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1.某同学利用激光测量半圆柱体玻璃砖的折射率,具体步骤如下:
①平铺白纸,用铅笔画两条互相垂直的直线
和
,交点为O。将半圆柱体玻璃砖的
平直边紧贴
,并使其圆心位于O 点,画出玻璃砖的半圆弧轮廓线,如图(a)所示。
②将一细激光束沿CO 方向以某一入射角射入玻璃砖,记录折射光线与半圆弧的交点M。
③拿走玻璃砖,标记CO 光线与半圆弧的交点P。
④分别过M、P 作BB'的垂线
、
,
、
是垂足,并用米尺分别测量
、
的长度x 和y。
⑤改变入射角,重复步骤②③④,得到多组x 和y 的数据。根据这些数据作出
图像,
如图(b)所示。
(1)关于该实验,下列说法正确的是_____(单选,填标号)。
A.入射角越小,误差越小
B.激光的平行度好,比用插针法测量更有利于减小误差
C.选择圆心O 点作为入射点,是因为此处的折射现象最明显
(2)根据
图像,可得玻璃砖的折射率为 (保留三位有效数字)。
(3)若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径,则折射率的测量结果 (填
“偏大”“偏小”或“不变”)。
1
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2.用“插针法”测定透明半圆柱形玻璃砖的折射率,O 为玻璃砖截面的圆心,使入射光线
跟玻璃砖的平面垂直,下面4 个图中P1、P2、P3和P4是4 个学生实验时插针的结果。
A.
B.
C.
D.
(1)在这4 个图中,肯定把针插错了的是 。
(2)在这4 个图中,可以比较准确地测出玻璃砖的折射率的是 ,计算折射率的公式
是 。(对右侧面用θ1表示入射角,θ2表示折射角)
3.某实验小组用“插针法”测定玻璃砖折射率:
(1)如图甲所示,关于该实验的操作,下列说法中正确的是
A.若P1、P2的距离较大时,通过玻璃砖会看不到P1、P2的像
B.为减少测量误差,P1、P2的连线与法线NN'的夹角应尽量小些
C.为了减小作图误差,P3和P4的距离应适当取大些
D.若P1、P2的连线与法线NN'夹角较大时,有可能在
面发生全反射,所以在
一侧会
看不到P1、P2的像
(2)在该实验中,光线是由空气射入玻璃砖的,根据测得的入射角θ1和折射角θ2的正弦
值求出玻璃砖的折射率,由于测量角度误差较大且不方便,某同学以入射点O 为圆心作圆,
与入射光线、折射光线的延长线分别交于A、B 点,再过A、B 点分别作法线的垂线,垂足
2
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为C、D 点,如图乙所示,测得 AC 长度为
,BD 的长度为
,则玻璃的折射率
(用已知字母表示);为了进一步提高测量的精确程度,他改变入射光线与法线的夹角,
进行多次实验,记录了多组
和
值,并画出
图像,如图丙所示,则玻璃的折射率
。(保留两位有效数字)
(3)实验操作过程中,某同学在纸上画出平行玻璃砖的界面
、
与玻璃砖位置的关
系如图丁所示,其他操作均正确。该同学测得的折射率与真实值相比 (选填“偏
大”、“偏小”、“不变”或“无法确定”)。
4.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,作出
的光路图及测出的相关角度如图所示:
(1)此玻璃的折射率计算式为
(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,为了减小误差,应选用宽度
(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量;
(3)如果玻璃砖的上下表面不平行,对此玻璃的折射率的测量结果 (填
“有”或“没有”)影响。
5.某实验小组要测量一半圆形玻璃砖的折射率。他们先在平铺的白纸上画出半圆形玻璃砖
的直径
和圆心
,过
点画法线,并画出一条入射光线
,
与法线的夹角为30°。
将半圆形玻璃砖沿着直径放好,紧贴
点放置与法线平行的光屏,如图1 所示。现用一红
色激光笔沿着
方向射入一束光,在光屏上的
点出现一个光斑。用刻度尺测出玻璃砖的
半径为
,
。
3
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(1)玻璃砖的折射率
;(结果用分数表示)
(2)若实验过程中,实验小组的同学不小心将玻璃砖向左下方平移,但入射光线仍能通过玻
璃砖的圆心,如图2 所示。在光屏上出现一个光斑,小组同学将此光斑仍记作
点,并在
白纸上连接
两点作为出射光线,则此时测得的折射率 (选填“大于”“等
于”或“小于”)真实值;
(3)若改用绿色激光笔照射,其他条件不变,则光屏上的光斑会出现在 。(选填“
点上方”“
点下方”或“
点”)
6.某小组做测定玻璃的折射率实验,所用器材有:玻璃砖、大头针、刻度尺、圆规、笔、
白纸。
(1)下列哪些措施能够提高实验准确程度 。
A.选用两光学表面间距大的玻璃砖
B.选用两光学表面平行的玻璃砖
C.为了便于观察选用粗的大头针完成实验
D.为了便于测量,插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量小些
(2)该小组用同一套器材完成了四次实验,记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如
下图所示,其中实验操作正确的是 。
A.
