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实验精练03 波、光、热实验
一、单摆
1.公式法:每改变一次摆长,将相应的l和T代入公式g=中求出g值,最后求出g的平均值.
设计如下所示实验表格
实验次数 摆长l/m 周期T/s 重力加速度g/(m·s-2) 重力加速度g的平均值/(m·s-2)
1 g=
2
3
2.图像法:由T=2π得T2=l,以T2为纵坐标,以l为横坐标作出T2-l图像.其斜率k=,由图像的斜率即可求出重力加速度g.
3.选择细而不易伸长的线,长度一般不应短于1 m;摆球应选用密度较大、直径较小的金属球.
4.摆动时摆线偏离竖直方向的角度应很小.
5.摆球摆动时,要使之保持在同一竖直平面内,不要形成圆锥摆.
6.计算单摆的全振动次数时,应从摆球通过最低位置时开始计时,要测n次全振动的时间
二、双缝干涉测量光的波长
1.将光源、透镜、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上,如图所示.
2.接好光源,打开开关,使灯丝正常发光.
3.调节各器件的高度,使光源灯丝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,两者间距5~10 cm,这时可观察白光的干涉条纹.
5.在单缝和光源间放上滤光片,观察单色光的干涉条纹.
6.使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中心,记下手轮上的读数a1,将该条纹记为第1条亮条纹;转动手轮,使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中心,记下此时手轮上的读数a2,将该条纹记为第n条亮条纹,两条纹间距为a=|a2-a1|,则相邻两条亮条纹间的距离Δx==.
7.测量头在使用时应使中心刻线对应着亮(暗)条纹的中心.
三、探究气体等温变化的规律
(1)实验过程:
1.如图所示组装实验器材.
2.利用注射器选取一段空气柱为研究对象,注射器下端的开口有橡胶套,它和柱塞一起把一段空气柱封闭.
3.把柱塞缓慢地向下压或向上拉,读取空气柱的长度与压强的几组数据.空气柱的长度l可以通过刻度尺读取,空气柱的长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V.空气柱的压强p可以从与注射器内空气柱相连的压力表读取.
(2)数据分析
1.作p-V图像
以压强p为纵坐标,以体积V为横坐标,用采集的各组数据在坐标纸上描点,绘出等温曲线,如图所示.观察p-V图像的特点看能否得出p、V的定量关系.
2.作p-图像
以压强p为纵坐标,以为横坐标,在坐标纸上描点.如果p-图像中的各点位于过原点的同一条直线上,就说明压强p跟成正比,即压强与体积成反比.如果不在同一条直线上,我们再尝试其他关系.
3.实验结论:一定质量的某种气体,在温度不变的情况下,其压强与体积的倒数成正比.
(3)注意事项
1.改变气体体积时,要缓慢进行.
2.实验过程中,不要用手接触注射器的外壁.
3.实验前要在柱塞上涂抹润滑油.
4.读数时视线要与柱塞底面平行.
5.作p-图像时,应使尽可能多的点落在直线上,不在直线上的点应均匀分布于直线两侧,偏离太大的点应舍弃掉.
