专项练2
1.(2020甘肃静宁期中)用双缝干涉测光的波长。实验装置如图所示,已知单缝与双缝间的距离L1=100 mm,双缝与屏的距离L2=700 mm,双缝间距d=0.25 mm。用测量头来测量亮纹中心的距离。测量头由分划板、目镜、手轮等构成,转动手轮使分划板左右移动,让分划板的中心刻线对准亮纹的中心(如图所示),记下此时手轮上的读数,转动测量头,使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心,记下此时手轮上的读数。
(1)分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时,手轮上的读数如图所示,则对准第1条时读数x1= mm、对准第4条时读数x2= mm。
(2)写出计算波长λ的表达式,λ= (用符号表示),λ= mm(保留三位有效数字)。
2.(2020山东青岛高三三模)电流传感器可以捕捉到瞬间的电流变化,它与计算机相连,可以显示出电流随时间变化的I-t图像。如图甲所示连接电路。直流电源电动势为9 V,内阻可忽略,电容器选用电容较大的电解电容器。先使开关S与1端相连,电源向电容器充电然后把开关S掷向2端,电容器通过电阻R放电,传感器将电流信息传入计算机。屏幕上显示出电流随时间变化的I-t图像如图乙所示。
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(1)在如图乙所示的I-t图像中用阴影标记面积的物理意义是 ;
(2)根据I-t图像估算当电容器开始放电时所带的电荷量q0= ,并计算电容器的电容C= ;(均保留两位有效数字)
(3)如果不改变电路其他参数,只减小电阻R,充电时I-t曲线与横轴所围成的面积将 (填“增大”“不变”或“变小”);充电时间将 (填“变长”“不变”或“变短”);简要说明原因 。
3.(2020山东高三期末)气垫导轨装置如图所示,为验证机械能守恒定律,定滑轮下悬挂质量为m的钩码A,质量为M的滑块B上遮光条宽度为d,实验时,滑块由静止释放,分别测得遮光条通过光电门1、2的时间为Δt1和Δt2,两光电门中心之间的距离为L。
(1)用游标卡尺测量遮光条宽度,其读数为d= cm;
(2)在钩码从静止开始释放后,验证A、B组成的系统机械能守恒的表达式为 ;在钩码从静止开始释放到滑块经过光电门2时绳子拉力对滑块B做的功为 (用题目所给物理量的符号表示)。 4.(2020北京高三二模)
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如图所示,用气体压强传感器探究气体等温变化的规律,操作步骤如下:
①在注射器内用活塞封闭一定质量的气体,将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接
起来;
②缓慢移动活塞至某一位置,待示数稳定后记录此时注射器内封闭气体的体积V1和由计算机显示的
气体压强值p1;
③重复上述步骤②,多次测量并记录;
④根据记录的数据,作出相应图像,分析得出结论。
(1)在本实验操作的过程中,需要保持不变的量是气体的 和 。
(2)根据记录的实验数据,作出了如图所示的p-V图。对图线进行分析,如果在误差允许范围内,p1、p2、V1、V2之间满足关系式 ,就说明一定质量的气体在温度不变时,其压强与体积成反比。图线在V1、V2之间所围的面积的物理意义表
示 。
(3)(多选)在不同温度环境下,另一位同学重复了上述实验,实验操作和数据处理均正确。环境温度分别为T1、T2,且T1>T2。在如图所示的四幅图中,可能正确反映相关物理量之间关系的是 (选填选项前的字母)。
(4)在相同温度环境下,不同小组的同学均按正确的实验操作和数据处理的方法完成了实验,并在相同坐标标度的情况下画出了压强与体积的关系图线,如图所示。对于图线并不相同的结果,他们请教了
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老师,老师的解释是由于他们选取的气体质量不同。若4个小组所选择的研究对象的质量分别是m1、m2、m3和m4,则由图可知它们的大小关系是m1 m2,m3 m4(选填“大于”或“小于”)。
5.(2020宁夏高三一模)用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时,先在白纸上放好圆弧状玻璃砖,在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2,然后在玻璃砖的另一侧观察,调整视线使P1的像被P2的像挡住,接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4,使P3挡住P1和P2的像,P4挡住P3以及P1和P2的像,在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓,如图甲所示,其中O为两圆弧圆心,图中已画出经P1、P2点的入射光线。
(1)在图上补画出所需的光路。
(2)为了测出玻璃的折射率,需要测量入射角和折射角,请在图中的AB分界面上画出这两个角。 (3)用所测物理量计算折射率的公式为n= 。
(4)为了保证在弧面CD得到出射光线,实验过程中,光线在弧面AB的入射角应适当 (填“小一些”“无所谓”或“大一些”)。
(5)多次改变入射角,测得几组入射角和折射角,根据测得的入射角和折射角的正弦值,画出了如图乙所示的图像,由图像可知该玻璃的折射率n= 。 6.关于“油膜法估测油酸分子的大小”实验:
(1)(多选)“用油膜法估测油酸分子的大小”实验的科学依据是 。
A.将油膜看成是单层油酸分子铺成的 B.不考虑各油酸分子间的间隙
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C.考虑了各油酸分子间的间隙 D.将油酸分子看成球形
(2)下述步骤中,正确的顺序是 。(填写步骤前面的数字,已知①在④之后进行)
①往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水,待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面
上。
