2021届高三物理名校试题汇编系列(第4期)专题20 电磁学、热学和光学实验

2021届高三物理名校试题汇编系列(第4期)专题20电磁学、热学和光学实验1．（连云港2021届高三摸底）测量分子大小的方法有很多，如油膜法、显微法。（1）在“用油膜法估测分子大小”的实验中，用移液管量取0.25mL油酸，倒入标注250mL的容量瓶中，再加入酒精后得到250mL的溶液。然后用滴管吸取这种溶液，向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的液面达到量筒中1mL的刻度，再用滴管取配好的油酸溶液，向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜稳定后，放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜，如图所示。坐标格的正方形大小为2cm×2cm。由图可以估算出油膜的面积是cm2（保留两位有效数字），由此估算出油酸分子的直径是m（保留一位有效数字）。（2）如图是用扫描隧道显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片。这个量子围栏是由48个铁原子在铜的表面排列成直径为1.43×l0-8m的圆周而组成的。由此可以估算出铁原予的直径约为m（结果保留两位有效数字）。2.（北京海淀区2021届高三第二学期期中练习理科综合能力试题）某同学在“用单摆测定重力加速度”的实验中，需要用秒表测出单摆振动n次所需要的时间。在某次实验中，当摆球通过最低点开始计时，同时计数为“0”，下次摆球回到最低点时计数为“1”，当计数到“100”时停止计时，此时秒表记录的时间如图所示，由图可读出时间为s，可知单摆的振动周期为____s。2.101.3s2.03s解析：秒表的读数为1min+41.3s=101.3s，T=101.3s/50=2.03s.3．（四川绵阳南山中学2021届高考理综三诊模拟检测试题）（1）在利用单摆测重力加速度的实验中，甲组同学用游标卡尺测出小球的直径如图所示.则该小球的直径为cm。（2）乙组同学在实验中测出多组摆长和运动的周期，根据实验数据，作出T2—L的关系图象如图所示，该同学在实验中出现的错误可能是计算摆长时（选填“漏加”或“多加”）了小球的半径。（3）虽然实验中出现了错误，但根据图象中的数据，仍可算出准确的重力加速度，其值为m/s2（最后结果保留三位有效数字）．g与图线的斜率k之间g=9.86m/s2。4．（安徽省六校教育研究会2021届高三上学期测试理综卷）在“利用单摆测重力加速度”的实验中，测得单摆的摆角小于5°，完成n次全振动的时间为t，用毫米刻度尺测得的摆线长为l，用螺旋测微器测得摆球的直径为d。（1）用上述物理量的符号写出求重力加速度的一般表达式g=。（2）从右图可知，摆球直径d的读数为mm。（3）实验中有个同学发现他测得的重力加速度的值总是偏大，其原因可能是下述原因中的A．悬点未固定紧，振动中出现松动，使摆线增长了B．开始计时时，秒表按下过早C．把n次全振动的时间误作为(n+1)次全振动的时间D．以摆线长作为摆长来计算4.（1）222)2(4tdlng+=π（2）5.980±0.002mm（3）C解析：（1）根据单摆的周期公式gLTπ2=，其中L=l+2d，T=nt，可得222)2(4tdlng+=π。（2）摆球直径d=5.5mm+48.0×0.01mm=5.980mm。（3）根据222)2(4tdlng+=π可知，g值测量值偏大的原因可能是n偏大，如把n次全振动的时间误作为(n+1)次全振动的时间，选项C正确。5．（甘肃省兰州一中2021届高三上学期期末考试理科卷）在“利用单摆测定重力加速度”的实验中：（1）甲同学测得单摆摆角小于5°，完成n次全振动的时间为t，用毫米刻度尺测得摆线长为L，用游标卡尺测得摆球直径为d，则重力加速度g=。（2）乙同学测出多组单摆的摆长l和振动周期T，作出T2-l图象如图所示，由图象求出的重力加速度g=m/s2（取2π=9.87）。（3）丙同学由于所用直尺较短，他设计了如下的实验方法：先测出某一摆长下单摆的周期T1，然后利用短尺在摆线上量出一段较小的长度l?，将单摆的摆长缩短l?，再测出对应的周期T2，由此就可以算出重力加速度g=。5.（1）2224()2dnlgtπ+=（2）9．87（3）222124lgTTπ?=-解析：（1）根据单摆的周期公式gLTπ2=，其中L=l+2d，T=nt，可得222)2(4tdlng+=π。g与图线的斜率k之间的g=9.87m/s2。（3）根据单摆的周期公式glTπ2=，可得lTg224π=，所以()222122244TTlTlg-?=??=ππ.6．（上海市奉贤区2021届高三第一学期期末调研测试）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，若悬点到小球顶点的绳长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，横坐标表示时间，纵坐标表示接收到的激光信号强度，则该单摆的振动周期为。若保持悬点到小球顶点的绳长L不变，改用直径2d的另一均匀小球进行实验，则图中的t0将(填“变大”、“不变”或“变小”)。则当地的重力加速度大小的计算公式g=（用上述已知的物理量表示）。6.2t0；变大；222)2(tdLg+=π解析：小球完成一次全振动的过程中会两次经过平衡位置，所以该单摆的振动周期为2t0。