高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)練習(xí) 第14章第3練　實(shí)驗(yàn)十七 測(cè)量玻璃的折射率-實(shí)驗(yàn)十八 用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)（含詳解）

1．(2023·山西懷仁市第一中學(xué)二模)如圖甲所示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，用綠光照射單縫S時(shí)，在屏上觀察到如圖乙所示的條紋，僅改變一個(gè)實(shí)驗(yàn)條件后，觀察到的條紋如圖丙所示，則改變的實(shí)驗(yàn)條件可能是()A．減小雙縫到光屏之間的距離B．增大雙縫之間的距離C．將綠光換為紅光D．減小光源到單縫的距離2．(2023·江西宜春市第一中學(xué)期末)在“用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中，將實(shí)驗(yàn)儀器按要求安裝在光具座上，如圖甲所示。(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是________；A．單縫及雙縫必須平行放置B．干涉條紋與雙縫垂直C．干涉條紋疏密程度與單縫寬度有關(guān)D．若用綠色濾光片替換紅色濾光片，干涉條紋間距會(huì)變小(2)某同學(xué)在做該實(shí)驗(yàn)時(shí)，在同一視野中選取了A、B兩條紋，第一次分劃板中心刻度對(duì)齊A條紋中心時(shí)(圖乙)，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖丙所示；第二次分劃板中心刻度對(duì)齊B條紋中心時(shí)(圖丁)，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖戊所示。已知雙縫間距為0.50mm，雙縫到屏的距離為1.00m，則圖丙游標(biāo)卡尺的示數(shù)為_(kāi)_______mm，兩個(gè)相鄰亮條紋(或暗條紋)間的距離為_(kāi)_______mm。所測(cè)單色光波長(zhǎng)為_(kāi)_______m。3．在“測(cè)量玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)經(jīng)正確操作后插好了4枚大頭針，如圖甲所示。(1)下列說(shuō)法正確的是________；A．入射角越大，誤差越小B．在白紙上放好玻璃磚后，用鉛筆貼著光學(xué)面畫(huà)出界面C．實(shí)驗(yàn)時(shí)既可用量角器，也可用圓規(guī)和直尺等工具進(jìn)行測(cè)量D．判斷像與大頭針是否在同一直線時(shí)，應(yīng)觀察大頭針的頭部(2)請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫(huà)出完整的光路圖；(3)對(duì)你畫(huà)出的光路圖進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算，求得該玻璃磚的折射率n＝____________(保留三位有效數(shù)字)；(4)為了觀測(cè)光在玻璃磚不同表面的折射現(xiàn)象，某同學(xué)做了兩次實(shí)驗(yàn)，經(jīng)正確操作后插好了8枚大頭針，如圖丙所示。圖丙中P1和P2是同一入射光線上的2枚大頭針，其對(duì)應(yīng)出射光線上的2枚大頭針是P3和________(選填“A”或“B”)。4．在“用插針?lè)y(cè)玻璃磚折射率”的實(shí)驗(yàn)中，玻璃磚的AC邊與BD邊相互平行，AB邊與CD邊不平行，如圖所示。(1)實(shí)驗(yàn)中要求四枚大頭針的________(選填“針尖”或“針帽”)在同一視線上。(2)以入射點(diǎn)O為圓心，以R＝5cm為半徑畫(huà)圓，與入射光線PO交于M點(diǎn)，與折射光線OO′的延長(zhǎng)線交于F點(diǎn)，過(guò)M、F點(diǎn)分別向法線作垂線，量得MN＝1.68cm，F(xiàn)E＝1.12cm，則該玻璃磚的折射率n＝________。