光学实验和热学实验知识点题库

用三棱镜做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚大头针P₁和P₂ ，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P₁的像被P₂挡住．接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P₃、P₄ ，使P₃挡住P₁、P₂的像，P₄挡住P₃、P₁和P₂的像，在纸上标出大头针的位置和三棱镜的轮廓如图所示．

（1） ①在图中画出所需的光路；
②为了测出三棱镜玻璃的折射率，需要测量哪些物理量？在图中标出它们；
（2）计算折射率的公式是n=．

在“用油膜法估测分子大小”的实验中，所用的油酸酒精溶液的浓度为每 1000mL溶液中有纯油酸0.6mL，用注射器测得1mL上述溶液有80滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开，得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中正方形格的边长为1cm，则可求得：

（1）油酸薄膜的面积是cm² ．
（2）油酸分子的直径是 m．（结果保留两位有效数字）
（3）利用单分子油膜法可以粗测分子的大小和阿伏加德罗常数．如果已知体积为V的一滴油在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S，这种油的密度为ρ，摩尔质量为M，则阿伏加德罗常数的表达式为．

在做“用油膜法估测分子的大小”实验中，

（1）实验简要步骤如下：
A ．将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数（不足半个的舍去，多于半个的算一个），再根据方格的边长求出油膜的面积S
B ．将一滴酒精油酸溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上
C ．用浅盘装入约2cm深的水，然后用痱子粉或石膏粉均匀的撒在水面上
D ．用公式L= $\text{[math]}$ 求出薄膜厚度，即油酸分子的大小
E ．根据酒精油酸溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V
F ．用注射器或滴管将事先配制好的酒精油酸溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积时的滴数
上述实验步骤的合理顺序是．
（2）该实验中，油酸酒精溶液的浓度为每10⁴ mL溶液中有纯油酸6mL．用注射器得1mL上述溶液中有液滴50滴.1滴该溶液得到的油膜的轮廓形状如图所示，坐标纸中正方形小方格的边长为20mm．根据上述数据，估测出油酸分子的直径为．（保留一位有效数字）
（3）某同学在该实验中，计算结果明显偏大，可能是由于．

A . 油酸未完全散开 B . 油酸中含有大量的酒精 C . 计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格 D . 求每滴体积时，1mL的溶液的滴数误多记了10滴．

如图所示，某同学在做“用双缝干涉测光的波长”实验时，第一次分划板中心刻度线对齐A条纹中心时（图a），游标卡尺的示数为0.03cm，第二次分划板中心刻度线对齐B条纹中心时（图b），10分度游标卡尺的示数如图c所示（游标尺上10个格的总长度为9mm），已知双缝间距离为0.2mm，从双缝到屏的距离为0.75m．则图c中游标尺的示数为cm．所测光波的波长为nm．

在“用插针法测玻璃砖折射率“的实验中，玻璃砖的ab边与a′b′边相互平行，aa′边与bb′边不平行．某同学在白纸上仔细画出了玻璃砖的两条边线aa′和bb′，如图所示．

（1）

实验时，先在玻璃砖的一侧插两枚大头针P₁和P₂以确定入射光线AO．接着，眼睛在玻璃砖的（选填“同一侧”、“另一侧”）观察所插的两枚大头针P₁和P₂ ，同时通过插第三、第四枚大头针来确定从玻璃砖射出的光线．
（2）实验中是否要求四枚大头针的针帽在同一视线上？（填“是”或“否”）
（3）下列操作可以减小实验误差的是 ______ （填字母代号）

A . 适当增大大头针P₁、P₂的间距 B . 选择玻璃砖相互平行的ab、a′b′边来测量 C . 选用尽可能细的笔画线 D . 使AO的入射角接近于90°．

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，要把它们放在图中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。

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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顺序就C、、、、A。

②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所示。然后转动测量头，使分划板中心刻线与第6 条亮纹中心对齐，记下此时图3中手轮上的示数mm，求得相邻亮纹的间距Δx 为mm。