四、折射率的测定
装置图:
1.原理:n=
2.操作步骤
(I)在桌面上铺一张白纸,把玻璃砖放在纸上,描出玻璃砖的两个边a和a'。
(2)在玻璃砖的一侧插两个大头针A、B,AB的延长线与直线α的交点就是O,眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针,此时再插入第三个大头针C,使它把A、B都挡住,再插第四个大头针D,使它把前三个大头针都挡住。
(3)取下玻璃砖,把AB、CD用直线连接起来,分别交直线a、a'于O、O',再连接OO',用量角器得出入射角和折射角,如图甲所示,代入公式计算出玻璃的折射率。
3也可以作单位圆,如图乙所示,测量EF和GH的长度,用公式n=得出玻璃的折射率。
(2024 黄州区校级二模)近年来,对折射率为负值(n<0)的负折射率人工材料的研究备受关注。如图甲所示,光从真空射入负折射率材料时,入射角和折射角的大小关系仍然遵循折射定律,但折射角取负值。即折射光线和入射光线位于界面法线同侧。某同学用图乙所示装置测量该材料对红光的折射率,在空气中(可视为真空)放置两个完全相同的用负折射率材料制作的顶角为θ的直角三棱镜A、B,在棱镜B下方有一平行于下表面的光屏,两棱镜斜面平行且间距为d。一束红色激光,从棱镜A上的P点垂直入射。
(1)该同学先在白纸上记录两平行斜边位置,放上两三棱镜后,插针P1、P2的连线垂直于A上表面,若操作无误,则在图中下方的插针应该是 。
A.P3P6
B.P3P8
C.P5P6
D.P7P8
(2)若θ=30°,激光通过两棱镜后,打在光屏上的点偏离入射光线的水平距离为2d,该材料折射率n= 。
(3)记录棱镜B的斜边位置后,操作时不小心把棱镜B往下方平移了少许距离(使两棱镜实际距离略大于d),则该材料折射率n的测量值的绝对值会 。(填“偏大”“不变”或者“偏小”)
1.(2024 临川区校级模拟)如图甲所示,利用双缝干涉测定光的波长的实验中,双缝的间距d=0.4mm,双缝到光屏的距离L=60cm,实验时,接通电源使光源正常发光,调整光路,使得从目镜中可以观察到干涉条纹。
(1)某种单色光照射双缝得到的干涉条纹如图乙所示,则分划板在图乙中A位置时游标卡尺的读数(如图丙所示)xA= mm,在B位置时游标卡尺的读数xB=14.9mm,则该单色光的波长λ= nm(结果保留三位有效数字)。
(2)若测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,如图丁所示,如果依然在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx,则波长的测量值 (填“大于”“小于”或“等于”)实际值。
2.(2024 龙岗区校级模拟)某同学通过双缝干涉实验测量光的波长,实验装置如图(a)所示。
(1)一毛玻璃屏上相邻亮条纹的间距可利用测量头测出,如图(b)所示。先将测量头分划板中心刻线与一明条纹中心P重合,其读数为0.822mm,然后沿同一方向转动手轮,使分划板中心刻线移过4条暗条纹,与另一明条纹中心P′重合,相应的读数如图(c)所示,该读数为 mm。
(2)已知双缝间的距离为0.2mm,双缝到屏的距离为1.5m,此单色光波长是 mm。(保留三位有效数字)
(3)若改用波长更短的单色光重复上述实验,条纹间距将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
3.(2024 甘肃模拟)(1)“测量玻璃的折射率”的实验中,某同学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 。(选填正确选项前的字母)
A.插上大头针P3,使P3仅挡住P2的像
B.插上大头针P3,使P3挡住P1的像和P2的像
C.插上大头针P4,使P4挡住P3和P1、P2的像
D.插上大头针P4,使P4仅挡住P3
(2)在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中,下列说法正确的是 。(选填正确选项前的字母)
A.为了减小作图误差,P3和P4的距离应适当取大些
B.如果光在界面aa′的入射角大于临界角,光将不会进入玻璃砖
C.不论光以什么角度从aa′射入,经一次折射后到达界面bb′都能射出
(3)另一位同学在“测量玻璃的折射率”实验中,为了防止笔尖碰到玻璃砖面而损伤玻璃砖,该同学画出的玻璃砖界面aa′、bb′如图乙所示。其他操作均正确,该同学测得的折射率与真实值相比 。(填“偏大”“偏小”或“不变”)
4.(2024 茂名二模)某同学为了测量固体药物的体积,设计了如图甲所示的测量装置(装置密封性良好)。
要测量步骤如下:
①把待测药物放进注射器内;
②把注射器活塞推至适当位置,然后将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机连接;
③移动活塞,记录注射器的刻度值V,以及气体压强值p;
④重复上述步骤③,多次测量;
⑤根据记录的数据,作出图像,并利用图像计算药物体积。
(1)在操作步骤③中, (选填“缓慢”“快速”或“以任意速度”)移动活塞。
(2)在操作步骤⑤中,为了得到直线图像,纵坐标是V,则横坐标应该选用 (选填“p”“”或“p2”)。
