2022年高中物理选修-实验操作及试题.docx

《2022年高中物理选修-实验操作及试题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年高中物理选修-实验操作及试题.docx（11页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精选学习资料 - - - - - - - - - 物理选修 3-4 试验试验 1.测得玻璃的折射率【学问要点】一、试验目的1测定玻璃的折射率2学会用插针法确定光路二、试验原理如下图,当光线 AO1以肯定的入射角 1穿过两面平行的玻璃砖时,通 过 插 针 法 找出跟入射光线 AO1 对应的出射光线 O2B,从而求出折射光线 O1O2 和 折射角 2,再根据 nsin1 sin2或 n PN QN算出玻璃的折射率三、试验器材玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器 或圆 规 、三角板、铅笔四、试验步骤1.如下图,把白纸铺在木板上2在白纸上画始终线aa作为界面,过aa上的一点O 画出界面的法线NN,

2、并画一条线段 AO 作为入射光线3把长方形玻璃砖放在白纸上,并使其长边与aa重合,再用直尺画出玻璃砖的另一边 bb .4在线段 AO 上竖直地插上两枚大头针 P1、P2. 5从玻璃砖 bb一侧透过玻璃砖观看大头针 P1、P2 的像,调整视线的方向直到 P1 的像被 P2 的像拦住再在 bb一侧插上两枚大头针 P3、P4,使 P3能拦住 P1、P2 的像, P4能拦住 P3 本身及 P1、P2的像6移去玻璃砖,在拔掉 P1、P2、 P3、P4 的同时分别登记它们的位置,过 P3、P4 作直线 OB 交 bb于 O .连接 O、O,OO就是玻璃砖内折射光线的方向AON 为入射角,OON 为折射角7

3、转变入射角,重复试验五、数据处理1运算法：用量角器测量入射角1 和折射角 2,并查出其正弦值sin1 作sin1 和 sin2.算出不同入射角时的sin1 sin2,并取平均值2作 sin1sin2 图象：转变不同的入射角1,测出不同的折射角2,sin2 图象,由 nsin1 sin2可知图象应为直线,肯定长度R如图实 133 所示,其斜率为折射率图实 133 3“ 单位圆法 ”确定 sin1、sin2,运算折射率n.以入射点 O 为圆心,以为半径画圆,交入射光线OA 于 E 点,交折射光线OO于 E点,过 E 作 NN的垂线 EH,OER,过 E作 NN的垂线 EH . 如图实 134 所示

4、, sin1EH OE,sin2 EHOE,OE就 nsin1 sin2 EH EH.只要用刻度尺测出EH、 EH的长度就可以求出n. 4试验过程中,玻璃砖与白纸的相对位置不能转变5玻璃砖应选用宽度较大的,宜在 七、误差分析5 cm 以上,假设宽度太小,就测量误差较大1入射光线、出射光线确定的精确性造成误差,故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距应大一些2入射角和折射角的测量造成误差,故入射角应适当大些,以减小测量的相对误差八、试验改良 本试验可用半圆形玻璃砖代替长方形玻璃砖,做法如下：1 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - -

5、- 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 图如下图就折璃砖另一侧垂直纸面插大头针 P3,使 P3拦住 P1、P2 的像,连接OP3,作光路AB射率 nsin1 sin2OBAB CD . CDOC【考点突破】问题1.如下图是上下两个面彼此平行的玻璃砖,两个面之Oa A P1P2N E r P3P4B a间的距离为 h；一束光线以入射角i 从上外表的O 点入射,从下外表的点射出；1证明入射玻璃砖的光线和出射的光线平行i2证明侧移量随入射角的增大而增大；O 3由图示可知能够确定入射角和折射角,因此可以测定b Nb玻璃的折射率,怎样确定入射光线？怎样确