③已知双缝间距 d 为 2.0×10^-4m，测得双缝到屏的距离 l 为 0.700m，由计算式λ=，求得所测红光的波长为nm

在“用油膜法估测分子的大小”实验中，现有按体积比为n：m配制好的油酸酒精溶液置于容器中，还有一个盛有约2cm深的水的浅盘，一支滴管，一个量筒．

请补充下述估测分子大小的实验步骤：

（1）（需测量的物理量自己用字母表示）．
（2）用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，等油酸薄膜稳定后，将薄膜轮廓描绘在坐标纸上，如图所示．（已知坐标纸上每个小方格面积为S，求油膜面积时，半个以上方格面积记为S，不足半个舍去）则油膜面积为．
（3）估算油酸分子直径的表达式为D＝．

下列说法中不正确的是（）

A . 电子表的液晶显示用到了偏振光 B . 光纤利用的是光的全反射 C . 红光由空气进入水中，波长变短，颜色不变 D . 分别用蓝光和黄光在同一装置上做双缝干涉实验，用黄光时得到的条纹间距更窄

“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置如图甲所示。测量头由分划板、目镜、手轮等构成，已知双缝与屏的距离为L，双缝间距为d。

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①如图乙所示，移动测量头上的手轮，使分划板的中心刻线对准第1条亮纹的中心，记下此时手轮上螺旋测微器的读数 $\text{[math]}$ 。转动测量头，使分划板的中心刻线向右移动对准第4条亮纹的中心，此时手轮上螺旋测微器的读数x₂如图丙所示，则读数 $\text{[math]}$ mm；

②已知双缝与屏的距离为L，双缝间距为d。计算波长的公式λ=；（用题目中给出的字母表示）

③在此实验中，下列说法正确的是

A．用白光作为光源，屏上将呈现彩色条纹

B．用红光作为光源，屏上将呈现红黑条纹

C．用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上仍将呈现等间距的条纹

D．用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上仍将呈现等间距的条纹

同学们利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使白炽灯正常发光，调整仪器从目镜中可以观察到干涉条纹。

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（1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，下列操作可行的是__________

A . 将单缝向双缝靠近 B . 使用间距更小的双缝 C . 将毛玻璃屏向远离双缝的方向移动 D . 将毛玻璃屏向靠近双缝的方向移动
（2）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条亮纹中央到第n条亮纹中央间的距离为x，则单色光的波长λ=
（3）若只将滤光片去掉，下列说法正确的是________________

A . 屏上出现彩色衍射条纹，中央是紫色亮纹 B . 屏上出现彩色衍射条纹，中央是白色亮纹 C . 屏上出现彩色干涉条纹，中央是白色亮纹 D . 屏上出现彩色干涉条纹，中央是红色亮纹

下列说法正确的是（）

A . 红光由空气进入水中，波长变短，频率不变 B . 光纤通信和医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理 C . 白光通过三棱镜在屏上出现彩色光带，是光的干涉现象 D . 对同一障碍物波长越长的光越容易衍射 E . 用同一装置做双缝干涉实验，在干涉样中紫光的条纹间距比红光宽

油膜法测定分子的直径， $\text{[math]}$ 的油酸加入酒精中配制 $\text{[math]}$ 的油酸酒精溶液， $\text{[math]}$ 溶液通过滴管实验测得为80滴，取1滴溶液滴在撒有痱子粉的浅水槽中，待油膜界面稳定后测得油膜面积为 $\text{[math]}$ 。

（1）试估算油酸分子的直径（保留一位有效数字）
（2）按照一定比例配制的油酸酒精溶液置于一个敞口容器中，如果时间偏长，会影响分子尺寸测量结果导致测量值（选填“偏大”或“偏小”）

如图所示为用双缝干涉测量光的波长的实验装置

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（1）实验器材元件X为，元件Y为；
（2）图（a）为实验得到的干涉图样，分划板在图中B位置时手轮示数如图（b）所示，则x_B=mm；
（3）已知双缝间距d=0.50mm，双缝到光屏的距离l=0.50m，A位置时手轮示数x_A=3.601mm.由以上所测数据，可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为m。

在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，将0.1mL的油酸溶于酒精，制成250mL的油酸酒精溶液，用注射器测得1.0mL上述溶液有100滴，现取一滴该溶液滴入水面上，将油膜形状画在每小格边长为1.0cm的方格纸，数出完整的方格有67个，大于半格的有14个，小于半格的有19个。则：

