热光原实验题

热学部分

1．利用油酸在水面上形成一单分子层的油膜的实验，估测分子直径的大小．实验步骤如下：

(1)将5 mL的油酸倒入盛有酒精的玻璃杯中，盖上盖并摇动，使油酸均匀溶解形成油酸酒精溶液，读出该溶液的体积为N(mL)；

(2)用滴管将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入空量杯中，记下当杯中溶液达到1 mL时的总滴数n；

(3)在边长约40 cm的浅盘里倒人自来水，深约2 cm，将少许石膏粉均匀地轻轻撒在水面上；

(4)用滴管往盘中水面上滴1滴油酸酒精溶液．由于酒精溶于水而油酸不溶于水，于是该滴中的油酸就在水面上散开，形成油酸薄膜；

(5)将平板玻璃放在浅方盘上，待油酸薄膜形状稳定后可认为已形成单分子层油酸膜．用彩笔将该单分子层油酸膜的轮廓画在玻璃板上．

(6)取下玻璃板放在方格纸上，量出该单分子层油酸膜的面积S (cm²).

在估算油酸分子大小时，可将分子看成球形．用以上实验步骤中的数据和符号表示，油酸分子直径的大小约为d=　　　　 cm。

答案：

2．在“用油膜法估测分子大小”实验中所用的油酸酒精溶液的浓度为1 000 mL溶液中有纯油酸0. 6 mL，用注射器测得1 mL上述溶液为80滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开，测得油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中正方形方格的边长为1 cm，试求：

(1）油酸膜的面积是　　　　cm² ;

(2）实验测出油酸分子的直径是　　　　 m;（结果保留两位有效数字）

(3)实验中为什么要让油膜尽可能散开？　　　　　　　 。

答案：(1)113～115都对 （2)6.5×10^-10～6.6×10^-10都对　 (3)这样做的目的是为了让油膜在水面上形成单分子薄膜．

光学部分

1．在测定玻璃的折射率实验中，操作步骤如下：

(1)先在白纸上画出一条直线代表两种介质的界面，过上的O点画出界面的法线，并画一条线段AO作为入射光线．

(2)把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟对齐．

(3)在线段AO上竖直地插上两枚大头针P₁、P₂，透过玻璃砖观察大头针P₁、P₂的像．调整视线方向，直到P₁的像被P₂挡住，再在观察的这一侧插两枚大头针P₃、P₄，使P₃挡住P₁、P₂，P₄挡住P₁、P₂、P₃，记下P₃、P₄的位置．

(4）移去大头针和玻璃砖，连接P₁、P₂作为入射光线，连接P₃、P₄作为折射光线，测量出人射角i与折射角r，填入表格中．

上述操作步骤中存在严重的缺漏，应作的补充是　　　　　　　　　　　　　　　　　

答案：步骤（2)中应在白纸上画出玻璃砖的另一边bb'；步骤(4)中应通过P₃、P₄的连线与bb'的交点，作出玻璃砖中的折射光线

2．用游标卡尺观察光的衍射现象的实验中，用日光灯作为被观察的对象，以下的做法和观察结果有

A．卡尺的两个测脚间距很小，大约是0. 5 mm或更小

B．卡尺的两个测脚形成的狭缝要与灯管平行

C．狭缝离日光灯近一些效果较好

D．眼睛要紧靠狭缝，通过狭缝观察日光灯

E．观察到的是在灯管上下边缘形成黑白相间的条纹

F．观察到的是在灯管上下边缘形成的彩色条纹

以上所述的内容中，正确的是　　　　 （用序号字母表示）．

答案：ABDF

3．用如图所示的装置可以测定棱镜的折射率，其中ABC表示待测直角棱镜的横截面，棱镜的两个锐角和都是已知的，紧贴直角边AC的是一块平面镜，将一束光SO入射到棱镜的AB面上，适当调整光线SO的人射方向，使从AB面出射的光线与人射光线SO恰好重合，在这种情况下，仅需要测出一个物理量　　 就可以算出该棱镜的折射率，则计算折射率的表达式为n＝　　 。