6、定折射光线？插针法4试验过程中,角度的测量会带来误差,试验时入射角度大一些好仍是小一些好？角度的正5试验的过程中入射角和折射角不肯定是特别角,运算弦值有很大的难度；你怎样解决这个问题？6只使用一次测量数据会给试验结果带来很大的误差,某位同学多次测量入射角 和折射角 ,做出了如下图的图像；图像中斜率表示什么意思？7某同学用插针法测定玻璃砖的折射率,他的试验方法和操作步骤正 确无误； 但他处理试验记录时发觉玻璃砖的两个光学面 aa 与 bb 不平行,如下图：就A P1P2 与 P3P4 两条直线平行BP1P2 与 P3P4 两条直线不平行C他测出的折射率偏大D他测出的折射率不受影响8在利用插针法测

7、定玻璃砖折射率的试验中：甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa 和 bb 后,不自觉地碰了玻璃砖使它向aa 方向平移了少许, 如下图 :就他测出的折射率值将_ 选填 “偏大 ”、 “ 偏小 ”或“不变 ” ；乙同学在画界面时,不自觉地将两界面 aa 、bb 间距 画 得 比 玻 璃 砖宽度些,如下图,就他测得折射率 填 “ 偏大 ”、“ 偏 小” “不变 ” . 变式 1.同学用圆柱形玻璃砖做测定玻璃折射率的试验,先在白纸上放好圆柱形玻璃砖,在玻璃砖的一侧插上两枚大头针 P1 和 P2,然后在圆柱形玻璃砖另一侧观看,调整视线使P1 的像被 P2 的像拦住,接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头

8、针P3、P4,使 P3 拦住 P1、P2的像,使P4 拦住 P3和 P1、P2的像,在纸上标出的大头针位置和圆柱形玻璃砖的边界如下图1在图上画出所需的光路2了测量出玻璃砖折射率,需要测量的物理量有要 求在图上标出 3写出运算折射率的公式 n= .变式 2.一块玻璃砖有两个相互平行的外表,其中一个外表是镀银的光线不能通过此外表.现要测定此玻璃的折射率,给定的器材仍有：白纸、铅笔、大头针 4 枚P 、P 、P 、P 4 a a 和 b, a 表示镀银的玻璃外表,b b 表示另一外表,如下图 .然后,在白纸上竖直插上两枚大头针 1P 、P 位置如图 .用 P 、P 的连线表示入射光线 . 1为了测量

9、折射率,应如何正确使用大头针 P 、P ？试在题图中 标出 P 、P 的位置 . 2 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 21与折射角2.简要写出作图步骤. 3写出用1、1表示的折射率公式n. 用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率；开头玻璃砖的位置如图中实线所示,使大头针 P1、P2 与圆心 O 在同始终线上,该直线垂直于玻璃砖的直径边,然后使玻璃砖 P1 绕圆心 O 缓慢转动,同时在玻璃砖直径边一侧观看 P1、P2 的像,且 P2 的像拦住 P1 的像；P2 如此观看,当玻璃 砖 转 到 图 中 虚

10、线 位 置 时 , 上 述 现 象 恰 好 消 失 ； 此 时 只 需 测 量出,即可运算出玻璃砖的折射率；请用你的测量量表示出折射率；O学问,设计了一变式 4.学校开展讨论性学习, 某讨论性学习小组的同学依据所学的光学个测量液体折射率的仪器,如下图在一个圆形木盘上过其圆心O 作两条相互垂直的直径BC、EF,在半径OA 上垂直圆盘面插下两枚大头针P1、P2 并保持 P1、P2 的位置不变,每次测量时,让圆盘的 BFC 部分竖直进入液体中,而且总使得液面与直径BC 相平, EF 为界面的法线,而后在图中右上方区域观看P1、P2 的像,并在圆周上插上大头针P3,使 P3 正好拦住P1、P2同学们通

11、过计算,预先在圆周EC 部分刻好了折射率的值；这样只要依据P 所插的位置,就可直接读出液体折射率的值就1假设 AOF 30,OP3 与 OC 的夹角为 30 ,就 P3 处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 _变式 5.如下图,置于空气中的一不透亮容器内盛满某种透亮液体容器底部靠近器壁处有一竖直放置的 6.0 cm 长的线光源 靠近线光源一侧的液面上盖有一遮光板,另一侧有一水平放置的与液面等高的望远镜,用来观看线光源开始时通过望远镜不能看到线光源的任何一部分将线光源沿容器底向望 远 镜 一

