

(1)將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光學(xué)元件，由左至右，表示各光學(xué)元件的字母排

列順序?yàn)镃、、

(2)將測量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時(shí)手輪上的示數(shù)如

圖2所示。然后同方向轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對齊，記下此時(shí)圖3中手輪上的

示數(shù)mmo

(3)已知雙縫間距d為2.0x10"m,測得雙縫到屏的距離L為0.700m,由計(jì)算式上,

求得所測紅光波長為nm。

【參考答案】(1)EDB(2)13.870(3)A=—660

【試題解析】(D為獲取單電線光源，白電光源后面要考謔光片、單縫、雙縫，即E、D、瓦

(2)場旋測微器固定刻度讀數(shù)為135mm,可笏刻度續(xù)數(shù)為37.0x0.01mm,兩者相加為13.870mm,

H—uaFL、cr八e113.870mm-2.320mm■八

國2的讀數(shù)為：2.320mm,所以Ax=-------------------------------=2.jl0mma

6-1

.1&cdAx?2.OxlO_4mx2.310xl(Tm,,…工

(3)根據(jù)Ax=—/知，A=------,人數(shù)據(jù)得■}=-------------------------=6.6x1(Tm=660nmo

dI0.700m

y?砥蹤林司

1.(2018?遼寧省大連市)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示?，F(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫8、白光光源C、單縫。

和濾光片E等光學(xué)元件，要把它們放在下圖所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測量光的波長。

(1)將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光學(xué)元件，由左至右，表示各光學(xué)元件的字母排

列順序應(yīng)為C、、A；

（2）若實(shí)驗(yàn)測得第一條亮紋到第四條亮紋中心間的距離Ax=6.930mm,雙縫間距d=0.30mm,雙縫到屏

的距離/=1.000m,則對應(yīng)的光波波長兀m；（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

（3）若分別用紅、綠兩束單色光做該實(shí)驗(yàn)，在距雙縫相同距離的屏上分別得到右圖所示的干涉圖樣，

由圖樣可判定（填“甲”或“乙”）是由紅光得到的圖樣。

TTTTW

甲乙

【答案】（1）EDB（2）6.9x10〃（3）甲

t解析】3）為獲取單色線光的雙縫干涉圖樣，白光光源后先放濾光片，再放單縫、雙縫，最后放毛

玻璃片。故答案為EDB。

（2）若實(shí)險(xiǎn)測得第一條亮紋到第四條亮紋中心間的距離△x=6.930mm,則Ax=3?/,整理得：

a

,Md6.930x10-3x030xIO-3

z=-------=------------------------------m=6.9x10mj

313x1.000

（3）紅光波長比綠光波長長，在距雙縫相同距離的屏上得到紅光干涉圖樣的相鄰亮條紋間距大，則圖

甲是由紅光得到的圖樣。

2.（2018?河南省南陽市）如圖甲所示，在“用雙縫干涉測光的波長”實(shí)驗(yàn)中，將實(shí)驗(yàn)儀器按要求安裝在光

具座上，并選用縫間距"=°二°mm的雙縫屏。從儀器注明的規(guī)格可知，像屏與雙縫屏間的距離

012cm

?山""”仲理

乙丙

（1）已知測量頭上主尺的分度值是1毫米，副尺（游標(biāo)尺）上有20小格。某同學(xué)調(diào)整手輪后，從測量頭

的目鏡看去?，使分劃板中心刻線與某條紋A中心對齊，如圖乙所示，此時(shí)測量頭上主尺和副尺的

示數(shù)情況如圖丙所示，此示數(shù)為mm；接著再轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板中心刻線與某條

