（新高考适用）2023版高考物理二轮总复习 第1部分 专题突破方略 专题6 物理实验 第3讲　热学和光学实验

第一部分　专题六　第3讲

1. (2021·浙江6月选考)图示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置．实验中：

(1)观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，值得尝试的是 C　.

A．旋转测量头

B．增大单缝与双缝间的距离

C．调节拨杆使单缝与双缝平行

(2)要增大观察到的条纹间距，正确的做法是_D__.

A．减小单缝与光源间的距离

B．减小单缝与双缝间的距离

C．增大透镜与单缝间的距离

D．增大双缝与测量头间的距离

【解析】　(1)若粗调后看不到清晰的干涉条纹，看到的是模糊不清的条纹，则最可能的原因是单缝与双缝不平行；要使条纹变得清晰，值得尝试的是调节拨杆使单缝与双缝平行．故选C.

(2)根据Δx＝λ可知要增大条纹间距可以增大双缝到光屏的距离l，减小双缝的间距d，故选D.

2.如图甲所示，为测定一块三棱镜的折射率，将三棱镜固定在一张白纸上，并确定好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_BD__.

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P3和P1、P2的像

(2)正确完成上述操作后，在纸上标出大头针P3、P4的位置，如图乙所示，过P1、P2作一条直线与AB边相交于O点，过P3、P4作一条直线与AC边相交于H，并以入射点O为圆心作一个圆，与入射光线相交D，与OH连线的延长线相交于G，过O点作法线，过D点作法线的垂线交于E，过G点作法线的垂线交于F，则所测玻璃折射率的表达式n＝ 　.(用代表线段长度的字母表示)．

【解析】　(1)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，确定入射光线，然后插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，再插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像，从而确定出射光线．故选BD.

(2)设入射角为α，折射角为β，根据折射定律得，根据几何关系有：对于乙图

sin α＝

sin β＝

折射率n＝＝

3.在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图)，单缝保持竖直方向，并选用缝间距为d的双缝屏．从仪器注明的规格可知，毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L.接通电源使光源正常工作．

(1)组装仪器时，单缝和双缝的空间关系应该为_AD__.

A．a代表单缝，b代表双缝

B．a代表双缝，b代表单缝

C．二者相互垂直放置

D．二者相互平行放置

(2)将红色滤光片改为绿色滤光片，其他实验条件不变，在目镜中仍可看见清晰的条纹，则_AC__.

A．条纹为竖条纹

B．条纹为横条纹

C．与红光相比条纹间距变窄

D．与红光相比条纹间距变宽

(3)经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离为Δx，则这种色光的波长表达式为λ＝ Δx　(用题中所给字母表示)．

【解析】　(1)因为该实验是双缝干涉实验，故b是双缝，为了使双缝得到的光更具有相干性，所以在双缝前加一个单缝，所以a是单缝，选项A正确；若单缝是竖直放置，则双缝也需要竖直放置，选项D正确．

(2)由于单缝是竖直的，故屏上的条纹是竖条纹，选项A正确，B错误；将红色滤光片改为绿色滤光片后，绿光的波长变小，故看到的条纹间距也应该变小，选项C正确，D错误．

(3)因为条纹间距的公式为Δx＝λ，所以波长λ＝Δx.

4. (2022·辽宁各地模拟)小华同学利用圆柱体注射器选取一段空气柱为研究对象来“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”，实验装置如图甲所示，它由注射器与气压计组成．

(1)实验的条件：在柱塞上涂油防止漏气，以保证气体_质量__不变；缓慢地推、拉柱塞，以保证在体积改变时_温度__不变．

(2)物理量的测量：空气柱的压强p可以从仪器上方压力表的指针读出，空气柱的长度l可以在玻璃管侧的刻度尺上读出，空气柱的长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V.小华实验前用游标卡尺测量了圆柱体注射器的内径，从图乙上读出的测量结果D＝_20.00__mm；用手把柱塞向下压或向上拉，读出体积与压强的几组数据．