12、 侧 平 移至某处时,通过望远镜刚好可以看到线光源底端再将线光源沿同一方 向移动 8.0 cm,刚好可以看到其顶端求此液体的折射率 n. 试验 2. 用双缝干猜测光的波长【学问要点】一、试验目的1明白光波产生稳固干预现象的条件2观看双缝干预图样3测定单色光的波长二、试验原理1光源发出的光经滤光片成为单色光,单色光经过单缝后相当于线光源,经双缝产生稳固的干预图样,我们通过光屏可以观看到明暗相间的干预条纹假设用白光照耀,通过两狭缝可以在光屏上观看到彩色条纹d l x 可以运算出单色光的波长公式中 d 为双缝间距离, x 为相 邻 两 条 亮 纹 间的距离, l 为双缝到屏之间的距离,试验中 d 一

13、般是已知的,所以测 出 l、 x 即可求出光的波长 x 的测量可用测量头完成,如下图,测量头由分划板、目镜、手轮等构3 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 成通过测量头可清楚看到干预条纹,分划板上中心有刻线,以此作标准,并依据手轮的读数可求得 x.由于 x 较小,可测出 n 条亮 或暗 条纹的间距 a,就相邻亮条纹间的距离 xn1. a三、试验器材双缝干预仪 由光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头组成 ,另外仍有同学电源、导线、刻度尺四、试验步骤1观看干预条纹1将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光

14、具座上2接好光源,打开开关,使灯丝正常发光3调剂各器件的高度,使光源发出的光能沿轴线到达光屏4安装双缝和单缝,中心大致位于遮光筒的轴线上,使双缝与单缝的缝平行,二者间距约 5 cm10 cm,这时,可观看白光的干预条纹5在单缝和光源间放上滤光片,观看单色光的干预条纹2测定单色光的波长1安装测量头,调剂至可清楚观看到干预条纹2使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中心,登记手轮上的读数 a1,将该条纹记为第 1 条亮纹；转动手轮,使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中心,登记此时手轮上的读数 a2,将该条纹记为第 n 条亮纹3用刻度尺测量双缝到光屏的距离 ld 是已知的 4重复测量五、数据处理1条纹间距

15、a2a1 x | n1 |. 2波长 d l x. 3运算多组数据,求 的平均值六、留意事项1双缝干预仪是比较精密的仪器,应轻拿轻放,且留意保养2安装时,留意调剂光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上,并使单缝、双缝平行且间距适当3分划板刻线与干预条纹不平行,中心刻线没有恰好位于条纹中心4测量多条亮条纹间的距离时读数不精确,此间距中的条纹数未数清八、试验改良试验室里的双缝干预仪比较精密,并且安装不便利,调剂、测量时非常麻烦现用一种简洁方法替换如下：用一支小孩激光笔,水平放置在桌面上,前面放置一双缝,就在正对的墙上就显现非常明显的双缝干预条纹,测出相关的物理量,利用公式 xl d

16、即可求出 .优点：简洁易操作缺点：精度偏低【考点突破】问题 2如下图是用双缝干猜测光的波长的试验设备示意图1 图 中 是 光 源 , 是 光 屏 , 它 们 之 间 的 依 次 是 _、_和_2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 增大和之间的距离 B增大和之间的距离C将红色滤光片改为绿色滤光片 D增大双缝之间的距离3在某次试验中,已知双缝到光屏之间的距离是 600 mm,双缝之间的距离是 0.20 mm,单缝到双缝之间的距离是100 mm. 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图甲所示然后他转动测量

17、头,使分划板中心刻线对准第7 条亮纹的中心,这时手轮上的示数如图乙所示,这两次示数依次为 _mm 和_mm,由此可 以运算出这次试验中所测得的单色光的波长为 _nm. 4 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 变式 1. 利用图中装置讨论双缝干预现象时,有下面几种说法,其中正确的选项是：A. 将屏移近双缝,干预条纹间距变窄B.将滤光片由蓝色的换成红色的 ,干预条纹间距变宽C.将单缝向双缝移动一小段距离 ,干预条纹间距变宽D.换一个两缝间距离较大的双缝 ,干预条纹间距变窄E.去掉滤光片后 , 干预现象消逝变式 2.在用双缝