紋B中心對齊時(shí)，測量頭上的示數(shù)為8.65mm。利用上述測量結(jié)果，經(jīng)計(jì)算可得經(jīng)濾光片射向雙縫

的色光的波長入=m（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。

（2）另一同學(xué)按實(shí)驗(yàn)裝置安裝好儀器后，觀察到光的干涉現(xiàn)象效果很好。若他對實(shí)驗(yàn)裝置做了一下改

動后，在像屏上仍能觀察到清晰的條紋，且條紋數(shù)目有所增加。以下改動可能實(shí)現(xiàn)這個(gè)效果的是

A.僅將濾光片移至單縫和雙縫之間

B.僅將單縫向遠(yuǎn)離雙縫方向移動少許

C.僅將單縫與雙縫的位置互換

D.僅將紅色濾光片換成綠色的濾光片

【答案】⑴0.254.8x10-7⑵口

【解析*1）圖中游標(biāo)卡尺的主尺的刻度為0,游標(biāo)尺的第5刻度與上邊對齊，則讀數(shù)為：0mm+0.05x5=0.25

mm,A到3條紋間的距離為8.40mm,由圖可知H到3條紋間的距離為5個(gè)條紋寬度，貝小

Ax=8'Omm=1.68mm；根據(jù)公式得：?=""=八~°6smm14.8xl￡rm。

5dL700

（2）對實(shí)險(xiǎn)裝置作了一下改動后，在像屏上仍能觀察到清晰的條紋，且條紋數(shù)目有所增加，可知各條

紋的寬度減小。由公式九=土生得：僅將濾光片移至單縫和雙縫之間，入L與d都不變，

La

則Ax不變，故A錯(cuò)誤；僅將單縫遠(yuǎn)離雙縫移動少許，入L與d都不變，則Ax不變，故B錯(cuò)誤；僅將

單縫與雙縫的位置互換，將不能正常觀察雙縫干涉，故C錯(cuò)誤；僅將紅色濾光片換成綠色的濾光片，2

減小，L與d都不變，則Ax減小，故D正確。

區(qū)三映射高考凄

1.（2017?新課標(biāo)全國n卷）在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，用綠色激光照射在雙縫上，在縫后的屏幕上顯示出干涉圖

樣。若要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距，可選用的方法是

A.改用紅色激光

B.改用藍(lán)色激光

C.減小雙縫間距

D.將屏幕向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動

E.將光源向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動

【答案】ACD

【解析】根據(jù)條紋間距表達(dá)式Ax=L/.可知：因紅光的波長大于爆光的波長，則改用紅色激光可增大

a

條紋間距，選項(xiàng)A正確；因藍(lán)光的波長小于綠光的波長，則改用藍(lán)色激光可減小條紋間距，選項(xiàng)B錯(cuò)

誤；減小雙縫間距d可增加條紋間距，選項(xiàng)C正確；將屏幕向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動，即增加/可使條

紋間距變大，選項(xiàng)D正確；光源與雙縫間的距離不影響條紋間距，選項(xiàng)E錯(cuò)誤。

【名師點(diǎn)睛】此題考查雙縫干涉中條紋間距的影響因素：關(guān)鍵是理解實(shí)驗(yàn)原理，知道干涉條紋間距的

表達(dá)式以=4丸，題目較簡單。

a

2.（2016?上海卷）在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，屏上出現(xiàn)了明暗相間的條紋，則

A.中間條紋間距較兩側(cè)更寬

B.不同色光形成的條紋完全重合

C.雙縫間距離越大條紋間距離也越大

D.遮住一條縫后屏上仍有明喑相間的條紋

【答案】D

【解析】據(jù)干涉圖樣的特征可知，干涉條紋特征是等間距、彼此平行，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；不同色光干涉條

紋分布位置不相同，因此選項(xiàng)B錯(cuò)誤；據(jù)公式=可知，雙縫間距d越大，干涉條紋距離越小，

d

故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；遮住一條縫后，變成J'單縫衍射，光的衍射也有衍射條紋，故選項(xiàng)D正確。

3.（2015?天津卷）某同學(xué)利用單擺測量重力加速度

（1）為了使測量誤差盡量小，下列說法正確的是

A.組裝單擺須選用密度和直徑都較小的擺球

B.組裝單擺須選用輕且不易伸長的細(xì)線

C.實(shí)驗(yàn)時(shí)須使擺球在同一豎直面內(nèi)擺動

D.擺長一定的情況下，擺的振幅盡量大

（2）如圖所示，在物理支架的豎直立柱上固定有擺長約為1m的單擺，實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于僅有量程為20cm、

精度為1mm的鋼板刻度尺，于是他先使擺球自然下垂，在豎直立柱上與擺球最下端處于同一水平

面的位置做一標(biāo)記點(diǎn)，測出單擺的周期7；；然后保持懸點(diǎn)位置不變，設(shè)法將擺長縮短一些，再次

使擺球自然下垂，用同樣方法在豎直立柱上做另一標(biāo)記點(diǎn)，并測出單擺周期（