第十九章 热光学实验.docx

1、第十九章 热光学实验第十九章 热光学实验20052009年高考题一、选择题：1.（08江苏物理）下列实验中，深入地揭示了光的粒子性一面的有 （ ）答案：AB2.（08江苏物理）用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象.图（a）是燃的酒精灯（在灯芯上洒些盐），图（b）是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属线圈.将金属线圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是 （ ）（A）当金属线圈旋转30时,干涉条纹同方向旋转30（B）当金属线圈旋转45时,干涉条纹同方向旋转90（C）当金属线圈旋转60时,干涉条纹同方向旋转30（D）干涉条纹保持不变答案：D3.（07广东物理）为焦耳实验装置简图,用绝热性良好的

2、材料将容器包好.重物下落带动叶片搅拌容器里的水,引起水温升高.关于这个实验,下列说法正确的是 ( ) A.这个装置可测定热功当量 B.做功增加了水的热量 C.做功增加了水的内能 D.功和热量是完全等价的,无区别 解析 可通过重力做功与水温升高吸收的热量,测定热功当量,做功增加了水的内能,而热量只是热传递过程中内能改变的量度,所以做功与热量是不同的. 答案 AC 4.（07江苏物理）分子动理论较好地解释了物质的宏观热学性质.据此可判断下列说法中错误的是 ( ) A.显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停的做无规则运动,这反映了液体分子运动的无规则性 B.分子间的相互作用力随着分子间距离的增大,一定先

3、减小后增大 C.分子势能随着分子间距离的增大,可能先减小后增大 D.在真空、高温条件下,可以利用分子扩散向半导体材料中掺入其它元素 解析分子间作用力随距离的变化而变化,若rr0时,随分子间距离r的增大,分子力可能先增大后减小,故B项说法是错误的. 答案 B 5.（07江苏物理）光的偏振现象说明光是横波.下列现象中不能反映光的偏振特性的是( ) A.一束自然光相继通过两个偏振片,以光束为轴旋转其中一个偏振片,透射光的强度发生变化 B.一束自然光入射到两种介质的分界面上,当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90时,反射光是偏振光 C.日落时分,拍摄水面下的景物,在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景

4、像更清 D.通过手指间的缝隙观察日光灯,可以看到彩色条纹解析在垂直于传播方向的平面上,只沿着某个特定方向振动的光是偏振光,A、B选项反映了光的偏振特性,C是偏振现象的应用,D是光的衍射现象. 答案 D 6.（07重庆理综）为估算池中睡莲叶面承受雨滴撞击产生的平均压强,小明在雨天将一圆柱形水杯置于露台,测得1小时内杯中水位上升了45mm.查询得知,当时雨滴竖直下落速度约为12m/s.据此估算该压强约为(设雨滴撞击睡莲后无反弹,不计雨滴重力,雨水的密度为1103kg/m3 ) A.0.15 Pa B.0.54 Pa C.1.5 Pa D.5.4 Pa 解析设圆柱形水杯的横截面积为S,则水杯中水的质

5、量为m=V=1034510-3S=45S,由动量定理可得：Ft=mv,而p=,所以p=Pa=0.15Pa. 答案 A7.（06全国1理综）利用图中装置研究双缝干涉现象时,有下面几种说法： A.将屏移近双缝,干涉条纹间距变窄 B.将滤光片由蓝色的换成红色的,干涉条纹间距变宽 C.将单缝向双缝移动一小段距离后,干涉条纹间距变宽 D.换一个两缝之间距离较大的双缝,干涉条纹间距变窄 E.去掉滤光片后,干涉现象消失 其中正确的是 ( )答案：ABD8.（06江苏物理）用隔板将一绝热容器隔成A和B两部分,A中盛有一定质量的理想气体,B为真空（如图 ）,现把隔板抽去,A中的气体自动充满整个容器（如图）,这个

6、过程称为气体的自由膨胀,下列说法正确的是 ( )A.自由膨胀过程中,气体分子只做定向运动 B.自由膨胀前后,气体的压强不变 C.自由膨胀前后,气体的温度不变 D.容器中的气体在足够长的时间内,能全部自动回到A部分解析气体分子永不停息地做无规则运动,故A错；自由膨胀后,气体对外做功W=0,容器绝热,其热传递能量Q=0,由热力学定律可知,其内能不变,气体温度不变,但由于膨胀体积变大,故压强减小,所以B错,C对；涉及热现象的宏观过程都具有方向性,故D错. 答案 C 二、非选择题：9.（08江苏物理）(1)空气压缩机在一次压缩过程中，活塞对气缸中的气体做功为2.0105 J，同时气体的内能增加了1.5