B.
C.
D.
(3)该小组选取了操作正确的实验记录,在白纸上画出光线的径迹,过入射光线A 点作法
线
的平行线交折射光线的反射延长线于
点,再过
点作法线
的垂线,垂足为
点,如图所示,则玻璃的折射率
。(用图中线段的字母表示)
4
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7.在“测定玻璃砖的折射率”实验中:
(1)下列做法正确的是 。
A.入射角越大,误差越小
B.画出玻璃砖边界面后,实验过程中玻璃砖就可以任意移动了
C.插大头针时,要尽量让针处于竖直状态且间距适当远一些
D.所用玻璃砖必须是平行玻璃砖,若上下两表面不平行将无法准确测得其折射率
(2)甲同学用的插针法,在插第三枚大头针
时,在视线中看到
、
两枚大头针
“断”成了a、b、c、d 四截,如图所示。正确的做法是让
同时挡住 。
A.a、b B.c、d C.a、c D.b、d
(3)乙同学先正确记录好了玻璃砖的两个分界面,之后却因操作不慎将玻璃砖的位置稍微
向下平行移动了一小段距离,如图所示,其他操作完全正确,则玻璃砖折射率测量值与真
实值相比 (“变大”、“变小”“不变”)。
8.(1)如图所示,用插针法测定玻璃砖折射率的实验中,下列说法中正确的是( )
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A.若P1、P2的距离较大时,通过玻璃砖会看不到P1、P2的像
B.为减少测量误差,P1、P2的连线与法线
的夹角应尽量小些
C.为了减小作图误差,P3和P4的距离应适当取大些
D.若P1、P2的连线与法线
夹角较大时,有可能在
面发生全反射,所以在
一侧
就看不到P1、P2的像
(2)在该实验中,光线是由空气射入玻璃砖,根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的
图线如图所示,从图线可知玻璃砖的折射率是 。
(3)该实验小组选取了操作正确的实验记录,在白纸上画出光线的径迹,以入射点O 为
圆心作圆,与入射光线P、折射光线
的延长线分别交于A、B 点,再过A、B 点作法线
的垂线,垂足分别为C、D 点,如图甲所示,则玻璃的折射率n= (用图中线
段的字母表示)。
(4)在用针插法测定玻璃砖折射率的实验中,甲、乙二位同学在纸上画出的界面
、
与玻璃砖位置的关系分别如图乙中①、②所示,其中甲同学用的是矩形玻璃砖,乙同学
用的是梯形玻璃砖。他们的其它操作均正确,且均以
、
为界面画光路图。则甲同学
测得的折射率与真实值相比 (填“偏大”、“偏小”或“不变”);乙同学测得
的折射率与真实值相比 (填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
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9.某同学测量玻璃砖的折射率.
①图甲、图乙是实验过程中玻璃砖放置的两种方式,其中正确的是 (选填“图
甲”或“图乙”).
②图丙是实验过程中拍摄的一张照片,其中O 是入射光线与玻璃砖界面的交点,a、b 两点
到O 点的距离相等,根据图丙,并利用刻度尺量出两个量即可算出玻璃砖折射率,这两个
量是 .
③该玻璃砖折射率为 (保留2 位有效数字,用三角函数表示不得分).