(3)下列操作可以減小實(shí)驗(yàn)誤差的是________。A．適當(dāng)增大大頭針P1、P2的間距B．選擇玻璃磚相互平行的兩邊來(lái)測(cè)量C．選用盡可能細(xì)的筆畫(huà)線D．使PO的入射角接近90°(4)某同學(xué)突發(fā)奇想用兩塊同樣的玻璃直角三角形棱鏡ABC來(lái)做實(shí)驗(yàn)，兩者的AC面是平行放置的，插針P1、P2的連線垂直于AB面，若操作無(wú)誤，則在圖中右邊的插針應(yīng)該是________。A．P3、P6B．P3、P8C．P5、P6D．P7、P85．(2024·廣東廣州市執(zhí)信中學(xué)開(kāi)學(xué)考)某同學(xué)利用可伸縮萬(wàn)向支架、激光筆和長(zhǎng)方體透明水槽測(cè)量水的折射率，如圖所示，激光筆固定在萬(wàn)向支架上，調(diào)節(jié)高度和角度，使激光平行于水槽正立面(如圖中所示的橫截面)，從水槽的左上角射入，用記號(hào)筆在水槽正立面記下激光在水槽底部的光點(diǎn)A。往水槽內(nèi)緩慢注入清水，用記號(hào)筆在水槽正立面記下激光在水槽底部光點(diǎn)B(圖中未畫(huà)出)和水面CD的位置，在水槽正立面用記號(hào)筆畫(huà)直線，連接水槽左上角和A點(diǎn)，相交CD于E點(diǎn)，用刻度尺分別測(cè)量EA的長(zhǎng)度L1＝20.0cm，EB的長(zhǎng)度L2＝15.0cm，水面CD距水槽底部高度h＝12.0cm。由此可得：(1)B點(diǎn)處于A點(diǎn)的__________側(cè)(選填“左”或“右”)。(2)激光入射角的正弦值sini＝__________(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。(3)水的折射率n＝__________(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。6．寒假期間小明利用圖甲所示的物品，測(cè)量了某型號(hào)刀片的厚度。實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：(1)點(diǎn)燃蠟燭，用蠟燭火焰把玻璃片的一面熏黑；(2)并齊捏緊兩片刀片，在玻璃片的熏黑面劃出兩條平直劃痕；(3)如圖乙所示，將激光光源和玻璃片固定在桌面上，并將作為光屏的白紙固定在距離足夠遠(yuǎn)的墻上。(4)打開(kāi)激光光源，調(diào)整光源的高度使激光沿水平方向射出，恰好能從兩劃痕處垂直入射。(5)觀察白紙上的干涉條紋如圖丙所示。用刻度尺測(cè)出a、b兩點(diǎn)間的距離為_(kāi)_______cm，則兩相鄰暗條紋中心之間的距離Δx＝________cm。(6)測(cè)得玻璃片到光屏的距離L＝3.00m，已知該紅色激光的波長(zhǎng)λ＝700nm，利用公式求出雙劃痕間距d＝________mm(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)，即為刀片厚度。第3練實(shí)驗(yàn)十七：測(cè)量玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)十八：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)1．C[根據(jù)題圖乙和題圖丙可知條紋寬度變大，根據(jù)條紋間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ可知，條紋間距變大，可能是改用了波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光，也有可能是增大了雙縫到光屏的距離l，也有可能減小了雙縫間的距離d，但是，條紋間距與光源到單縫的距離無(wú)關(guān)；紅光的波長(zhǎng)大于綠光的波長(zhǎng)，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。]2．