7、l05 J.试问：此压缩过程中，气体 (填“吸收”或“放出”)的热量等于 J.(2)若一定质量的理想气体分别按下图所示的三种不同过程变化，其中表示等压变化的是 (填“A”、“B”或“C”)，该过程中气体的内能 (填“增加”、“减少”或“不变”).(3)设想将1 g水均匀分布在地球表面上，估算1 cm2的表面上有多少个水分子?(已知1 mol 水的质量为18 g，地球的表面积约为51014 m2，结果保留一位有效数字)答案 （1）放出 5104 （2） C 增加 （3）710310.（08江苏物理）如图所示，用导线将验电器与洁净锌板连接，触摸锌板使验电器指示归零.用紫外线照射锌板，验电器指针发生

8、明显偏转，接着用毛皮摩擦过的橡胶棒接触锌板，发现验电器指针张角减小，此现象说明锌板带 电（选填“正”或“负”）；若改用红外线重复以上实验，结果发现验电器指针根本不会发生偏转，说明金属锌的极限频率_ _红外线的频率（选填“大于”或“小于”）.答案： 正 大于11.（07广东物理）(1)放射性物质Pb和Co 的核衰变方程分别为: PoPb+X1CoNi+X2方程中的X1代表的是 ,X2代表的是 . (2)如图所示,铅盒内装有能释放、和射线的放射性物质,在靠近铅盒的顶部加上电场E或磁场B,在图(a)、 (b)中分别画出射线运动轨迹的示意图.(在所画轨迹上须标明是、和中的哪种射线) (3)带电粒子的荷

9、质比是一个重要的物理量.某中学物理兴趣小组设计了一个实验,探究电场和磁场对电子运动轨迹的影响,以求得电子的荷质比,实验装置如图所示. 他们的主要实验步骤如下: A.首先在两极板M1M2之间不加任何电场、磁场,开启阴极射线管电源,发射的电子束从两极板中央通过,在荧屏的正中心处观察到一个亮点; B.在M1M2两极板间加合适的电场:加极性如图所示的电压,并逐步调节增大,使荧屏上的亮点逐渐向荧屏下方偏移,直到荧屏上恰好看不见亮点为止,记下此时外加电压为U.请问本步骤的目的是什么? C.保持步骤B中的电压U不变,对M1M2区域加一个大小、方向合适的磁场B,使荧屏正中心处重现亮点,试问外加磁场的方向如何?

10、 根据上述实验步骤 ,同学们正确地推算出电子的荷质比与外加电场,磁场及其他相关量的关系为.一位同学说,这表明电子的荷质比大小将由外加电压决定,外加电压越大则电子的荷质比越大,你认为他的说法正确吗?为什么? 解析 (1)由质量数守恒和电荷数守恒可知,X1代表的是He(或粒子),X2代表的是e(或粒子) (2)其轨迹如下图所示(曲率半径不作要求,每种射线可只画一条轨迹) (3)B步骤的目的是使电子刚好落在正极板的近荧屏端边缘,利用已知量表达q/m. C步骤中要使亮点出现在荧屏中心,应使电子受到的电场力与洛伦兹力相平衡,故由左手定则可判定磁场方向垂直纸面向外(垂直电场方向向外).他的说法不正确,电子

11、的荷质比是由电子本身决定的,是电子的固有参数,与外加电压无关. 答案 (1) He(或粒子) e(或粒子) (2)(3)见解析12.（07上海物理）一定量的理想气体与两种实际气体、在标准大气压下做等压变化时的V-T关系如图所示,图中.用三份上述理想气体作为测温物质制成三个相同的温度计,然后将其中两个温度计中的理想气体分别换成上述实际气体、.在标准大气压下,当环境温度为T0时,三个温度计的示数各不相同,如图所示,温度计()中的测温物质应为实际气体 (图中活塞质量忽略不计);若此时温度计()和()的示数分别为21 和24,则此时温度计()的示数为 ;可见用实际气体作为测温物质时,会产生误差.为减小