10.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
的像挡
住
的像,接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针
和P4,使
挡住
和
的像,
挡住
以及
和
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
、
点的入射光线。
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(1)关于该实验的操作,下列说法正确的是 。
A.为了减小实验误差,应选用尽可能细的笔画线
B.在确定
、P4位置时,二者距离应适当远一些,以减小误差
C.为了实验操作方便,应选用粗的大头针
D.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 的入射角应适当小一
些
(2)为了测出玻璃的折射率,需要测量入射角i 和折射角r,请在图中补画出所需的光路
并在AB 分界面上标出这两个角 ;
(3)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= 。
11.某同学设计了一个测量重力加速度大小g 的实验方案,所用器材有:2g 砝码若干、托
盘1 个、轻质弹簧1 根、米尺1 把、光电门1 个、数字计时器1 台等。
具体步骤如下:
①将弹簧竖直悬挂在固定支架上,弹簧下面挂上装有遮光片的托盘,在托盘内放入一个砝
码,如图(a)所示。
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②用米尺测量平衡时弹簧的长度l,并安装光电门。
③将弹簧在弹性限度内拉伸一定长度后释放,使其在竖直方向振动。
④用数字计时器记录30 次全振动所用时间t。
⑤逐次增加托盘内砝码的数量,重复②③④的操作。
该同学将振动系统理想化为弹簧振子。已知弹簧振子的振动周期
,其中k 为弹
簧的劲度系数,M 为振子的质量。
(1)由步骤④,可知振动周期
。
(2)设弹簧的原长为
,则l 与g、
、T 的关系式为
。
(3)由实验数据作出的
图线如图(b)所示,可得
(保留三位有效数字,
取9.87)。
(4)本实验的误差来源包括_____(双选,填标号)。
A.空气阻力
B.弹簧质量不为零
C.光电门的位置稍微偏离托盘的平衡位置
12.某同学利用图甲实验装置测量当地的重力加速度。实验主要步骤如下:
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A.按图甲将沙漏悬挂在支架上,在沙漏正下方放置一块长木板,木板与电动机的牵引绳
相连,在木板上固定一张白纸;
B.测得悬挂沙漏的摆线长度为
;
C.使沙漏在支架所在的竖直面内小幅度摆动,同时让细沙不断流出;
D.启动电动机,使木板以
的速度水平匀速运动,运动方向与沙漏摆动平面垂直,
细沙在白纸上形成一条曲线,并建立坐标如图乙所示,用该图线研究沙漏的振动规律;
E.将摆线长度视为该单摆的摆长,结合其它所得的数据和图线,可求出当地的重力加速
度。
(1)该单摆的周期为 s;
(2)取
,可求得当地的重力加速度大小为 m/s2(结果保留三位有效数
字):
(3)重力加速度的测量值与真实值相比 (选填“偏大”或“偏小”)。
13.某同学在学习完单摆的相关知识后,想要在家利用手边的物品测量本地的重力加速度。
用不规则的钥匙扣代替小球做成简易单摆装置,手机上的计时功能代替秒表,实验过程如
下:
(1)用家中软尺测得悬挂点O 到钥匙扣连接处M 的长度为;
(2)拉开较小角度后将钥匙扣由静止释放,并在钥匙扣第1 次通过最低点按下计时“开
始”按钮,第
次通过最低点停止计时,记录手机上的时间为,则单摆的周期
为
10
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;
(3)若该同学改变细线长度后只做两次实验,得到两组长度和周期的数据:、
;
、
,利用数据测得重力加速度为 ;
(4)若该同学多次改变细线长度得到多组数据,描点作出得到
图像,得到的图像可
能是 ;
(5)钥匙扣的形状不规则,对上述实验测得的重力加速度 (填“有”或者
“无”)影响。
14.一学生小组做“用单摆测量重力加速度的大小”实验。
(1)用实验室提供的螺旋测微器测量摆球直径。首先,调节螺旋测微器,拧动微调旋钮使
测微螺杆和测砧相触时,发现固定刻度的横线与可动刻度上的零刻度线未对齐,如图(a)
所示,该示数为 mm;螺旋测微器在夹有摆球时示数如图(b)所示,该示数为
mm,则摆球的直径为 mm。
(2)单摆实验的装置示意图如图(c)所示,其中角度盘需要固定在杆上的确定点O 处,
摆线在角度盘上所指的示数为摆角的大小。若将角度盘固定在O 点上方,则摆线在角度盘
上所指的示数为5°时,实际摆角 5°(填“大于”或“小于”)。
