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1、19 热光学实验20052010年高考题一、选择题：1. 2010上海物理28用DIS研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图所示，实验步骤如下： 把注射器活塞移至注射器中间位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一链接；移动活塞，记录注射器的刻度值V，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值P；用图像处理实验数据，得出如图2所示图线，（1）为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是_；（2）为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是_和_；（3）如果实验操作规范正确，但如图所示的图线不过原点，则代表_。【解析】（1）用润滑油凃活塞（2）慢慢抽动活塞，活
2、塞导热。（3）体积读书值比实际值大。根据,C为定值，则。2.（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：AB3.（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：D4.（07广东物理）为焦耳实验装置简图,用绝热性良好的材料将容器包好.重物
3、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 AC5.（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,一定先减小后增大C.分子势能随着分子间距离的
4、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 B6.（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,可以看到彩色条纹在
5、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 D7.（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设圆柱形水杯的横截面积为S,则水杯中水的质量为m=V=1034510-3S=45S,由动量定理可得：Ft=mv,而p=
6、,所以p=Pa=0.15Pa.答案 A8.（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：ABD9.（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
7、.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：10.（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1.5l05 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
8、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）710311.（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
9、“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12.（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
10、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?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
11、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13.
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
13、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 2114.（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、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
14、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
15、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15.（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1.610-19C).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
16、是:n=51013个.答案 a 5101316.（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
17、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)1.2105Pa17.（06江苏物理）在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中,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
18、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 （2）偏小 不变 可能偏大、可能偏小、可能不变18.（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
19、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
20、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.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
21、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=6.6102nm19.（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，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
22、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。20.（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21.（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
23、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+10.0
24、2mm=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。22.（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j表示衰减程度，其定义为输出强度与输入强度之比，jI出/I入，右图表示j与波长l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lA625nm，B光由lB1605nm和lB2665nm两种单色光组成，且这两种单色光的强度
25、之比IB1:IB22:3，由图可知jA_；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jA0.35；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：。2010届高三联考题 热光学实验题组一1. 湖南省长沙市一中雅礼中学2010届高三三月联考下列说法中正确的是 ( BD )A. 交通警通过发射超声波测量车速，利用了波的干涉原理B. 电磁波的频率越高，它所能携带的信息量就越大，所以激光可以比无线电波传递更多的信息C. 单缝衍射中，缝越宽，条纹越亮，衍射现象也
26、越明显D. 地面上测得静止的直杆长为L，则在沿杆方向高速飞行火箭中的人测得杆长应小于L2. 河南省新郑州二中分校2010届高三第一次模拟利用油膜法估测油酸分子的大小，实验器材有：浓度为0.05 %(体积分数)的油酸酒精溶液、最小刻度为0.1 mL的量筒、盛有适量清水的4550 cm2浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸下面是实验步骤：A.用滴管将浓度为0.05 %的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入1 mL油酸酒精溶液时的滴数NB.将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上，用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液，从低处向水面中央一滴一滴地滴入，直到油酸薄膜有足够大的面积又不与器壁接触
27、为止，记下滴入的滴数nC. 将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上 D.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长为1 cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，算出油酸薄膜的面积S cm2用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的大小_（单位：cm）答案： (6分)3. 贵州省兴义市清华实验学校2010届高三9月月考一同学在“用双缝干涉测光的波长实验中，使用的双缝的间距为0.02 cm，测得双缝与屏的距离为50 cm，第1级亮纹中心到第5级亮纹中心的距离为0.4 5 cm，则待测单色光的波长是 答案：4.5107m RORP60Q4. 湖南省长沙市一中雅礼中学20
28、10届高三三月联考平行光a垂直射向一半径为R的玻璃半球的平面，其截面如图所示，发现只有P、Q之间所对圆心角为60的球面上有光射出，则玻璃球对a光的折射率为 ，若仅将a平行光换成b平行光，测得有光射出的范围增大，设a、b两种色光在玻璃球中的速度分别为va和vb，则va vb（选填“”、“”或“=”）答案：2（2分） （2分）5. 江苏省淮阴中学2010届高三摸底考试如图所示的实验电路，当用黄光照射光电管中的碱金属涂层时，毫安表的指针发生了偏转若将电路中的滑动变阻器的滑片P向右移动到某一位置时，毫安表的读数恰好减小到零，此时电压表读数为U。若此时增加黄光照射的强度，则毫安表 （选填“有”或“无”）示数若改用蓝光照射光电管中的金属涂层，则毫安表 （选填“有”或“无”）示数。答案：无；有6. 江苏省南师大附属扬子中学2010届高三周练实验室内，某同学用导热性能良好的气缸和活塞将一定质量的理想气体密封在气缸内（活塞与气缸壁之间无摩擦），活塞的质量为m，气缸内部的横截面积为S用滴管将水缓慢滴注在活塞上，最终水层的高度为h，如图所示在此过程中，若大气压强恒为p0，室内的温度不变，水的密度为，重力加速度为g，则： 图示状态气缸内气体的压强为 ； 以下图象中能反映密闭气体状态变化过程的是 答案： A