(3)选择合适的坐标后,该同学通过描点作图,得到的直线图像如图乙所示,其延长线分别交横、纵坐标于a、b,则待测药物的体积为 (用题目中已知量表示)。
(4)由于压强传感器和注射器连接处软管存在一定容积,由此造成的测量值比真实值 (选填“偏大”“偏小”或“相同”)。
5.(2024 浙江二模)如图是小明同学在做“测定玻璃的折射率”的实验中所留下的图纸。如图(a)所示,该同学选用的玻璃砖前后两个光学面相互平行,a和a′分别是玻璃砖与空气的两个界面,在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2,然后在另一侧透过玻璃砖观察,并插上大头针P3,使其挡住P2、P1的像;接着插上大头针P4,使其挡住P3和P2、P1的像,用“。”表示大头针的位置,这样P1、P2确定了射入玻璃砖的光线,P3、P4确定了射出玻璃砖的光线。
(1)根据以上信息,请你在图(a)中画出光路图。
(2)小明同学根据a界面测得的入射角θ1和折射角θ2的正弦值画出了如图(b)所示的图像,从图像可求得玻璃砖的折射率是 (保留两位有效数字)。
(3)如图(c)所示,若在实验过程中画出界面a后,不小心将玻璃砖向上平移了一些,导致界面a′画到图中虚线位置,而在作光路图时界面a仍为开始所画的,则所测得的折射率与真实值相比将 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
6.(2024 江西模拟)某同学在实验室用传感器做“一定质量的气体在体积不变时,其压强与温度的关系”实验,实验装置如图,压强传感器通过软管与试管内密闭气体连通。
(1)(单选)实验中,该同学的以下做法中正确的是 。
A.无需测量被封闭气体的体积
B.密封气体的试管大部分在水面之上
C.每次加入热水后,用温度传感器搅拌使水温均匀
D.每次加入热水后,立即读数
(2)该同学记录了不同热力学温度T时的压强p,在操作正确的情况下,描绘出来的图像可能是 。
(3)该同学记录下了初始时封闭气体压强p0和摄氏温度t0,随后逐渐加热水升高温度,并记录下每次测量结果与初始值的差值Δp和Δt,在实验过程中压强传感器软管突然脱落,他立即重新接上后继续实验,其余操作无误。则Δp﹣Δt的关系图可能是 。
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实验精练03 波、光、热实验
一、单摆
1.公式法:每改变一次摆长,将相应的l和T代入公式g=中求出g值,最后求出g的平均值.
设计如下所示实验表格
实验次数 摆长l/m 周期T/s 重力加速度g/(m·s-2) 重力加速度g的平均值/(m·s-2)
1 g=
2
3
2.图像法:由T=2π得T2=l,以T2为纵坐标,以l为横坐标作出T2-l图像.其斜率k=,由图像的斜率即可求出重力加速度g.
3.选择细而不易伸长的线,长度一般不应短于1 m;摆球应选用密度较大、直径较小的金属球.
4.摆动时摆线偏离竖直方向的角度应很小.
5.摆球摆动时,要使之保持在同一竖直平面内,不要形成圆锥摆.
6.计算单摆的全振动次数时,应从摆球通过最低位置时开始计时,要测n次全振动的时间
二、双缝干涉测量光的波长
1.将光源、透镜、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上,如图所示.
2.接好光源,打开开关,使灯丝正常发光.
3.调节各器件的高度,使光源灯丝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,两者间距5~10 cm,这时可观察白光的干涉条纹.
5.在单缝和光源间放上滤光片,观察单色光的干涉条纹.
6.使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中心,记下手轮上的读数a1,将该条纹记为第1条亮条纹;转动手轮,使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中心,记下此时手轮上的读数a2,将该条纹记为第n条亮条纹,两条纹间距为a=|a2-a1|,则相邻两条亮条纹间的距离Δx==.
7.测量头在使用时应使中心刻线对应着亮(暗)条纹的中心.
三、探究气体等温变化的规律
(1)实验过程:
1.如图所示组装实验器材.
2.利用注射器选取一段空气柱为研究对象,注射器下端的开口有橡胶套,它和柱塞一起把一段空气柱封闭.
3.把柱塞缓慢地向下压或向上拉,读取空气柱的长度与压强的几组数据.空气柱的长度l可以通过刻度尺读取,空气柱的长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V.空气柱的压强p可以从与注射器内空气柱相连的压力表读取.
(2)数据分析
1.作p-V图像
以压强p为纵坐标,以体积V为横坐标,用采集的各组数据在坐标纸上描点,绘出等温曲线,如图所示.观察p-V图像的特点看能否得出p、V的定量关系.
2.作p-图像
以压强p为纵坐标,以为横坐标,在坐标纸上描点.如果p-图像中的各点位于过原点的同一条直线上,就说明压强p跟成正比,即压强与体积成反比.如果不在同一条直线上,我们再尝试其他关系.