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(3)某次实验所用单摆的摆线长度为81.50cm,则摆长为 cm。实验中观测到
从摆球第1 次经过最低点到第61 次经过最低点的时间间隔为54.60s,则此单摆周期为
s,该小组测得的重力加速度大小为 m/s2.(结果均保留3 位有效数字,π2取
9.870)
15.如图甲所示,某实验小组的同学用量角器和单摆设计、制作一个简易加速度计。将此
装置竖直悬挂于物体上,当物体在水平方向做匀变速直线运动时,通过单摆与竖直方向的
偏角可以测出加速度的大小。同学们进行了如下操作:
(1)如图乙所示,用游标卡尺测出小球的直径,
mm
(2)用单摆测量当地的重力加速度,除了测出小球的直径外,还应测量的物理量有
___________(填选项前的字母符号)
A.小球的质量m
B.摆线的长度L
C.单摆做简谐运动时的周期T
D.单摆做简谐运动时的摆角θ
(3)用上述操作过程中测量出的物理量的符号表示重力加速度。
(4)使用该加速度计测量加速度时,单摆与竖直方向的偏角为α,则加速度
(用g 和α 表示) 。
16.在“用单摆测定重力加速度”实验中,若均匀小球在垂直纸面的平面内做小幅度的摆
动,悬点到小球顶点的细线长L,小球直径为d ,将激光器与传感器左右对准,分别置于
摆球的平衡位置两侧,激光器连续向左发射激光束。在摆球摆动过程中,当摆球经过激光
器与传感器之间时,传感器接收不到激光信号。将其信息输入计算机,经处理后画出相应
图线。图甲为该装置示意图,图乙为所接收的光信号I 随时间t 变化的图线,横坐标表示时
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间,纵坐标表示接收到的激光信号强度,则:
(1)在实验中,若摆线的长度L 可以准确测量,摆球直径忘记测量,现使用同一摆球,多
次改变摆线长度L,并测得每一次相应的摆动周期T,用作图法进行数据处理,下列说法中
正确的是( )
A.L 与T 不是直线关系,作图时不能用直线连接各点
B.L 与
是直线关系,图像与纵轴的交点绝对值表示摆球半径
C.
是直线关系,其斜率与准确测量摆长
和周期T 作出
的图像斜率相同
D.L 与
是直线关系,但不能测出当地重力加速度
(2)由上述已知量(L、d、
、
)可以求出当地的重力加速度大小的计算公式g=
。
(3)关于上述实验,下列说法正确的是( )
A.为了使实验减小误差,应该让细线偏离竖直位置的夹角尽可能大些
B.实验中若增大摆球半径,时间间隔
将变大
C.如果将摆球换成质量更小(半径不变)的塑料球,对实验不产生影响
D.如果将实验用的细线换成弹性细橡皮筋,对实验没有影响
17.实验小组用如图1 所示的装置做“用单摆测定重力加速度”的实验。
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(1)将单摆正确悬挂后进行如下操作,其中正确的是_________
A.测量摆线长时用手将摆线沿竖直方向拉紧
B.把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放,使之做简谐运动
C.在摆球经过平衡位置时开始计时
D.用秒表测量单摆完成1 次全振动所用时间并作为单摆的周期
(2)甲同学多次改变单摆的摆长并测得相应的周期
,他根据测量数据画出了如图2 所示
的图像,横坐标所代表的物理量是,若图线斜率为
,则重力加速度
(用
表示)。
(3)乙同学实验时误将摆线长记为摆长,当他用(2)中甲同学的方法处理数据后,
(选填“能”或“不能”)得到正确的重力加速度值。
(4)同学们用如图3 所示的“杆线摆”研究摆的周期与等效重力加速度的关系。杆线摆可以
绕着立柱
来回摆动(立柱并不转动),使摆球的运动轨迹被约束在一个倾斜的平面内。
为了简明直观的体现周期与等效重力加速度的关系,请你将下面具体操作步骤补充完整,
写出需要测量的物理量、相应的测量方法和数据处理方法。
①测量“斜面”的倾角。将铁架台放在水平桌面上,在铁架台立柱上绑上重垂线,调节杆
线摆的线长,使重垂线与摆杆垂直。把铁架台底座的一侧垫高,使立柱倾斜。测出静止时
摆杆与重垂线的夹角为
。
②根据摆杆与重垂线的夹角,求出等效重力加速度
。
③测量杆线摆的周期,用停表测量摆球全振动
次所用的时间,计算出单摆的周期
④改变铁架台的倾斜程度,重复实验,记录
。
⑤在坐标系中作出 图像,利用图像斜率计算。
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18.某学习小组的同学在实验室用如图1 所示的装置研究单摆。将单摆挂在力传感器的下
端,同时由力传感器连接到计算机,得到了摆线对摆球的拉力大小F 随时间t 变化的图像,
如图2 所示。
(1)用螺旋测微器测量摆球的直径,为了使读数更精确,对螺旋测微器进行了改进,在螺旋