答案：∠SOB或人射角i　 或

4．如图所示，将刻度尺直立在装满某种透明液体的宽口瓶中（液体未漏出），从刻度尺上A、B两点射出的光线AC和BC在C点被折射和反射后都沿直线CD传播，已知刻度尺上相邻两根长刻度线间的距离为1 cm，刻度尺右边缘与宽口瓶右内壁间的距离d=2.5 cm，由此可知，瓶内液体的折射率n=　　　 （可保留根号）．

答案：

5．某同学用圆柱形玻璃砖做测定玻璃折射率的实验，先

在白纸上放好圆柱形玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P₁和P₂，然后在圆柱形玻璃砖另一侧观察，调整视线使P₁的像被P₂的像挡住，接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针P₃、P₄，使P₃挡住P₁、P₂的像，使P₄挡住P₃和P₁、P₂的像，在纸上标出的大头针位置和圆柱形玻璃砖的边界如图所示．

(1)在图上画出所需的光路．

(2)为了测量出玻璃砖折射率，需要测量的物理量有　　　　　　　　　　  （要求在图上标出）．

(3)写出计算折射率的公式n=　　　 。

答案：(1）光路如图所示　 (2)∠i和∠r　 (3)

6．为验证小灯泡（点光源）光能的球面散射规律并测定其发光效率，有同学设计并进行了如图所示的实验：将一个“6 V  8.0 W”的小灯泡接入电路，使之正常发光，在灯泡灯丝的同一水平面、正对光线方向放一个光强探头，以测定与光源间距为d时相应的光强值I，其测得以下9组数据（下表）；并用一数字图象处理器将表内数据分别在I—d, I—d^-1和I—d^-2坐标平面内标得如下数据点，如图所示。

(1)根据图中三个数据点图，可看出I与哪个量存在线性关系，因此可将I与d之间的数学关系式表达为　　　　，其中的常量为　　　　　　  。

(2)在与光源等距的各点，认为光源向各方向发出的光强大小几乎相等，依点光源光能向周围空间360⁰球面均匀散射的物理模型，写出光源的发光功率P₀,光强值I及相应的与光源距离d之间的关系式　　　　 。

(3)根据以上条件，算出小电珠的电—光转换效率　　　　　　　  。

答案：(1) k/d²　0. 035 W　 (2) P₀=4πd²I　　(3)5.5%　

7．如图所示是测定光电效应产生的光电子荷质比的简要实验原理图．两块平行板M、N相距为d，其中N为金属板，受紫外线照射后将发射出沿不同方向运动的光电子形成电流，从而引起电流表指针偏转．若调节R逐渐增大极板间电压，可以发现电流逐渐减小，当电压表示数为U时，电流恰好为零．切断开关S，在板M、N间加上垂直于纸面的匀强磁场，逐渐增大磁感应强度，也能使电流为零．当磁感应强度为B时，电流恰为零．则光电子的荷质比为　　　　　　　　 。

答案：ABDF

8．某同学设计了一个测定激光的波长的实验装置如图所示，激光器发出一束直径很小的红色激光进入一个一端装有双缝、另一端装有感光片的遮光筒，感光片的位置上出现一排等距的亮线．

(1）这个现象说明激光具有　　　性．

(2）某同学在做“用双缝干涉测光的波长”实验时，第一次分划板中心刻度线对齐A条纹中心时如图甲所示，游标卡尺的示数如图丙所示；第二次分划板中心刻度线对齐B条纹中心线时如图乙所示，游标卡尺的读数如图丁所示．已知双缝间距为0. 5 mm，从双缝到屏的距离为1 m，则图丙中游标卡尺的示数为　　 mm．图丁中游标卡尺的示数为　　　 mm.实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是　　　　 ，所测光波的波长为　　　　  m.（保留两位有效数字）

(3）如果实验时将红激光换成蓝激光，屏上相邻两条纹的距离将　　　　 。

答案：（1）相干　(2)11.4　16. 7　 减小测量的偶然误差（或提高实验的精确度）6.6×10^-7m　(3）变小