3.实验结论:一定质量的某种气体,在温度不变的情况下,其压强与体积的倒数成正比.
(3)注意事项
1.改变气体体积时,要缓慢进行.
2.实验过程中,不要用手接触注射器的外壁.
3.实验前要在柱塞上涂抹润滑油.
4.读数时视线要与柱塞底面平行.
5.作p-图像时,应使尽可能多的点落在直线上,不在直线上的点应均匀分布于直线两侧,偏离太大的点应舍弃掉.
四、折射率的测定
装置图:
1.原理:n=
2.操作步骤
(I)在桌面上铺一张白纸,把玻璃砖放在纸上,描出玻璃砖的两个边a和a'。
(2)在玻璃砖的一侧插两个大头针A、B,AB的延长线与直线α的交点就是O,眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针,此时再插入第三个大头针C,使它把A、B都挡住,再插第四个大头针D,使它把前三个大头针都挡住。
(3)取下玻璃砖,把AB、CD用直线连接起来,分别交直线a、a'于O、O',再连接OO',用量角器得出入射角和折射角,如图甲所示,代入公式计算出玻璃的折射率。
3也可以作单位圆,如图乙所示,测量EF和GH的长度,用公式n=得出玻璃的折射率。
(2024 黄州区校级二模)近年来,对折射率为负值(n<0)的负折射率人工材料的研究备受关注。如图甲所示,光从真空射入负折射率材料时,入射角和折射角的大小关系仍然遵循折射定律,但折射角取负值。即折射光线和入射光线位于界面法线同侧。某同学用图乙所示装置测量该材料对红光的折射率,在空气中(可视为真空)放置两个完全相同的用负折射率材料制作的顶角为θ的直角三棱镜A、B,在棱镜B下方有一平行于下表面的光屏,两棱镜斜面平行且间距为d。一束红色激光,从棱镜A上的P点垂直入射。
(1)该同学先在白纸上记录两平行斜边位置,放上两三棱镜后,插针P1、P2的连线垂直于A上表面,若操作无误,则在图中下方的插针应该是 。
A.P3P6
B.P3P8
C.P5P6
D.P7P8
(2)若θ=30°,激光通过两棱镜后,打在光屏上的点偏离入射光线的水平距离为2d,该材料折射率n= 。
(3)记录棱镜B的斜边位置后,操作时不小心把棱镜B往下方平移了少许距离(使两棱镜实际距离略大于d),则该材料折射率n的测量值的绝对值会 。(填“偏大”“不变”或者“偏小”)
【解答】解:(1)因负折射率材料的折射光线和入射光线位于法线的同侧,则经过P1P2后,下图中的光线应该经过P7P8,故D正确,ABC错误;
故选:D。
(2)画出光路图如图1所示:
图1
由题意得n
由几何关系得:2ddsin(θ+r)
解得n
(3)若棱镜B往下方平移了少许距离,两棱镜实际距离略大于d,折射角增大,则折射率偏大,如图2。
图2
故答案为:(1)D;(2);(3)偏大
1.(2024 临川区校级模拟)如图甲所示,利用双缝干涉测定光的波长的实验中,双缝的间距d=0.4mm,双缝到光屏的距离L=60cm,实验时,接通电源使光源正常发光,调整光路,使得从目镜中可以观察到干涉条纹。
(1)某种单色光照射双缝得到的干涉条纹如图乙所示,则分划板在图乙中A位置时游标卡尺的读数(如图丙所示)xA= mm,在B位置时游标卡尺的读数xB=14.9mm,则该单色光的波长λ= nm(结果保留三位有效数字)。
(2)若测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,如图丁所示,如果依然在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx,则波长的测量值 (填“大于”“小于”或“等于”)实际值。
【解答】解:(1)游标卡尺的精确度为0.1mm,读数为10mm+7×0.1mm=10.7mm
由题图可知,条纹间距Δxmm=0.7mm
根据Δx
变形得到λm=467nm
(2)如果测量头中的分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上,则在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx时,条纹间距测量值将偏大,即真实值小于测量值。
故答案为:(1)10.7、467;(2)小于
2.(2024 龙岗区校级模拟)某同学通过双缝干涉实验测量光的波长,实验装置如图(a)所示。