测微器固定刻度的上半部刻了 10 个等分刻度,固定刻度的“横线”是10 等分刻度的“0”
刻度线,这10 个刻度的总长度与可动刻度最左端的9 个刻度的总长度相等。其测量结果如
图3 所示,图中螺旋测微器测出的摆球的直径为 mm。
(2)小组成员在实验过程中有下列说法,其中正确的是 和 (填正确答案标号)。
A.对于摆球的选择,可以是铁球,也可以是塑料球
B.单摆偏离平衡位置的最大角度最好控制在
以内
C.由图2 可知,单摆的周期为
D.如果用悬线的长度作为摆长,代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大
(3)为减小实验误差,多次改变摆长L,测量对应的单摆周期T,用多组实验数据绘制
图像如图4 所示。由图可知重力加速度大小为
(用图中T1、T2、L1、L2表示)。
19.某兴趣小组在实验室里找到了一小金属球做了一个如图所示的单摆,来测量当地的重
力加速度。具体操作如下:
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(1)甲同学用某种仪器来测量摆球的直径,得到的测量值为
,此测量数据是
选用了仪器 测量得到的。(填标号)
A.毫米刻度尺 B.10 分度游标卡尺 C.20 分度游标卡尺 D.螺旋测微器
(2)测量单摆的周期时,乙同学在摆球某次通过最低点时按下停表开始计时,同时数1;
当摆球第二次通过最低点时数2,依此法往下数,当他数到80 时,按下停表停止计时,读
出这段时间t,则该单摆的周期为 (填标号)
A.
B.
C.
D.
(3)丙同学忘记测量摆球直径,但他仍改变细线的长度先后做两次实验,记录细线的长度
及单摆对应的周期分别为、
,和
、
,则重力加速度为 (用、
、
、
表
示)。该同学测出的重力加速度 当地重力加速度(填“>”、“<”、“=”)
20.同学们用多种方法测重力加速度值。
(1)用如图甲所示的单摆做“用单摆测重力加速度”的实验。
①此实验中重力加速度的表达式为
(用摆长l,周期T 表示)。
②若改变摆长,多次测量,得到周期平方
与摆长l 的关系如图乙所示,所得结果与当地
重力加速度值相符,但发现其延长线没有过原点,其原因可能是 (选填正确选项
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前的字母)。
A.测周期时多数了一个周期
B.测周期时少数了一个周期
C.测摆长时直接将摆线的长度作为摆长
D.测摆长时将摆线的长度加上摆球的直径作为摆长
(2)将单摆挂在力传感器的下端,通过力传感器测定摆动过程中摆线受到的拉力F,由计算
机记录拉力F 随时间t 的变化,图像如图丙所示。测得摆长为l,则重力加速度的表达式为
。
(3)如图丁所示,将光电门安装在小球平衡位置的正下方,在小球上安装轻质挡光片,挡光
宽度为d,在铁架台后方固定量角器,利用此装置测重力加速度值。首先测得摆长为l,之
后将小球拉离平衡位置,当摆线与竖直方向成
角(
值可由量角器读出)时将小球由静
止释放,传感器测得小球第一次摆下挡光的时间
。多次改变摆角
测得对应的
,可得
到多组
数据,同时计算机可根据需要算出关于
的任意三角函数值。
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①为了能最方便准确地利用图像处理数据,应绘制 图像(写出图像的纵坐标—横
坐标);
②根据第①问中绘制的图像,求得图像斜率的大小为k,则计算得到重力加速度
。
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参考答案:
1.(1)B
(2)1.57
(3)不变
【详解】(1)A.入射角适当即可,不能太小,入射角太小,导致折射角太小,测量的误
差会变大,故A 错误;
B.激光的平行度好,比用插针法测量更有利于减小误差,故B 正确;
C.相同的材料在各点的折射效果都一样,故C 错误。
故选B。
(2)设半圆柱体玻璃砖的半径为
,根据几何关系可得入射角的正弦值为
折射角的正弦值为
折射率
可知
图像斜率大小等于折射率,即
(3)根据(2)中数据处理方法可知若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径,
则折射率的测量结果不变。
2. A D n=
【详解】(1)[1]将P1、P2连线看作入射光线,P3、P4连线看作出射光线,题图A 中,光
线从玻璃砖射出后肯定会发生偏折,图中的针肯定插错了。
(2)[2][3]要比较准确地测定折射率,折射角不能太大,也不能太小,更不能为零,所以
能比较准确地测定玻璃砖的折射率的为D;计算折射率的公式是
n=
1
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3. C
1.6 减小
【详解】(1)[1]A.
