2025届高考物理二轮复习专题七第3讲鸭实验作业含解析

PAGE8-第3讲选考试验(45分钟)[基础题组专练]1．(2024·高考全国卷Ⅲ)用油膜法估算分子大小的试验中，首先需将纯油酸稀释成肯定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是_______________________________________________。试验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可以________________________________。为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量是__________________________________。解析：用油膜法估测分子直径时，需使油酸在水面上形成单分子层油膜，为使油酸尽可能地散开，将油酸用酒精稀释。依据V＝Sd，要求得分子的直径d，则须要测出油膜面积，以及一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积测一滴油酸酒精溶液的体积，其方法可用累积法，即1mL油酸酒精溶液的滴数。答案：使油酸在浅盘的水面上简单形成单分子层油膜把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，测出1mL油酸酒精溶液的滴数，得到一滴溶液中纯油酸的体积单分子层油膜的面积2．某同学利用“插针法”测定平行玻璃砖的折射率，在坐标纸上记录的状况如图所示，虚线为以入射点O为圆心作出的圆，由此计算出玻璃砖的折射率为________，光在玻璃中的传播速度为________m/s。(光在真空中的传播速度为c＝3.0×108解析：玻璃砖的折射率为n＝eq\f(sini,sinr)＝eq\f(\f(x1,R),\f(x2,R))＝eq\f(x1,x2)＝eq\f(3,2)＝1.5，光在玻璃中的传播速度v＝eq\f(c,n)＝eq\f(3.0×108,1.5)m/s＝2.0×108m/s。答案：1.52.0×1083．在“用油膜法估测分子的大小”试验中，已知一滴溶液中油酸的体积为V油酸，配制的油酸溶液中，纯油酸与溶液体积之比为1∶500，1mL溶液滴250滴，那么1滴溶液的体积是________mL，所以一滴溶液中油酸体积为V油酸＝________cm3。若试验中测得结果如表所示，请依据所给数据填写出空白处的数值，并与公认的油酸分子长度值L0＝1.12×10－10m次数S/cm2L＝eq\f(V油酸,S)/cmL平均值/m153324933563解析：由题给条件得，1滴溶液的体积为V溶液＝eq\f(1,250)mL＝4×10－3mL，因为eq\f(V油酸,V溶液)＝eq\f(1,500)，故1滴溶液中油酸体积为V油酸＝eq\f(1,500)V溶液＝eq\f(1,500)×eq\f(1,250)cm3＝8×10－6cm3。据此算得3次测得L的结果分别为L1＝1.5×10－8cmL2＝1.62×10－8cmL3＝1.42×10－8其平均值为eq\o(L,\s\up6(－))＝eq\f(L1＋L2＋L3,3)＝1.51×10－10m这与公认值的数量级相吻合，故本次估测数值符合数量级的要求。答案：见解析4．“用双缝干涉测量光的波长”的试验中，试验装置如图所示。(1)令单缝宽度为h，双缝之间的距离为d，双缝到屏的距离为l，当实行下列四组数据中的________时，可能在光屏上视察到清楚可辨的干涉条纹。A．h＝10mm，d＝0.1mm，l＝100cmB．h＝1mm，d＝0.1mm，l＝100cmC．h＝1mm，d＝10mm，l＝10cmD．h＝10mm，d＝10mm，l＝100cm(2)用某种单色光照耀双缝得到如图所示的干涉条纹，则分划板在图中A、B位置时，游标卡尺读数分别为yA＝________mm，yB＝________mm，相邻两条纹间距Δy＝________mm。解析：(1)依据公式Δy＝eq\f(l,d)λ可得h越小，d越小，l越大，干涉条纹越清楚，故选B。(2)A图中读数为yA＝11mm＋0.1×1mm＝11.1mm，B图中的读数为yB＝15mm＋6×0.1mm＝15.6mm，相邻条纹间距为Δy＝eq\f(15.6－11.1,6)mm＝0.75mm。答案：(1)B(2)11.115.60.755.某试验小组在进行“用单摆测定重力加速度”的试验中，单摆摇摆过程中的摆角小于5°。(1)试验中，某同学用机械秒表测单摆完成多次全振动的时间如图所示，则秒表示数为________s。(2)若在测量单摆的周期时，从单摆运动到最低点起先计时且记数为0，到第n次经过最低点所用的时间为t；在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得悬挂后的摆线长(从悬点到摆球的最上端)为l，再用游标卡尺测得摆球的直径为d，用上述物理量的符号写出重力加速度的表达式g＝________。(3)为了提高试验精度，在试验中可变更几次摆长L并测出相应的周期T，以L为横坐标、T2为纵坐标，作出了T2－L图线如图所示，求得该直线的斜率k，则重力加速度g＝________。解析：(1)由图示秒表可知，其示数为60s＋15.2s＝75.2s；(2)单摆的摆长L＝l＋eq\f(d,2)，单摆的周期为T＝eq\f(t,\f(n,2))＝eq\f(2t,n)，由单摆周期公式T＝2πeq\r(\f(L,g))可知重力加速度为g＝eq\f(π2n2（l＋\f(d,2)）,t2)；(3)由单摆周期公式T＝2πeq\r(\f(L,g))可知T2＝eq\f(4π2,g)L，则T2－L图像的斜率k＝eq\f(4π2,g)，则加速度g＝eq\f(4π2,k)。答案：(1)75.2(2)eq\f(π2n2（l＋\f(d,2)）,t2)(3)eq\f(4π2,k)6．在用油膜法估测分子的大小试验中，用amL的纯油酸配制成bmL的油酸酒精溶液，再用滴管取1mL油酸酒精溶液，让其自然滴出，共n滴。现在让其中一滴落到盛水的浅盘内，待油膜充分绽开后，测得油膜的面积为Scm2，则：(1)估算油酸分子的直径大小是________cm。(2)用油膜法测出油酸分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，还须要知道油滴的________。