(1)一毛玻璃屏上相邻亮条纹的间距可利用测量头测出,如图(b)所示。先将测量头分划板中心刻线与一明条纹中心P重合,其读数为0.822mm,然后沿同一方向转动手轮,使分划板中心刻线移过4条暗条纹,与另一明条纹中心P′重合,相应的读数如图(c)所示,该读数为 mm。
(2)已知双缝间的距离为0.2mm,双缝到屏的距离为1.5m,此单色光波长是 mm。(保留三位有效数字)
(3)若改用波长更短的单色光重复上述实验,条纹间距将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【解答】解:(1)图(c)的该读数为
20.5mm+0.2×0.01mm=20.502mm
(2)已知条纹PP'间还有3条亮条纹,则相邻两亮条纹的间距为
Δxmm=4.92mm
由干涉条纹的间距公式解得
λ=6.56×10﹣4mm
(3)由干涉条纹的间距公式可得,换波长更短的单色光重复上述实验,条纹间距将变小。
故答案为:(1)20.502(20.501也对);(2)6.56×10﹣4;(3)变小。
3.(2024 甘肃模拟)(1)“测量玻璃的折射率”的实验中,某同学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 。(选填正确选项前的字母)
A.插上大头针P3,使P3仅挡住P2的像
B.插上大头针P3,使P3挡住P1的像和P2的像
C.插上大头针P4,使P4挡住P3和P1、P2的像
D.插上大头针P4,使P4仅挡住P3
(2)在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中,下列说法正确的是 。(选填正确选项前的字母)
A.为了减小作图误差,P3和P4的距离应适当取大些
B.如果光在界面aa′的入射角大于临界角,光将不会进入玻璃砖
C.不论光以什么角度从aa′射入,经一次折射后到达界面bb′都能射出
(3)另一位同学在“测量玻璃的折射率”实验中,为了防止笔尖碰到玻璃砖面而损伤玻璃砖,该同学画出的玻璃砖界面aa′、bb′如图乙所示。其他操作均正确,该同学测得的折射率与真实值相比 。(填“偏大”“偏小”或“不变”)
【解答】解:(1)大头针P1、P2、P3、P4理论上都应在同一光路上,所以该同学接下来要完成的必要步骤有:插上大头针P3,使P3挡住P1的像和P2的像,接着插上大头针P4,使P4挡住P3和P1、P2的像。
故选:BC;
(2)A.为了减小作图误差,P3和P4的距离应适当取大些,故A正确;
B.全反射必须是:①光由光密介质射向与光疏介质的交界面时,②入射角大于临界角才能发生,所以即使光在界面aa′的入射角大于临界角,光也不会发生全反射,而一定会折射进入玻璃砖,故B错误;
C.根据光路的可逆性可知,光在aa′的入射角为β,根据折射定律有
不论光以什么角度从aa′射入,经一次折射后到达界面bb′时的入射角都会小于全反射临界角,所以都能射出,故C正确。
故选:AC;
(3)如图所示
实线为实际的光路图,虚线为实验中作出的折射光线,可知作出的折射光线相比实际折射光线沿逆时针转动了一个角度,所以折射角α的测量值大于真实值,而由于玻璃砖上表面与aa′平行,所以入射角β的测量值等于真实值,因此玻璃砖折射率的测量值比真实值偏小。
故答案为:(1)BC(2)AC(3)偏小。
4.(2024 茂名二模)某同学为了测量固体药物的体积,设计了如图甲所示的测量装置(装置密封性良好)。
要测量步骤如下:
①把待测药物放进注射器内;
②把注射器活塞推至适当位置,然后将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机连接;
③移动活塞,记录注射器的刻度值V,以及气体压强值p;
④重复上述步骤③,多次测量;
⑤根据记录的数据,作出图像,并利用图像计算药物体积。
(1)在操作步骤③中, (选填“缓慢”“快速”或“以任意速度”)移动活塞。
(2)在操作步骤⑤中,为了得到直线图像,纵坐标是V,则横坐标应该选用 (选填“p”“”或“p2”)。
(3)选择合适的坐标后,该同学通过描点作图,得到的直线图像如图乙所示,其延长线分别交横、纵坐标于a、b,则待测药物的体积为 (用题目中已知量表示)。