、
的距离较大时,通过玻璃砖仍然可以看到
、
的像,故A
错误;
B.为减小测量误差,入射角应适当大一些,即
、
的连线与法线
的夹角应尽量大
些,故B 错误;
C.为了减小作图误差,
和
的距离应适当大些,故C 正确;
D.由几何知识可知,光线在上表面的折射角等于在下表面的入射角,根据光路可逆原理
可知,光线一定会从下表面射出,折射光线不会在玻璃砖的下表面发生全反射,故D 错误。
故选C。
(2)[2]设图乙中圆的半径为
,由图中几何关系可知玻璃的折射率为
[3]由
图像可知玻璃的折射率为
(3)[4]如图所示
由图可知,该同学得到的入射角不变,但折射角的测量值比真实值偏大,根据折射定律
可知该同学测得的折射率与真实值相比偏小。
2
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4.
大 没有
【详解】(1)[1]根据折射定律可得
(2)[2]为了减小θ2角的测量误差,应使折射光线尽量长些,即应选用宽度大的玻璃砖来
测量。
(3)[3]玻璃砖的上下表面不平行,对θ1和θ2的测量无影响,所以对此玻璃的折射率的测
量结果没有影响。
5.(1)
(2)大于
(3)
点下方
【详解】(1)由题意可知,入射角为
,折射角与
大小相等,且
根据折射定律可得玻璃砖的折射率为
(2)作出光线的传播路径如图所示
点为实际光屏上出现的光斑点,由折射率和几何知识可知,
出射光线
与
平行,连接
作为出射光线,则折射角偏大,因此测得的折射率大于
真实值。
(3)若改用绿色激光笔照射,玻璃对绿光的折射率大,光屏上的光斑会出现在
点下方。
6. A D
3
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【详解】(1)[1]A.采用插针法测定玻璃的折射率的时候,应选用光学表面间距大一些的
玻璃砖,这样光路图会更加清晰,从而减小误差,故A 正确;
B.光学表面是否平行不影响该实验的准确度,故B 错误;
C.该实验应选用细一点的大头针,故C 错误;
D.插针时,在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些,D 错误。
故选A。
(2)[2]根据光的折射定律,当选用光学表面平行的玻璃砖时,出射光和入射光应是平行
光,又因为发生了折射,因此出射光的出射点应相比入射光的延长线向左平移,因此D 正
确。
故选D。
(3)[3]由几何知识得
,
所以玻璃的折射率
7. C B 不变
【详解】(1)[1]A.入射角不宜太大也不宜太小,入射角过大,会使折射光线亮度变暗,
入射角太小则测量的相对误差较大。故A 错误;
B.实验过程中,玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。故B 错误;
C.插大头针时,让针处于竖直状态且间距适当远一些,有利于减小误差。故C 正确;
D.除了平行玻璃砖其他形状的砖也能测出折射率。故D 错误。
故选C。
(2)[2]在本实验中,P3应挡住P1、P2透过玻璃砖的像而不是P1、P2,图中a、b 为P1、P2
两枚大头针,c、d 为P1、P2透过玻璃砖的像,即应让P3同时挡住c、d。故B 正确;ACD
错误。
故选B。
(3)[3] 如图所示
4
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黑线表示将玻璃砖向下平移后实际的光路图,而红线是作图时所采用的光路图,通过比较
发现,入射角和折射角没有变化,则由折射定律得知,该同学测得的折射率将不变。
8. C 1.5
偏小 不变
【详解】(1)[1]A.根据光路可逆性原理可知,光线一定会从下表面射出,光线不会在玻
璃砖的的内表面发生全反射,则即是
、
的距离较大,通过玻璃砖仍然可以看到
、
的像,A 错误;
B.为减少测量误差,入射角应适当大一些,则
、
的连线与法线NN'的夹角应尽量大些,
B 错误;
C.为了减小作图误差,
和
的距离应适当取大些,C 正确;
D.由几何知识可知,光线在上表面的折射角等于下表面的入射角,根据光路可逆性原理
可知,光线一定会从下表面射出,折射光线不会在玻璃砖的下表面发生全反射,D 错误。
故选C。
(2)[2]由折射率公式,即
代入数据,可得
(3)[3]设圆的半径为r,入射角为
,则有
折射角为
,则有
故可得玻璃的折射率为
5
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(4)[4]图①甲同学测定折射率时,作出的折射光线如下图中虚线所示
实线表示实际光线,可见折射角增大,则由折射定律可知,折射率将偏小;
[5]图②测折射率时,主要操作正确,与玻璃砖形状无关,故乙同学测得的折射率与真实值
相比不变。
9. 图乙 两条垂线ac 和bd 的长度 1.5
【详解】①[1]玻璃砖应该平放在水平桌面上面,则正确的是图乙;