(1)AD(2)11.51.36.5×10－7解析(1)為使屏上的干涉條紋清晰，單縫和雙縫必須平行放置，所得到的干涉條紋與雙縫平行，A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)公式Δx＝eq\f(l,d)λ可知，干涉條紋疏密程度與雙縫間距離、雙縫到屏的距離和光的波長(zhǎng)有關(guān)，綠光的波長(zhǎng)小于紅光的波長(zhǎng)，若用綠色濾光片替換紅色濾光片，干涉條紋間距會(huì)變小，C錯(cuò)誤，D正確。(2)由題圖丙可知，讀數(shù)為x1＝11mm＋5×0.1mm＝11.5mm由題圖戊可知，讀數(shù)為x2＝16mm＋7×0.1mm＝16.7mm由題圖乙和題圖丁可知，A、B兩條紋間有4個(gè)間距，則兩個(gè)相鄰亮條紋(或暗條紋)間的距離為Δx＝eq\f(x2－x1,4)＝1.3mm，根據(jù)公式Δx＝eq\f(l,d)λ，代入數(shù)據(jù)解得所測(cè)單色光波長(zhǎng)為λ＝eq\f(dΔx,l)＝eq\f(0.50×10－3×1.3×10－3,1.00)m＝6.5×10－7m。3．(1)C(2)見(jiàn)解析圖(3)1.57(4)A解析(1)入射角盡量大些，折射角也會(huì)大些，折射現(xiàn)象較明顯，角度測(cè)量的相對(duì)誤差會(huì)減小，但要注意并不是入射角越大越好，應(yīng)適度，故A錯(cuò)誤；為了防止弄臟玻璃磚，不能用鉛筆貼著光學(xué)面畫(huà)出界面，故B錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)角度時(shí)可用量角器，也可通過(guò)單位圓法用圓規(guī)和直尺等工具進(jìn)行線段的測(cè)量，故C正確；判斷像與針是否在同一直線時(shí)，應(yīng)觀察大頭針的整個(gè)部分，不能只觀察其頭部，故D錯(cuò)誤。(2)光路圖如圖所示(3)如圖所示，取小方格的邊長(zhǎng)為單位長(zhǎng)度，則sini＝eq\f(5.2,\r(5.22＋4.02))≈0.793sinr＝eq\f(2.1,\r(2.12＋3.62))≈0.504n＝eq\f(sini,sinr)＝eq\f(0.793,0.504)≈1.57(4)光線經(jīng)由P1、P2射入后光路圖如圖所示第一次折射時(shí)入射角大于折射角，第二次是從玻璃磚射向空氣，折射角大于入射角，由圖可知經(jīng)P3、A的出射光線符合事實(shí)，故對(duì)應(yīng)的出射光線上的2枚大頭針是P3和A。4．(1)針尖(2)1.5(3)AC(4)C解析(1)實(shí)驗(yàn)中要求四枚大頭針的針尖在同一視線上，而不是針帽；(2)由題圖可知sinα＝eq\f(MN,R)，sinβ＝eq\f(FE,R)，則折射率n＝eq\f(sinα,sinβ)＝eq\f(MN,FE)＝1.5；(3)大頭針P1和P2、P3和P4之間的距離適當(dāng)大些時(shí)，由距離誤差引起的角度誤差會(huì)減小，角度的測(cè)量誤差會(huì)小些，故A正確；用插針?lè)y(cè)定折射率時(shí)，玻璃磚上下表面不一定要平行，故B錯(cuò)誤；為了準(zhǔn)確作出入射光線和折射光線，應(yīng)選用盡可能細(xì)的筆畫(huà)線，故C正確；為了減小測(cè)量的相對(duì)誤差，選擇的入射角盡量大些，效果會(huì)更好，但不是接近90°，故D錯(cuò)誤；(4)畫(huà)出光路圖如圖所示根據(jù)光路圖可知，經(jīng)過(guò)P1、P2的光線經(jīng)左側(cè)玻璃磚折射后向下偏折，然后射入右側(cè)玻璃磚后平行射出，則圖中右邊的插針應(yīng)是P5、P6，故選C。5．(1)左(2)0.80(3)1.33解析(1)由于激光在水面發(fā)生折射，而光從光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)時(shí)，入射角大于折射角，作出光路圖如圖所示可知，B點(diǎn)位于A點(diǎn)的左側(cè)。(2)根據(jù)幾何關(guān)系可知，激光入射角的正弦值sini＝eq\f(\r(EA2－h(huán)2),EA)＝0.80。(3)根據(jù)折射定律可知水的折射率為n＝eq\f(sin