(4)由于压强传感器和注射器连接处软管存在一定容积,由此造成的测量值比真实值 (选填“偏大”“偏小”或“相同”)。
【解答】解:(1)在操作步骤③中,为了保证气体温度不变,应缓慢移动活塞。
(2)设固体药物的体积为V0,以气体为对象,根据玻意耳定律可得
p(V﹣V0)=C
整理可得
为了得到直线图像,纵坐标是V,则横坐标应该选用。
(3)根据
结合图乙图像可知,待测药物的体积为
V0=b
(4)由于压强传感器和注射器连接处软管存在一定容积,设该容积为V1,以气体为对象,根据玻意耳定律可得
p(V+V1﹣V0真)=C
整理可得
结合图乙可知
V0真﹣V1=b=V0测<V0真
可知造成的测量值比真实值偏小。
故答案为:(1)缓慢;(2);(3)b;(4)偏小。
5.(2024 浙江二模)如图是小明同学在做“测定玻璃的折射率”的实验中所留下的图纸。如图(a)所示,该同学选用的玻璃砖前后两个光学面相互平行,a和a′分别是玻璃砖与空气的两个界面,在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2,然后在另一侧透过玻璃砖观察,并插上大头针P3,使其挡住P2、P1的像;接着插上大头针P4,使其挡住P3和P2、P1的像,用“。”表示大头针的位置,这样P1、P2确定了射入玻璃砖的光线,P3、P4确定了射出玻璃砖的光线。
(1)根据以上信息,请你在图(a)中画出光路图。
(2)小明同学根据a界面测得的入射角θ1和折射角θ2的正弦值画出了如图(b)所示的图像,从图像可求得玻璃砖的折射率是 (保留两位有效数字)。
(3)如图(c)所示,若在实验过程中画出界面a后,不小心将玻璃砖向上平移了一些,导致界面a′画到图中虚线位置,而在作光路图时界面a仍为开始所画的,则所测得的折射率与真实值相比将 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【解答】解:(1)根据题意,画出的光路图如图所示:
(2)根据折射定律
变形得
sinθ2﹣sinθ1图像斜率
结合sinθ2﹣sinθ1函数斜率的含义,图像的斜率
代入数据解得n=1.6
(3)根据题意,所作光路图如图所示:
由图可知,入射角i不变,导致折射角r偏小,根据折射定律则可知,所测得的折射率将偏大。
故答案为:(1)见解析;(2)1.6;(3)偏大。
6.(2024 江西模拟)某同学在实验室用传感器做“一定质量的气体在体积不变时,其压强与温度的关系”实验,实验装置如图,压强传感器通过软管与试管内密闭气体连通。
(1)(单选)实验中,该同学的以下做法中正确的是 。
A.无需测量被封闭气体的体积
B.密封气体的试管大部分在水面之上
C.每次加入热水后,用温度传感器搅拌使水温均匀
D.每次加入热水后,立即读数
(2)该同学记录了不同热力学温度T时的压强p,在操作正确的情况下,描绘出来的图像可能是 。
(3)该同学记录下了初始时封闭气体压强p0和摄氏温度t0,随后逐渐加热水升高温度,并记录下每次测量结果与初始值的差值Δp和Δt,在实验过程中压强传感器软管突然脱落,他立即重新接上后继续实验,其余操作无误。则Δp﹣Δt的关系图可能是 。
【解答】解:(1)A.实验中只需保证被封闭气体的体积不变,无需测量被封闭气体的体积,故A正确;
B.由于温度传感器测量的是水温,为了使试管内气体温度与水温相同,需要使试管完全浸入水中,故B错误;
CD.每次加入热水后,需在温度传感器示数稳定后,再进行读数,温度传感器是用来测温的,不能用来搅拌,故CD错误。
故选:A。
(2)根据一定质量的理想气体状态方程
pV=CT
当体积不变时
P与T的图像是过原点的直线,故B正确,AC错误。
故选:B。
(3)热力学温度与摄氏温度的关系式为
T=t+273(K)
则在数值关系上Δt=ΔT,根据查理定律有
变形得
则Δp与Δt成正比,当压强传感器的软管脱落时,内外压强差瞬间变为零,则Δp突变为零,立即重新接上后,封闭气体质量减少,则封闭气体物质的量减小,由
pV=nRT(n为物质的量,R为普适气体常量)
可知
则软管脱落后Δp﹣Δt图线斜率减小,故ABD错误,C正确。
故选:C。
故答案为:(1)A;(2)B;(3)C。
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