[2]
②
由ab 两点分别向虚线(法线)引垂线,则用刻度尺量的两条垂线ac 和bd 的长度;
[3]
③
该玻璃砖折射率为
10. ABD 见解析 1.5
【详解】(1)[1] A.为了减小实验误差,准确确定入射光线和折射光线,选用尽可能细
的笔画线,故A 正确;
B.在确定
、P4位置时,二者距离应适当远一些,以减小误差,故B 正确;
C.为了实验操作方便,应选用细的大头针,故C 错误;
D.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 的入射角应适当小一
6
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些,才不会使光线在
面上发生全反射,故D 正确。
故选ABD。
(2)[2]连接
、
与
交于一点,此交点即为光线从玻璃砖中射出的位置,由于
、
的连线与
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。
(3)[3]图像的斜率
由题图乙可知斜率为
,即该玻璃的折射率为
。
11.(1)
(2)
(3)
(4)AB
【详解】(1)30 次全振动所用时间t,则振动周期
(2)弹簧振子的振动周期
可得振子的质量
振子平衡时,根据平衡条件
可得
7
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则l 与g、
、T 的关系式为
(3)根据
整理可得
则
图像斜率
解得
(4)A.空气阻力的存在会影响弹簧振子的振动周期,是实验的误差来源之一,故A 正确;
B.根据弹簧振子周期公式可知,振子的质量影响振子的周期,通过光电门测量出的周期
为振子考虑弹簧质量的真实周期,而根据(3)问求出的
的关系是不考虑弹簧质量
的关系式子,二者的中的
是不相等的,所以弹簧质量不为零是误差来源之一,故B 正确;
C.利用光电门与数字计时器的组合测量周期的原理:根据简谐运动的规律可知,只要从
开始计时起,振子的速度第二次与开始计时的速度相等即为一个周期,与是否在平衡位置
无关,故C 错误。
故选AB。
12. 2.0 9.66 偏小
【详解】(1)[1]根据题意,由图乙可知,单摆摆动一个周期,木板移动的距离为
,
可得单摆周期为
(2)[2]根据题意,由单摆周期公式
可得,当地的重力加速度为
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代入数据解得
(3)[3]由于计算时摆长用的摆线长,小于实际摆长,则重力加速度的测量值与真实值相
比偏小。
13.
B 无
【详解】(2)[1]钥匙扣第1 次通过最低点按下计时“开始”按钮,第
次通过最低点停
止计时,记录手机上的时间为,则单摆的周期为
(3)[2]设摆线末端与钥匙扣重心间的距离为,根据单摆周期公式
可得
,
联立可得重力加速度为
(4)[3]根据
可得
故
与为一次函数关系,且与纵轴正半轴有截距。
故选B。
(5)[4]由(3)(4)数据处理分析可知,钥匙扣的形状不规则虽导致重心位置无法测量,
9
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但对重力加速度的测量无影响。
14. 0.006##0.007##0.008 20.034##20.033##20.035##20.032
20.027##20.028##20.029 大于 82.5 1.82 9.83
【详解】(1)[1]测量前测微螺杆与和测砧相触时,图(a)的示数为
[2]螺旋测微器读数是固定刻度读数(0.5mm 的整数倍)加可动刻度(0.5mm 以下的小数)读
数,图中读数为
[3]则摆球的直径为
(2)[4]角度盘的大小一定,即在规定的位置安装角度盘,测量的摆角准确,但将角度盘
固定在规定位置上方,即角度盘到悬挂点的距离变短,同样的角度,摆线在刻度盘上扫过
的弧长变短,故摆线在角度盘上所指的示数为5°时,实际摆角大于5°;
(3)[5]单摆的摆线长度为81.50 cm,则摆长为
结果保留三位有效数字,得摆长为82.5cm;
[6]一次全振动单摆经过最低点两次,故此单摆的周期为
[7]由单摆的周期表达式
得,重力加速度
15.(1)9.30
(2)BC
(3)
(4)gtanα
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【详解】(1)小球的直径
(2)根据
摆长等于摆线长度加上小球半径,所以用单摆测量当地的重力加速度,除了测出小球的直
径外,还应测量的物理量有摆线的长度L 和单摆做简谐运动时的周期T。
故选BC。
(3)摆长
=
用上述操作过程中测量出的物理量的符号表示重力加速度为
(4)由牛顿第二定律可知
mgtanα=ma
解得
a= gtanα
16. ABC
B
【详解】(1)[1]由单摆周期公式