单摆的周期gdLT22+=π，若L不变，将d加倍，那么周期T将变大，t0=2T也变大。将T=2t0代入gdLT22+=π可得2022)2(tdLg+=π。7．（浙江省五校联盟2021届高三下学期第一次联考理综试题）将一单摆装置竖直悬挂于某一深度为h（未知）且开口向下的小筒中（单摆的下部分露于筒外），如图1所示，将悬线拉离平衡位置一个小角度后由静止释放，单摆振动过程中悬线不会碰到筒壁，如果本实验的长度测量工具只能测量出筒的下端口到摆球球心的距离L，并通过改变L而测出对应的摆动周期T，再以T2为纵轴、L为横轴作出T2-L函数关系图象，那么就可以通过此图象得出小筒的深度h和当地的重力加速度g．（1）如果实验中所得到的T2-L关系图象如图乙所示，那么真正的图象应该是a、b、c中的；（2）由图可知，小筒的深度h=m，当地重力加速度g=m/s2；（计算结果保留三位有效数字）乙甲8．（上海市闸北区2021届高三第一学期物理学科期末练习卷）某大学物理系学生组织驴友团去云南自助游，在云南凤庆地区发现很多千年古茶树，直径很大，两个大人都合抱不过来。于是他们想利用单摆原理对大树的直径进行测量。他们用轻而长的细线绕树一周，使细线长度等于树干周长（已预留出打结部分的长度）。然后在线下端系一个小铁球，制成一个单摆。某同学的操作步骤为：a．将细线的上端固定在一根离地很高的横杆上；b．在摆线偏离竖直方向5°位置静止释放小球；c．当摆球经过平衡位置时开始计时，经过一次全振动后停止计时，用此时间间隔作为单摆振动的周期T。（1）该同学的上述步骤中错误的是：______________（将该步骤的序号填入横线）。应改为：____________________________________________________。（2）因为小铁球的直径未知，所以该同学用公式：224πgTl=测，并将当地重力加速度值代入，近似地求出树干的周长，进一步求出树干直径。则该树干直径与真实值相比：d测_______d真。（选填“＞”、“＜”、“＝”）9．（浙江省温州市十校联合体2021届高三上学期期末联考理综试题）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，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1次映入眼帘的干涉条纹如图甲(a)所示，图甲(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图甲(b)中游标尺上的读数x1=____mm；接着再转动手轮,映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所示，此时图乙(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。（3）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，如右图所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距?x时，测量值_______实际值。（填“大于”“小于”或“等于”)甲乙10.（浙江金华、丽水、衢州十二校2021届高三下学期3月联考理综试题）在“用双缝干涉测量光的波长”实验中：（1）下图为实验装置图，图中虚线框位置的组件名称是____，它的作用是_____；（2）上图测量头由分划板、滑块、目镜、手轮等构成。已知测量头为50分度的游标卡尺，某同学描述了实验大概过程：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下图甲所示，此时分划板中心刻度线对齐A条纹中心，游标卡尺的示数1.250cm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如下图乙所示，此时分划板中心刻度线对齐B条纹中心，游标卡尺的示数为1.775cm。图中的圆形轮廓即是该同学所说的视场区边界。可以确定该实验者并没有认真做实验，依据至少有两条：其一，_____；其二，____；（3）若测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如上图丙所示。通过装置图中的“拨杆”的拨动_____（填“能”或“不能”）把干涉条纹调成与分划板中心刻线同一方向上。11.（湖北省黄冈中学2021届高三月考）某同学用图所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律，图中PQ是斜槽，QR为水平槽，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，重复上述操作10次。再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次。图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点，接着进行测量、验证。在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？（填选项号）A、水平槽上不放B球时，测量A球落点位置到O点的距离B、A球与B球碰撞后，测量A球和B球落点位置到O点的距离C、测量A球或B球的直径D、测量A球和B球的质量（或两球质量之比）E、测量G点相对于水平槽面的高度