12、在T1T2范围内的测量误差,现针对T0进行修正,制成如图所示的复合气体温度计,图中无摩擦导热活塞将容器分成两部分,在温度为T1时分别装入适量气体和,则两种气体体积之比VV应为 . 解析 从VT图象可看出,温度为T1时,气体的体积相同;温度为T0时,的体积最小,所以温度计()中的测温物质应为实际气体,在温度为T0时,T=21,T=24,由于 ,代入数据得T0=23.对T0校正,在温度T1时装入的气体体积比为21. 答案 23 2113.（06全国2理综）一块玻璃砖有两个相互平行的表面,其中一个表面是镀银的（光线不能通过此表面）.现要测定此玻璃的折射率,给定的器材还有：白纸、铅笔、大头针4枚（P1

13、、P2、P3、P4）、带有刻度的直角三角板、量角器.实验时,先将玻璃砖放到白纸上,使上述两个相互平行的表面与纸面垂直.在纸面上画出直线aa和 bb,aa表示镀银的玻璃表面,bb表示另一表面,如图6所示.然后,在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2（位置如图）.用P1、P2的连线表示入射光线. .为了测量折射率,应如何正确使用大头针P3、P4？ 试在题图中标出P3、P4的位置. .然后,移去玻璃砖与大头针.试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角1与折射角2.简要写出作图步骤. .写出用1、2表示的折射率公式为n= . 解析：在bb一侧观察P1、P2（经bb折射、aa反射,再经bb折

14、射）的像,在适当的位置插上P3,使得P3与P1、P2的像在一条直线上,即让P3挡住P1、P2的像；再插上P4,让它挡住P2（或P1）的像和P3,P3、P4的位置如图所示.过P1、P2作直线与bb交于O； 过P3、P4作直线与bb交于O； 利用刻度尺找到OO的中点M； 过O点作bb的垂线CD,过M点作bb的垂线与aa相交于N,如图所示,连接ON； P1OD=1,CON=2 .由折射率的定义可得n= 答案 见解析14.（06上海物理）利用光电管产生光电流的电路如图3所示,电源的正极应接在 端(填“a”或“b”);若电流表读数为8A,则每秒从光电管阴极发射的光电子至少是 个(已知电子电量为1.610

15、-19C).解析 光电管产生的电子,经电场加速打到阳极,故a端应接电源的正极.由电流强度的定义,电路中每秒通过的电量Q=It,所以,每秒从光电管阴极发射的光电子数至少是:n=51013个. 答案 a 51013 15.（06上海物理）为了测试某种安全阀在外界环境为一个大气压时,所能承受的最大内部压强,某同学自行设计制作了一个简易测试装置,该装置是一个装有电加热器和温度传感器的可密闭容器.测试过程可分为如下操作步骤: a.记录密闭容器内空气的初始温度t1; b.当安全阀开始漏气时,记录容器内空气的温度t2; c.用电加热器加热容器内的空气; d.将待测安全阀安装在容器盖上; e.盖紧装有安全阀的

16、容器盖,将一定量空气密闭在容器内. (1)将每一步骤前的字母按正确的操作顺序填写: . (2)若测得的温度分别为t1=27 ,t2=87 ,已知大气压强为1.0105Pa,则测试结果是:这个安全阀能承受的最大内部压强是 . 解析 (1)将安全阀安装在容器盖上,然后密封空气,记录其初始温度t1,然后加热密封空气,待漏气时记录容器内空气温度t2,故正确操作顺序为deacb.(2)已知T1=300K,T2=360K,p0=1.0105Pa,由于密封空气的体积不变,由查理定理可得:,p=Pa=1.2105Pa. 答案 (1)deacb (2)1.2105Pa 16.（06江苏物理）在用插针法测定玻璃砖

17、折射率的实验中,甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa、bb与玻璃砖位置的关系分别如图、和所示,其中甲、丙两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aa、bb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”）. 丙同学测得的折射率与真实值相比 . 解析 （2）用图测定折射率时,玻璃中折射光线偏折大了,所以折射角增大,折射率减小；用图测折射率时,只要操作正确,与玻璃砖形状无关；用图测折射率时,无法确定折射光线偏折的大小,所以测得的折射率可大、可小、可不变. 答案