整理得
可见L 与T 不是直线关系,作图时不能用直线连接各点;L 与
是直线关系,图像与纵轴
的交点绝对值表示摆球半径,其斜率
11
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与准确测量摆长
和周期T 作出
的图像斜率相同,并可求出当地重力加速度。
故选ABC;
(2)[2]在摆球摆动过程中,当摆球经过激光器与传感器之间时,传感器接收不到激光信
号,结合图乙可知
又
可得当地的重力加速度大小的计算公式为
(3)[3]A.在摆角较小时,摆球的运动可以看作简谐运动,所以摆线偏离竖直方向的角度
应小于5°,选项A 错误;
B.实验中若增大摆球半径,则摆长变大,根据
可知周期将变大,时间间隔
将
变大,选项B 正确;
C.如果将摆球换成质量更小(半径不变)的塑料球,阻力变大,对实验会产生影响,选
项C 错误;
D.如果将实验用的细线换成弹性细橡皮筋,摆长会发生变化,会对实验有影响,选项D
错误。
故选B。
17.(1)BC
(2)
(3)能
(4)
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【详解】(1)A.测量摆线长时用手将摆线沿竖直方向拉紧,摆长测量值偏大,故A 错误;
B.把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放,满足简谐运动回复力和位移的关系,做
简谐运动,故B 正确;
C.在摆球经过平衡位置时开始计时,速度最大,误差最小,故C 正确;
D.用秒表测量单摆完成1 次全振动所用时间并作为单摆的周期,误差较大,应多次测量
取平均值,故D 错误。
故选BC。
(2)根据单摆周期公式有
,解得
图线斜率为
,则
解得重力加速度
(3)乙同学实验时误将摆线长记为摆长,设小球的直径为
,单摆周期为
则
可知
的斜率为
,所以当他用(2)中甲同学的方法处理数据后,能得到正确的重
力加速度值。
(4)根据题图可知等效重力加速度为
则根据单摆周期公式有
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所以在坐标系中作出
图像,所作图像是过坐标原点的倾斜的直线,简明直观的体现
周期与等效重力加速度的关系。
18.(1)17.283##17.284
(2)BC
(3)
【详解】(1)由图可读出为
(2)A.单摆在摆动过程中阻力要尽量小甚至忽略不计,所以摆球选铁球,A 错误;
B.单摆摆动时,对摆角的大小有要求,摆角的大小不超过5°,B 正确;
C.F 最大值为摆球经过最低点的时刻,相邻两次时间间隔为
则
C 正确;
D.由单摆的周期公式可推出重力加速度的计算式
用悬线的长度作为摆长,则摆长偏小,代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏小,
D 错误。
故选BC。
(3)由周期公式
变形得
图像的斜率为
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解得
19. D B
=
【详解】(1)[1]毫米刻度尺可精确到1mm;10 分度游标卡尺可精确到0.1mm,20 分度游
标卡尺可精确到0.05mm,游标卡尺不要估读;螺旋测微器可精确到0.01mm,还要估读到
下一位0.001mm,得到摆球的直径为d=2.275mm,可知应选择螺旋测微器。
故选D。
(2)[2]通过最低点时按下停表开始计时,同时数1,当摆球第二次通过最低点时数2,依
此法往下数,当他数到80 时,其周期数为
即
解得
故选B。
(3)[3]设摆线末端与小摆件重心间的距离为r,由周期公式可得
联立解得
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[4]由此可知,未测量金属摆件的重心位置,这对实验结果重力加速度的测量无影响,测出
的重力加速度等于当地重力加速度。
20.(1)
C
(2)
(3)
【详解】(1)①[1]根据单摆周期公式
解得
[2]
②
根据单摆周期公式
其中
解得
由图可知,当l 为零时,T2不为零,所测摆长偏小,可能是把摆线长度作为摆长,即把悬
点到摆球上端的距离摆线的长度作为摆长。故选C。
(2)单摆每隔半个周期到达最低点时,拉力F 会达到最大,故由图可知,单摆的周期为
根据单摆周期公式
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解得
(3)①[1]小球从最高点摆至最低点的过程,小球机械能守恒,故根据机械能守恒定律有
小球经过光电门的瞬时速度为
整理可得
为了能最方便准确地利用图像处理数据,应绘制
图像。
[2]
②
由上分析可知
解得
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