18、干猜测光的波长的试验中,预备了以下仪器：A 白炽灯B双窄缝片C单窄缝片D滤光片E毛玻璃光屏 1把以上仪器安装在光具座上,自光源起合理的次序是 母；_填字2在某次试验中, 用某种单色光通过双缝在光屏上得到明暗相 间的干预条纹, 其中亮纹 a、c 的位置利用测量头上的分划板确定,如下图；其中表示 a 纹位置图甲 的手轮读数为 mm,c 纹位置图乙 的手轮读数为 mm；3已知双缝间的距离为,双缝与屏的距离为 500mm,就单色 光 的 波 长 为m. 变式 360.00 cm,由双缝上标示获知双缝间距为0.2 mm,就发生干预的光波波长为_m. 在试验中,假设经粗调后透过测量头上的目镜观看,看不到明

19、暗相间的条纹,只看到一片亮区,造成这种情形的最可能的缘由是 _ 变式 4在 “ 用双缝干猜测光的波长” 的试验中,将双缝干预试验仪按要求安装在光具座上 如图实 1410 所示 ,并选用缝间距 d0.20 mm 的双缝屏从仪器注明的规格可知,像屏与双缝屏间的距离 L700 mm.然后,接通电源使光源正常工作1 已知测量头主尺的最小刻度是毫米,副尺上有 50 分度某同学调整手轮后,甲 乙 从测量头的目镜看去,第一次映入眼帘的干预条纹如图甲 a所示,图甲 a中的数字是该同学给各暗纹的编号,此时图甲 b中游标尺上的读数 x11.16 mm；接着再转动手轮,映入眼帘的干预条纹如图乙 a所示,此时图乙 b

20、中游标尺上的读数 x2_mm；2 利用上述测量结果,经运算可得两个相邻明纹或暗纹 间的距离 x _mm ；这种色光的波长_nm. 变式 5.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 ,要把它们放在图所示的光具座上组装成双缝干预装置 ,用来测量红光的波长 .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次序应为 C、A.5 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2本试验的步骤有：取下遮光筒左侧的元件,调剂光源高度 ,使光束能直接

21、沿遮光筒轴线把屏照亮;为第 1 条亮纹 ,此按合理次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用米尺测量双缝到屏的距离;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.在操作步骤时仍应留意和.3将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐,将该亮纹定时手轮上的示数如图甲所示.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 ,登记此时图乙中手轮上的示数mm,求得相邻亮纹的间距 x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,由运算式 =,求得所测红光波长为nm. 答案【考点突破】问题 1.7 B D8“不变 ”；“偏小 ” 变式

22、 1.1光路如下图2i 和r3nsin ib b折射后的像,在适当的位置插上P ,sin变式2.1在b b一侧观看1P 、P 2经b b折射,a a反射,再经使得P 3与P 、P 的像在一条直线上,即让P 拦住P 、P 的像；再插上P ,让它拦住P 或P 的像和P .P 、P 4的位置如图 . 2过P 、P 作直线与b b交于 o ；a a相交与 N ,如下图,连接ON ；过P 、P 作直线与b b交于 o ；利用刻度尺找到o o的中点 M ；过 o 点作b b的垂线 CD ,过 M 点作b b的垂线与P 1OD1,CON2. 3sin1sin2变式 3.玻璃砖直径边绕O 点转过的角度n1；s

23、in变式 4.1173 2P43 1 变式 5. n1.25. 试验 2. 用双缝干猜测光的波长问题 2 1滤光片单缝双缝2B30.64110.293536 22.316.6 102变式 1.ABD 变式 2. 1ADCBE ；变式 3 1.94 10 2 2.84 102 6.00 10 7单缝与双缝不平行变式 4 115.026 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 变式 5. 1E、D、B 2单缝和双缝间距510cm 使单缝与双缝相互平行313.870 2.310 4d x 6.6 10 2l7 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 7 页