（1）这种估测方法是将每个分子近似看成，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为单分子油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的。
（2）利用上述有关数据可求得的油膜分子直径约为m。（结果保留两位有效数字）
（3）在配制油酸酒精溶液时，若不小心把酒精倒多了一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值小一些。会导致算出的油酸分子直径比实际值（填“偏大”或“偏小”）。

同学们用双缝干涉实验测单色光的波长。已知双缝间距 $\text{[math]}$ ，双缝到屏的距离 $\text{[math]}$ ，屏幕上出现黄光的干涉条纹如图甲所示。回答下列问题：

（1）分划线对准最左边的亮条纹中心时，螺旋测微器的读数 $\text{[math]}$ ，转动手轮，分划线向右移，对准另一条亮条纹时，螺旋测微器的示数如图乙所示， $\text{[math]}$ mm。
（2）相邻的亮条纹的间距 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 结果保留两位小数）。
（3）黄光的波长的计算式 $\text{[math]}$ （用前面给出的字母d、l、 $\text{[math]}$ 表示），代入相关数据，求得所测单色光的波长为m（结果保留两位小数）。
（4）若要观察到更多的干涉条纹，可选用的方法是______（填选项前的字母代号）。

A . 改用波长更小的单色光做实验 B . 改用强度大的此单色光做实验 C . 增大双缝之间的距离 D . 将光源向远离双缝的位置移动

对于以下教材中配图说明，说法正确的是（　　）

A . 甲图为油膜法估算分子直径的实验图。实验中需将痱子粉撒的尽量厚一些 B . 乙图为布朗运动产生原因示意图。说明微粒越大，液体分子沿各方向撞击它的数量越多，布朗运动越明显 C . 丙图为模拟气体压强产生机理实验图。说明气体压强是由大量气体分子对器壁频繁碰撞产生的 D . 丁图为热机工作时的能流分配图。说明热机的效率可能达到100%

在“用油膜法估测分子大小”的实验中，将 $\text{[math]}$ 的油酸加入酒精中配制成 $\text{[math]}$ 的油酸酒精溶液，通过注射器测得80滴这样的溶液为 $\text{[math]}$ ，取1滴溶液滴在撒有痱子粉的浅水槽中，待油膜界面稳定后，测得油膜面积为 $\text{[math]}$ ，估算油酸分子的直径 $\text{[math]}$ m（结果保留一位有效数字）。

实验小组用油膜法测油酸分子直径。实验主要步骤如下：（以下结果均保留两位有效数字）

（1） ①向体积V的纯油酸中加酒精，直至总量达到1000V；
②用注射器吸取①中油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入n=100滴时，测得其体积恰好是 $\text{[math]}$ ；一滴油酸酒精溶液中含有油酸的体积为 $\text{[math]}$ 。
③先往浅盘里倒入水，然后将痱子粉均匀地撒在水面上；
④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的形状；
⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所示，数出轮廓范围内约有110个小方格，小方格的边长为1cm。可知油膜面积为 $\text{[math]}$ ；
（2）计算出油酸分子直径约为m。

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1），并选用间距为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，发出白光。

（1）组装仪器时，在光具座①②③位置处固定相应装置，正确的顺序是____；

A . ①单缝，②滤光片，③双 B . ①滤光片，②单缝，③双缝 C . ①单缝，②双缝，③滤光片
（2）若取下红色滤光片，其他实验条件不变，则在目镜中____；

A . 观察不到干涉条纹 B . 可观察到明暗相间的白条纹 C . 可观察到彩色条纹
（3）若实验中在像屏上得到的干涉图样如图2所示，毛玻璃屏上的分划板刻线在图2中A，B位置时，游标尺的读数分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ （已知 $\text{[math]}$ ，则入射的单色光波长的计算表达式为λ=。分划板刻线在某条明条纹位置时游标卡尺如图3所示，则其读数为mm；
（4）如果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4所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距 $\text{[math]}$ 时，测量值实际值。（填“大于”“小于”或“等于”）

用a、b两单色光分别照射同一双缝干涉实验装置，在距双缝恒定距离的屏上得到不同的干涉图样，其中图甲是用a光照射形成的，图乙是用b光照射形成的。下列说法正确的是（）

A . a光的波长比b光的短 B . a光的频率比b光的小 C . 水对a光的折射率比对b光的大 D . 在真空中，a、b两光的传播速度相同

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