2021届高三物理第一轮复习：光波实验(答案)

班级__________ 座号_____ 姓名__________ 分数__________

一、实验题

1． (2020·浙江7月)某同学用单摆测量重力加速度， ①为了减少测量误差，下列做法正确的是_____（多选）； A．摆的振幅越大越好 B．摆球质量大些、体积小些 C．摆线尽量细些、长些、伸缩性小些

D．计时的起、止位置选在摆球达到的最高点处

②改变摆长，多次测量，得到周期平方与摆长的关系图象如图所示，所得结果与当地重力加速度值相符，但发现其延长线没有过原点，其原因可能是_____。

A．测周期时多数了一个周期 B．测周期时少数了一个周期

C．测摆长时直接将摆线的长度作为摆长

D．测摆长时将摆线的长度加上摆球的直径作为摆长 【答案】 (1). BC (2). C 【解析】

【详解】①[1]．A．单摆在摆角很小的情况下才做简谐运动，单摆的摆角不能太大，一般不能超过5°，否则单摆将不做简谐振动，故A做法错误；

B．实验尽量选择质量大的、体积小的小球，减小空气阻力，减小实验误差，故B做法正确；

C．为了减小实验误差，摆线应轻且不易伸长的细线，实验选择细一些的、长度适当、伸缩性小的绳子，故C做法正确；

D．物体再平衡位置（最低点）速度最大，计时更准确，故D做法错误。 ②[2]．单摆的周期

T2即

2lg

42Tlg

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422但是实验所得Tl没过原点，测得重力加速度与当地结果相符，则斜率仍为g；则

故实验可能是测量是直接将摆线的长度作为摆长了。

2． （2020·全国Ⅱ）用一个摆长为80.0 cm的单摆做实验，要求摆动的最大角度小于5°，则开始时将摆球拉离平衡位置的距离应不超过_______cm（保留1位小数）。（提示：单摆被拉开小角度的情况下，所求的距离约等于摆球沿圆弧移动的路程。）

某同学想设计一个新单摆，要求新单摆摆动10个周期的时间与原单摆摆动11个周期的时间相等。新单摆的摆长应该取为_______cm。 【答案】 (1). 6.9 (2). 96.8 【解析】

【详解】拉离平衡位置的距离

42T(ll0)g

256.97cm360

题中要求摆动最大角度小于5，且保留1位小数，所以拉离平衡位置的不超过6.9cm； x280cm根据单摆周期公式代入数据为

10T11T

解得新单摆的摆长为

10L1180cm L96.8cm

3． (2017·福建漳州三模)某实验小组在用单摆测定重力加速度实验中，使用游标卡尺测摆球直径，测量结果如图1所示，则该摆球直径为________ cm.

某同学先测得摆线长为89.2 cm，然后停表记录了完成30次全振动所用时间如图甲中停表所示，则：该摆长为________ cm，停表所示读数为________ s.

为了提高实验精度，在实验中可改变几次摆长l，测出相应周期T，从而得出一组对应的l与T的数值，再以l为横坐标、T2为纵坐标，将所得数据连成直线如图乙所示，则测得g＝________. 【答案】0.96 89.68 57.0 9.86 m/s2

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T2Lg结合题意可知

【解析】游标卡尺的读数＝主尺＋游标尺与主尺对齐格数×精确度＝9 mm＋6×0.1 mm＝9.6 mm＝0.96 cm 0.96单摆的摆长l＝L＋R＝89.2 cm＋ cm＝89.68 cm，停表的读数为57.0 s. 2l单摆的周期公式T＝2π， g4π2所以图象的斜率表示k＝， g4π2由题图知k＝4，则g＝＝9.86 m/s2. k4． 用单摆测定重力加速度时，某同学测得的数值大于当地重力加速度的真实值，引起这一误差的可能原因是( )

A.摆线上端未系牢，摆动中松驰了 B.把摆线长当成摆长

C.把摆线长加摆球直径当成摆长

D.测量周期时，当摆球通过平衡位置时启动秒表并数下“1”，直到第30次同向过平衡位置时制动秒表，读得

t

经历时间t，用周期T＝来进行计算

30【答案】CD 【解析】由T＝2π

L4π2L

知g＝2，若测得的g偏大，即L偏大或T偏小，故答案选C、D. gT

5． (2019天津卷)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该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如下图所示，其中实验操作正确的是______。

③该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN的垂线，垂足分别为C、D点，如图所示，则玻璃的折射率n______。（用图中线段的字母表示）

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【答案】 (1). AD (2). D (3).

