- 测定玻璃的折射率
- 共14题
(1)某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率,所用的玻璃砖两面平行。正确操作后,做出的光路图及测出的相关角度如图所示。①次玻璃的折射率计算式为n=__________(用图中的表示);②如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择,为了减少误差,应选用宽度_____(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量。
(2)某实验小组研究橡皮筋伸长与所受拉力的关系。实验时,将原长约200mm的橡皮筋上端固定,在竖直悬挂的橡皮筋下端逐一增挂钩码(质量均为20g),每增挂一只钩码均记下对应的橡皮筋伸长量;当挂上10只钩码后,再逐一把钩码取下,每取下一只钩码,也记下对应的橡皮筋伸长量。根据测量数据,作出增挂钩码和减挂钩码时的橡皮筋伸长量l与拉力F关系的图像如图所示。从图像中可以得出_______。(填选项前的字母)
a增挂钩码时l与F成正比,而减挂钩码时l与F不成正比
b当所挂钩码数相同时,增挂钩码时橡皮筋的伸长量比减挂钩码时的大
c当所挂钩码数相同时,增挂钩码时橡皮筋的伸长量与减挂钩码时的相等
d增挂钩码时所挂钩码数过多,导致橡皮筋超出弹性限度
(3)如图所示是一些准备用来测量待测电阻阻值的实验器材,器材及其规格列表如下
为了能正常进行测量并尽可能减少测量误差,实验要求测量时电表的读数大于其量程的一半,而且调节滑动变阻器能使电表读数有较明显的变化。请用实线代表导线,在所给的实验器材图中选择若干合适的器材,连成满足要求的测量阻值的电路。
正确答案
见解析
解析
(1)本小题属于简单题,,应选宽一些的玻璃砖。
(2)本小题属于中等题,解题的关键在于弄清为什么两发图象会错开。实验中由于增挂钩码时所挂钩码数过多,导致橡皮筋超出弹性限度,弹簧无法及时回复原长,两条图象才会出现差异。d
(3)本小题属于难题,要准确就需要对实验原理(伏安法、变阻器接法)、误差分析有深刻理解。由于待测电阻约1000Ω,滑动变阻器最大电阻为100Ω,要使电表读数发生变化,滑动变阻器必须使用分压式接法。当电源电动势全部加在待测电阻上时,流过的电流约为,显然不能用电流表来测电流,而应该把其中一个电压表当电流来使用。根据比值法容易判断出待测电阻是大电阻,伏安法应使用内接法。
知识点
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,如图甲所示。
(1)在答题纸上相应的图中画出完整的光路图;
(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)为了观察光在玻璃砖不同表面的折射现象,某同学做了二次实验,经正确操作插好了8枚大头针,如图乙所示。图中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针,其对应出射光线上的2枚大头针是P3和_____________(填“A”和“B”)
正确答案
见解析。
解析
(1)如图
(2) 以入射点为圆心以R为半径作圆,与入射光线和折射光线相交,过交点作法线垂线,测量长度得x1.x2,由,根据测得值求出n=1.51 。
(3)A
知识点
(1)某同学用测力计研究在竖直方向运行的电梯运动状态。他在地面上用测力计测量砝码的重力,示数为G。他在电梯中用测力计仍测量同一砝码的重力,发现测力计的示数小于G,由此判断此时电梯的运动状态可能是_______。
(2)用螺旋测微器测量某金属丝直径的结果如图所示。该金属丝的直径是_______。
(3)某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率。开始玻璃砖的位置如图中实线所示,使大头针P1、P2与圆心O在同一直线上,该直线垂直于玻璃砖的直径边,然后使玻璃砖绕圆心O缓慢转动,同时在玻璃砖直径边一侧观察P1、P2的像,且P2的像挡住P1的像。如此观察,当玻璃砖转到图中虚线位置时,上述现象恰好消失。此时只需测量出玻璃砖直径边绕O点转过的角度,即可计算出玻璃砖的折射率。请用你的测量量表示出折射率_______。
(4)某同学测量阻值约为25kΩ的电阻Rx,现备有下列器材:
A. 电流表(量程100 μA,内阻约为 2 kΩ);
B. 电流表(量程500 μA,内阻约为300 Ω);
C. 电压表(量程15 V,内阻约为100 kΩ);
D. 电流表(量程50 V,内阻约为500 kΩ);
E. 直流电源(20 V,允许最大电流1 A);
F. 滑动变阻器(最大阻值1 kΩ,额定功率1 W);
G. 电键和导线若干。
电流表应选_______,电压表应选_______。(填字母代号)
该同学正确选择仪器后连接了以下电路,为保证实验顺利进行,并使测量误差尽量减小,实验前请你检查该电路,指出电路在接线上存在的问题:
① ______________;② ______________ 。
正确答案
(1)减速上升或加速下降
(2)1.706mm
(3)
(4)B,C;电流表应采用内接的方法,滑动变阻器应采用分压器方式的接法
解析
(1)物体处于失重状态,加速度方向向下,故而可能是减速上升或加速下降。
(2)注意副尺一定要有估读。读数为1.5+20.6×0.01mm=1.706mm。因为个人情况不同,估读不一定一致,本题读数1.704-1.708都算正确。
(3)由题意可知,当玻璃砖转过某一角度θ时,刚好发生全反射,在直径边一侧观察不到P1、P2的像,做出如图所示的光路图可知,当转过角度θ时有。