(3)数据分析：小华发现空气柱的体积越小，压强就越大．通过分析，为了找到体积与压强的关系，是否一定要测量空气柱的横截面积？_否__(填“是”或“否”)；为了进一步通过图像来检验空气柱的压强是否跟体积成反比这个猜想，以压强p为纵坐标，应以 　(填“V”或“”)为横坐标，把各组数据在坐标系中描点，如果图像中的各点位于延长线过原点的同一条直线上，就说明在温度不变时压强与体积成反比．

【解析】　(1)在柱塞上涂油防止漏气，以保证气体质量不变；缓慢地推、拉柱塞，以保证在体积改变时温度不变．

(2)游标卡尺是20分度，读数为20 mm＋0×0.05 mm＝20.00 mm.

(3)因为研究的等温下压强与体积的关系，而圆柱体注射器的横截面积是一样的，只需要研究压强与封闭空气柱长度即可，所以不一定要测量空气柱的横截面积；图像中的各点位于过原点的同一条直线上，根据理想气态方程可知＝C可知，探究压强与体积是否成反比应该要选择为横坐标．

应用题——强化学以致用

5. (2022·湖南衡阳一中模拟)

(1)在光学中，折射率是这样定义的，让光线从真空(或空气)射入某介质发生折射，如果入射角是i，折射角是r，则该介质的折射率为n＝，下图为某光线通过等腰三角形三棱镜(顶角为2α)的光路图，则该三棱镜的折射率为 　.

(2)将三棱镜换成如图所示平行玻璃砖，平行玻璃砖的厚度为d.某光线斜射到玻璃砖的上表面，α＝45°，光线从玻璃砖的下表面射出，玻璃对这种光的折射率为，则出射光线与入射光线的间距x为 d　.

【解析】　(1)如图设入射角为i，折射角是r，

根据几何知识i＝－α

r＝α

由折射定律n＝＝＝.

(2)设光从玻璃砖的上表面进入玻璃砖时折射角为β，由折射定律n＝

得sin β＝＝＝

β＝30°

如图所示

由几何知识x1＝dtan 45°＝d

x2＝dtan 30°＝d

得出射光线与入射光线的间距x＝(x1－x2)sin 45°＝(x1－x2)＝d.

6.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图1所示．已知双缝间的距离为d，在离双缝L远的屏上，用测量头测量条纹间宽度．

(1)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图2(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，记下此时如图2(乙)所示的手轮上的示数为_13.870(误差允许范围内均可)__mm，求得相邻亮纹的间距Δx为_2.310(误差允许范围内均可)__mm.

(2)波长的表达式λ＝ 　(用Δx、L、d表示)．

(3)若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将_变小__(填“变大”“不变”或“变小”)．

(4)图3为上述实验装置示意图．S为单缝，S1、S2为双缝，屏上O点处为一条亮条纹．若实验时单缝偏离光轴，向下微微移动，则可以观察到O点处的干涉条纹_A__.

A．向上移动　　　　　 B．向下移动

C．间距变大  D．间距变小

【解析】　(1)如图2(乙)所示的手轮上的主尺示数为13.5 mm，旋轮上的示数为37.0×0.01 mm＝0.370 mm，故示数为13.5 mm＋0.370 mm＝13.870 mm；其实还需要读出甲的示数为2.320 mm，第1条与第6条间的亮纹总距离为13.870 mm－2.320 mm＝11.550 mm，故相邻亮纹的间距Δx＝＝2.310 mm.

(2)因为Δx＝λ，故波长的表达式λ＝.

(3)若改用频率较高的单色光照射，因为c＝λf，则光的波长会变小，故得到的干涉条纹间距将变小．

(4)原来O处应该是个亮条纹，因为O处距两缝的距离相等，光程差是0，如果单缝向下移动，即相当于光源向下移动，如下图所示，则到达光屏上相位差为0的亮条纹的位置应该向上移动才可以，故选项A正确．