ACBD

【解析】采用插针法测定光的折射率的时候，应选定光学表面间距大一些的玻璃砖，这样光路图会更加清晰，减小误差，同时两枚大头针的距离尽量大一些，保证光线的直线度，因此AD正确，光学表面是否平行不影响该实验的准确度，因此B错误，应选用细一点的大头针因此C错误。

根据光的折射定律可知当选用平行的玻璃砖时出射光和入射光应是平行光，又因发生了折射因此出射光的出射点应相比入射光的延长线向左平移，因此D正确，ABC错误 由折射定律可知折射率nsinAOCACBDAC ，sinAOC，sinBOD，联立解得nsinBODRRBD6． (2012·浙江高考)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，如图实－2－5甲所示。

图实－2－5

(1)在图实－2－6中画出完整的光路图；

图实－2－6

(2)对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n＝________；(保留3位有效数字)

(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】 (1)见解析 (2)1.50(说明：±0.03范围内都可) (3)A 【解析】(1)如图实－2－7所示。

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图实－2－7

sin θ12

(2)折射率n＝，sin θ1与sin θ2可利用图中的方格进行粗略的计算，或是利用直尺测量计算，sin θ1＝，

sin θ22.522.530.8

sin θ2＝，n＝＝＝1.50。

1.50.82

1.5(3)光路图如图实－2－8所示，光线经两边沿相互平行的玻璃砖，出射光线平行于入射光线，即MN∥P4B。 P1P2光线从棱镜右边侧面射出向底边偏折，如图P3A，所以填A。

图实－2－8

7． 在用插针法测定玻璃砖的折射率的实验中，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4①、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.

图4

(1)甲同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”). (2)乙同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”). (3)丙同学测得的折射率与真实值相比________. 【答案】 (1)偏小 (2)不变 (3)可能偏大、可能偏小、可能不变

【解析】 (1)用图①测定折射率时，玻璃中折射光线偏折大了，所以折射角增大，折射率变小；(2)用图②测定折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关；(3)用图③测定折射率时，无法确定折射光线偏折的大小，所以测得的折射率可能偏大、可能偏小、可能不变.

8． 如图所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率．在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P1、P2确定入射光线，并让入射光线过圆心O，在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，连接OP3，图中MN为分界线，虚线半圆与玻璃砖对称，B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D点．

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(1)设AB的长度为l1，AO的长度为l2，CD的长度为l3，DO的长度为l4，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量________，则玻璃砖的折射率可表示为________．

(2)该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)．

l1

【答案】 (1)l1和l3 n＝ (2)偏大

l3

l1

sin θ1BOl1

【解析】 (1)sin θ1＝，sin θ2＝，因此玻璃的折射率n＝＝＝，因此只需测量l1和l3即可．

sin θll233BOCO

CO

l1

l3

(2)当玻璃砖顺时针转过一个小角度时，在处理数据时，认为l1是不变的，即入射角不变，而l3减小，所

l1

以测量值n＝将偏大．

l3

9． (2019全国Ⅱ)某同学利用图示装置测量某种单色光使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：

波长。实验时，接通电源使光源正常发光：调整光路，

（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 色光的波长λ=_________；

（2）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx，则单

（3）某次测量时，选用的双缝的间距为0．300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm。则所测单色光的波长为______________nm（结果保留3位有效数字）。

xd (3) 630 【答案】 (1)B (2)

（n1）l【解析】（i）由Δx=

l ，因Δx越小，目镜中观察得条纹数越多，故B符合题意； d的第 6 页，共 7 页

dxxl ，λ=

(n1)ln1ddx0.3103m7.56103m6.3103m630nm =（iii）λ=

(n1)l(41)1.2m（ii）由

10．(2005年天津) 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，右,表示各光学元件的字母排列顺序应为C、_______、A. 遮光筒 （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图1 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，35 40 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0 30 10 35 ___________mm，求得相邻亮纹的间距Δx为__________mm。 图2

图3 （4）已知双缝间距d为2.0×10-4m，测得双缝到屏的距离l为由计算式λ＝________，求得所测红光波长为__________nm。 【答案】（1）E D B

（2）单缝和双缝间距5cm～10cm，使单缝与双缝相互平行 （3）13.870，2.310 ，Δx= (13.870-2.320)/5=11.550/5=2.310mm （4）dΔx/l，6.6×102，λ＝dΔx/l= 6.6×10-7m = 6.6×102nm

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由左至

筒轴线

定为第1使分划数0.700m，