(4):电学实验选择仪器的一般步骤如下:① 根据量程选择电流表和电压表,不能超过表的量程,不能量程太大导致表的读数偏小;② 根据题中关键语句,如精确测量,从零开始连续可调等等选择分压电路亦或是限流电路;分压电路滑动变阻器选择小阻值,限流电路滑动变阻器选择大阻值;③ 选择电流表的内外接法,一般的原则是“大内偏大,小外偏小”;也可以根据之间的关系来判断,当 时,采用电流表的外接法,反之选择电流表内接法。
1)本题中,待测电阻Rx的阻值约为25kΩ,直流电源电动势为20V,经粗略计算电路中最大的电流约为,所以电流表选择B;虽然电压表C的量程不足,但是相比起来电压表D的量程超过太多,读数偏小,所以电压表选择C表。
2)根据本题解析的第②、③两条原则可知电路图的问题为:①电流表应采用内接的方法;②滑动变阻器应采用分压器方式的接法 。
知识点
(1)如图所示,白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q,A点位于P、Q之间,B点位于Q右侧,旋转偏振片P,A、B两点光的强度变化情况是_____________。
(A)A、B均不变
(B)A、B均有变化
(C)A不变,B有变化
(D)A有变化,B不变
(2)“测定玻璃的折射率”实验中,在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针A、B,在另一侧再竖直插两个大头针C、D,在插入第四个大头针D时,要使它________,如图是在白纸上留下的实验痕迹,其中直线a、a′是描在纸上的玻璃砖的两个边,根据该图可算得玻璃的折射率n=________,(计算结果保留两位有效数字)
(3)地震时,震源会同时产生两种波,一种是传播速度约为3.5 km/s的S波,另一种是传播速度约为7.0 km/s的P波,一次地震发生时,某地震监测点记录到首次到达的P波比首次到达的S波早3 min,假定地震波沿直线传播,震源的振动周期为1.2 s,求震源与监测点之间的距离x和S波的波长λ。
正确答案
(1)C
(2)挡住C及A、B的像 1.8(1.6~1.9都算对)
(3)1 260 km 4.2 km
解析
(1)白炽灯光属于非偏振光,通过偏振片P后的自然光变成了偏振光,当P转动时,通过偏振片P后光强不变,B、D两项错误;同时,P的偏振方向发生变化,使B处光强发生变化,A项错误,C项正确。
(2)
插入大头针D时要使大头针D挡住大头针C和大头针B、A的像。
连接AB延长交界面a于点O,连接CD延长交界面b于点O′,过O点作垂线FG,连接OO′,以O点为圆心、1.5 cm长为半径画圆,分别交AB、OO′于E、Q两点,分别过E、Q向GF作垂线EG、FQ,并用毫米刻度尺测其长度,如图所示,根据可得:。
(3)设P波的传播时间为t,则x=vPt,x=vS(t+t)
解得,代入数据得x=1 260 km
由λ=vST,解得λ=4.2 km
知识点
(1)如图所示为光学实验用的长方体玻璃砖,它的________面不能用手直接接触。
在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中,两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a、b、c的位置相同,且插在c位置的针正好挡住插在a、b位置的针的像,但最后一个针孔的位置不同,分别为d、e两点,如图所示,计算折射率时,用________(填“d”或“e”)得到的值较小,用________(填“d”或“e”)点得到的值误差较小。
(2)某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘制作了果汁电池,他们测量这种电池的电动势E和内阻r,并探究电极间距对E和r的影响,实验器材如图所示。
①测量E和r的实验方案为:调节滑动变阻器,改变电源两端的电压U和流过电源的电流I,依据公式______,利用测量数据作出U-I图象,得出E和r.
②将电压表视为理想表,要求避免电流表分压作用对测量结果的影响,请在图中用笔画线代替导线连接电路。
③实验中依次减小铜片与锌片的间距,分别得到相应果汁电池的U-I图象如图中(a)(b)(c)(d)所示,由此可知:
在该实验中,随电极间距的减小,电源电动势________(填“增大”、“减小”或“不变”),电源内阻________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
曲线(c)对应的电源电动势E=__________V,内阻r=________Ω,当外电路总电阻为2500 Ω时,该电源的输出功率P=________mW.(均保留三位有效数字)
正确答案
(1)光学 d e
(2)①U=E-Ir ②如图所示 ③不变 增大 0.975 478 0.268
解析
(1)玻璃砖的光学面不能用手直接接触,接触面的污渍会影响接触面的平整,进而影响折射率的测定,连接dc、 ec并延长至玻璃砖的光学面与白纸的交线,交点为出射点,入射点与出射点的连线即为折射光线,入射角一定,用d点时,折射角大,折射率小;对于两光学面平行的玻璃砖,入射光线和出射光线平行,ec连线与入射光线平行,误差小。
(2)①根据闭合电路的欧姆定律,U=E-Ir.
②如图所示。
③图线与纵轴的交点的纵坐标即为电动势,交点纵坐标不变,所以电动势不变,为0.975 V;图线斜率的绝对值即为内阻,斜率的绝对值变大,内阻变大,(c)对应图线斜率绝对值约为478(从线上选取两点即可求斜率),电源的输出功率=2.68×10-4 W=0.268 mW.
知识点
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