A．摩尔质量 B．摩尔体积C．质量 D．体积解析：(1)据题得，油酸酒精溶液的浓度为eq\f(a,b)，一滴油酸酒精溶液的体积为eq\f(1,n)mL，一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V＝eq\f(1,n)·eq\f(a,b)mL＝eq\f(a,bn)mL，则油酸分子的直径为d＝eq\f(V,S)＝eq\f(a,bnS)cm。(2)设一个油酸分子的体积为V1，则V1＝eq\f(1,6)πd3，由NA＝eq\f(Vmol,V1)可知，要测定阿伏加德罗常数，还须要知道油滴的摩尔体积，B项正确。答案：(1)eq\f(a,bSn)(2)B[实力题组专练]7．(1)某同学尝试用DIS测量单摆的周期。如图，用一个磁性小球代替原先的摆球，在单摆下方放置一个磁传感器，其轴线恰好位于单摆悬挂点正下方。图中磁传感器的引出端A应接到数据采集器。使单摆做小角度摇摆，当磁感应强度测量值最大时，磁性小球位于________。若测得连续N个磁感应强度最大值之间的时间间隔为t，则单摆周期的测量值为________(地磁场和磁传感器的影响可忽视)。(2)多次变更摆长使单摆做小角度摇摆，测量摆长L及相应的周期T。此后，分别取L和T的对数，所得到的lgT­lgL图线为________(选填“直线”“对数曲线”或“指数曲线”)；读得图线与纵轴交点的纵坐标为c，由此得到该地重力加速度g＝________。解析：(1)单摆做小角度摇摆，当磁感应强度测量值最大时，磁性小球位于最低点(或平衡位置)。若测得连续N个磁感应强度最大值之间的时间间隔为t，则单摆周期的测量值为eq\f(2t,N－1)。(2)由T＝2πeq\r(\f(L,g))可知lgT＝eq\f(1,2)lgeq\f(4π2,g)＋eq\f(1,2)lgL，故lgT­lgL图像为直线。由题意可知eq\f(1,2)lgeq\f(4π2,g)＝c，故g＝eq\f(4π2,102c)。答案：(1)最低点eq\f(2t,N－1)(2)直线eq\f(4π2,102c)8．一试验小组在做插针法“测定玻璃的折射率”试验时，发觉老师给的一块两面平行的玻璃砖，其中一面aa′是镀银面，光线能反射但不能穿过，于是利用视察反射光线插针法测折射率，如甲图所示，四个黑点P1、P2、P3、P4依次分别为四个插针位置，乙图为画好边界线移去玻璃后的光路图，图中M为OO′的中点。(1)请在图乙中画出玻璃内的光路，并标出光线进入玻璃时的入射角θ1和折射角θ2。(2)用所给的字母，写出求解玻璃折射率的表达式n＝________。(3)某同学将玻璃边界线画为丙图中的两条虚线，则测出的折射率与实际值相比将会偏________(选填“大”或“小”)。解析：(1)分别作出过入射点与出射点的法线，然后作出折射光线与反射光线，光路图如图所示。(2)折射率n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)。(3)由丙图所示可知，界面aa′偏后，bb′与玻璃界面重合，则作光路图测出的入射角θ1不变而折射角θ2偏小，由n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)可知，所测折射率偏大。答案：(1)图见解析(2)eq\f(sinθ1,sinθ2)(3)大9．在用双缝干涉测光的波长试验中，将双缝干涉试验仪按要求安装在光具座上(如图甲所示)，并选用缝间距d＝0.20mm的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离L＝700mm。然后，接通电源使光源正常工作。(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第一次映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所示，图乙(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图乙(b)中游标尺上的读数x1＝1.16mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙(a)所示，此时图丙(b)中游标尺上的读数x2＝________mm。(2)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离Δx＝________mm；这种色光的波长λ＝________nm。解析：(1)此试验的测量头采纳50分度的游标尺读数原理，精确度是0.02mm，主尺读数是15mm，游标读数是1×0.02mm＝0.02mm，因此x2＝15mm＋0.02mm＝15.02mm。(2)从各暗纹的编号可得n＝7，则Δx＝eq\f(a,n－1)＝eq\f(x2－x1,n－1)＝eq\f(15.02－1.16,6)mm＝2.31mmλ＝eq\f(d,L)Δx＝eq\f(0.2×10－3×2.31×10－3,700×10－3)m＝6.6×10－7m＝6.6×102nm。答案：(1)15.02(2)2.316.6×10210．某小组在做“用单摆测定重力加速度”试验后，为进一步探究，将单摆的轻质细线改为刚性重杆。通过查资料得知，这样做成的“复摆”做简谐运动的周期T＝2πeq\r(\f(Ic＋mr2,mgr))，式中Ic为由该摆确定的常量，m为摆的质量，g为重力加速度，r为转轴到重心C的距离。如图甲，试验时在杆上不同位置打上多个小孔，将其中一个小孔穿在光滑水平轴O上，使杆做简谐运动，测量并记录r和相应的运动周期T；然后将不同位置的孔穿在轴上重复试验，试验数据见表，并测得摆的质量m＝0.50kg。r/m0.450.400.350.300.250.20T/s2.112.142.202.302.432.64(1)由试验数据得出图乙所示的拟合直线，图中纵轴表示________。(2)Ic的国际单位为________，由拟合直线得到Ic的值为________(保留到小数点后两位)。(3)若摆的质量测量值偏大，重力加速度g的测量值________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。解析：(1)由T＝2πeq\r(\f(Ic＋