18、 （2）偏小 不变 可能偏大、可能偏小、可能不变17.（05天津理综）现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件,要把它们放在图所示的光具座上组装成双缝干涉装置,用来测量红光的波长. (1)将白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光学元件,由左至右,表示各光学元件的字母排列顺序应为C、 、A. (2)本实验的步骤有： 取下遮光筒左侧的元件,调节光源高度,使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮; 按合理顺序在光具座上放置各光学元件,并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上; 用米尺测量双缝到屏的距离; 用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离. 在操作步骤时还应注

19、意 和 . (3)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐,将该亮纹定为第1条亮纹,此时手轮上的示数如图甲所示.然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐,记下此时图乙中手轮上的示数 mm,求得相邻亮纹的间距x为 mm. (4)已知双缝间距d为2.010-4m ,测得双缝到屏的距离l为0.700m,由计算式= ,求得所测红光波长 为 nm.答案 (1)E、D、B (2)单缝和双缝间距510cm 使单缝与双缝相互平行 (3)13.870 2.310 (4)x 6.6102 解析 (1)滤光片E是从白光中选出单色红光,单缝屏是获取线光源,双缝屏是获得相干光源,最后成像在毛玻璃屏上.

20、所以排列顺序为：C、E、D、B、A. (2)在操作步骤时应注意的事项有：放置单缝、双缝时,必须使缝平行;单缝、双缝间距离大约为510cm;要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一轴线上. (3)螺旋测微器的读数应该：先读整数刻度,然后看半刻度是否露出,最后看可动刻度,读数为13.870mm,甲图读数为2.320mm,所以相邻条纹间距x=mm=2.310mm. (4)由条纹间距公式x=,得：=,代入数值得：=6.610-7m=6.6102nm18.（05广东物理B）(1)如图所示,在“用双缝干涉测光的波长”实验中,光具座上放置的光学元件依次为光源、 、 、 、遮光筒、光屏.对于某种单色光

21、，为增加相邻亮纹（暗纹）间的距离，可采取 或 的方法。 答案 （1）滤光片 单缝 增大双缝到光屏的距离 减小双缝间距离解析： （1）做该实验时用单色光，应特别注意，是滤光片，其他依次是单缝屏、双缝屏、遮光筒和毛玻璃屏。由条纹间距公式可知，要增大相邻条纹间距，应该增大双缝屏到光屏的距离或者减小两缝间距离。19.（05广东物理B）热力学第二定律常见的表述有两种:第一种表述:不可能使热量由低温物体传递到高温物体,而不引起其他变化;第二种表述:不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他变化. 图甲是根据热力学第二定律的第一种表述画出的示意图:外界对致冷机做功,使热量从低温物体传递到高温物

22、体,请你根据第二种表述完成示意图乙.根据你的理解,热力学第二定律的实质是什么？ 答案 如下图所示 实质:一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性20.（2009年北京卷）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（如图1），并选用缝间距d=0.2mm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。 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2（a）所示，图2（a）中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图2（b）中游标尺上的读数x1=1.16mm；接着再

23、转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图3（a）所示，此时图3（b）中游标尺上的读数x2= ； 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= mm；这种色光的波长= nm。解析：由游标卡尺的读数规则可知x2=15.0mm+10.02mm=15.02mm；图2（a）中暗纹与图3（a）中暗纹间的间隔为6个，故x=（x2- x1）/6=(15.02-1.16)/6=2.31mm；由x=L/d可知=dx/L=0.20mm2.31mm/700mm=6.6102nm。2.（09上海物理19）（4分）光强传感器对接收到的光信号会产生衰减，且对于不同波长的光衰减程度不同，可以用表示衰减程度，其定义为输出强度与输入强度之比，I出/I入，右图表示与波长之间的关系。当用此传感器分别接收A、B两束光时，传感器的输出强度正好相同，已知A光的波长A625nm，B光由B1605nm和B2665nm两种单色光组成，且这两种单色光的强度之比IB1:IB22:3，由图可知A_；A光强度与B光强度之比IA:IB_。答案：0.35，27.5/35，解析：如图所示，A光的波长为625nm，在图上对应的强度A0.35；同理在图中找出B1的强度为=0.60，B2的强度为=0.07，由A、B两束光经传感器的输出强度正好相同得：得：。