②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待薄膜形状稳定。
③将画有油膜形状的玻璃板平放正坐标纸上,计算出油膜的面积。根据油酸的体积和面积计算出油
酸分子直径的大小。
④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒内每增加一定体积时的滴
数,由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积。
⑤将玻璃板放在浅盘上,然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。
(3)将1 cm3的油酸溶于酒精,制成300 cm3的油酸酒精溶液;测得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴,现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上,测得所形成的油膜的面积是0.13 m2。由此估算出油酸分子的直径为 m。(结果保留1位有效数字)
参考答案 专项练2
1.答案 (1)2.190或2.191 7.869或7.870 (2) 6.76×10-4
解析 (1)测第1条时固定刻度读数为2 mm,可动刻度读数为0.191 mm,所以最终读数为2.191 mm。测第4条时固定刻度读数为7.5 mm,可动刻度读数为0.369 mm,所以最终读数为7.869 mm。
(2)根据双缝干涉条纹的间距公式Δx=λ,知λ=,代入数据得λ= mm=6.76×10-4 mm。
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2.答案 (1)通电0.2 s电容增加的电荷量(或流过电阻R的电荷量) (2)1.6×10-3 C(1.7~1.8)×10-4 F (3)不变
变短 充电电流增大
解析 (1)将横坐标t分成许多很小的时间间隔Δt,在这些很小的时间间隔里,放电电流I可以视为不变,则IΔt为这段时间内充入电容的电荷量,即这个阴影面积的物理意义是通电0.2秒充入电容(流过电阻R)的电荷量;
(2)电容器在全部放电过程中释放的电荷量在数值上等于图像与坐标轴所包围的面积;具体的做法是首先以坐标纸上的一个小正方形作为一个面积计量单位,数出图像与坐标轴间有多少个完整的小正方形,对于超过该格一半面积的记为一个,不足一半的则舍去不计,这样既可以得到包含的小正方形的个数为40个(格数为38~42都正确);其次确定每个小方格所对应的电荷量值,纵坐标的每个小格为0.2 mA,横坐标的每个小格为0.2 s,则每个小格所代表的电荷量数值为:q=0.2×10-3×0.2 C=4×10-5 C。
根据I-t图像估算当电容器开始放电时所带的电荷量q0=nq=40×4×10-5 C=1.6×10-3 C。 电容器的电容C= F=1.8×10-4 F
(3)如果不改变电路其他参数,只减小电阻,将开关掷向1时,电容器的电压不变,由于电容器的电容不变,根据Q=CU可知充入电容的电荷量不变,即充电时I-t曲线与横轴所围成的面积将不变;只减小电阻R,由闭合电路欧姆定律知,将开关掷向1时电容器开始充电的电流增大,则曲线与纵轴交点的位置将向上移动,而充电时I-t曲线与横轴所围成的面积不变,所以充电时间将变短。 3.答案 (1)0.860
(2)mgL=(m+M) W=M2
解析 (1)游标卡尺的主尺读数为8 mm,游标读数为0.05×12 mm=0.60 mm,则最终读数为8.60 mm,即为0.860 cm
(2)滑块通过两光电门的瞬时速度为 v1= v2=
系统动能的增加量
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ΔEk=(M+m)()=(M+m)
系统重力势能的减小量为 ΔEp=mgL
则需验证的机械能守恒的表达式为
mgL=(M+m)
对滑块B,根据动能定理可得W=
可得绳子拉力对滑块B做的功W=M2
4.答案 (1)质量 温度 (2)p1V1=p2V2 气体体积由V1变到V2的过程中,气体对外界所做的功 (3)AC (4)大于 大于
解析 (1)由玻意耳定律知应是质量和温度不变。
(2)根据玻意耳定律可知p1V1=p2V2,气体体积由V1变到V2的过程中,气体对外界所做的功。 (3)由于pV=恒量,V-p图像为双曲线,且取相同的体积时,温度高的压强大,因此T1图像在T2图像的上方,A正确,B错误;由于pV=恒量,V- 图像为过坐标原点的直线,且压强相同时,温度高的体积大,因此T1图像在T2图像的上方,C正确,D错误。
(4)在体积和温度相同时,质量大的气体,单位体积内的分子数多,压强大,因此m1>m2,m3>m4。 5.答案 (1)见解析 (2)见解析 (3) (4)小一些 (5)1.5
解析 (1)连接P3、P4与CD交于一点,此交点即为光线从玻璃砖中射出的位置,由于P1、P2的连线与AB的交点即为光线进入玻璃砖的位置,连接两交点即可作出玻璃砖中的光路,如图所示。
(2)如图
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(3)由折射定律可得n=。
(4)为了保证能在弧面CD上有出射光线,实验过程中,光线在弧面AB上的入射角应适当小一些,才不会使光线在CD面上发生全反射。
(5)图像的斜率k==n,由题图乙可知斜率为1.5,即该玻璃的折射率为1.5。 6.答案 (1)ABD (2)④①②⑤③ (3)5×10-10
解析 (1)在“用油膜法估测分子的大小”实验中,实验的基本原理是:①让油膜尽可能散开,形成单分子层;②把油酸分子看成球形;③不考虑分子之间的空隙,故ABD正确,C错误,故选ABD。
(2)“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为:配制酒精油酸溶液(教师完成,记下配制比例)→测定一滴酒精油酸溶液的体积V0=(题中的④)→准备浅水盘(①)→形成油膜(②)→描绘油膜边缘(⑤)→测量油膜面积(③)→计算分子直径(③),故正确的顺序是④①②⑤③。
(3)计算步骤:先计算一滴油酸酒精溶液中油酸的体积V0= m3则分子直径为D==5×10-10 m。
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