第十九章热光学实验

—2009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：D（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AC4.（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,分子力可能先减小后增大;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B5.（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[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D6.（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1×103kg/m3)A.0.15PaB.0.54PaC.1.5PaD.5.4Pa[解析]设圆柱形水杯的横截面积为S,则水杯中水的质量为m=ρV=103×45×10-3S=45S,由动量定理可得：Ft=mv,而p=SF,所以p=stmv=36001245SSPa=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①）,现把隔板抽去,A中的气体自动充满整个容器（如图②）,这个过程称为气体的自由膨胀,下列说法正确的是()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2.0×105J，同时气体的内能增加了1.5×l05J.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1g水均匀分布在地球表面上，估算1cm2的表面上有多少个水分子?(已知1mol水的质量为18g，地球的表面积约为5×1014m2，结果保留一位有效数字)答案（1）放出5×104（2）C增加（3）7×10310.（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“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（07广东物理）(1)放射性物质21084Pb和6027Co:21084Po→20682Pb+X16027Co→6028Ni+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mq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.①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?②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22dBUmq.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42He(或粒子),X2代表的是01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)①B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).②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)42He(或粒子)01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Ⅰ、Ⅱ在标准大气压下做等压变化时的V-T关系如图所示,图中2100VVVV.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Ⅰ、Ⅱ.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(ⅱ)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(ⅱ)和(ⅲ)的示数分别为2124℃,则此时温度计(ⅰ)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T1～T2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Ⅰ和Ⅱ,则两种气体体积之比VⅠ∶VⅡ应为.解析从V—T图象可看出,温度为T1时,气体的体积相同;温度为T0时,Ⅱ的体积最小,所以温度计(ⅱ)中的测温物质应为实际气体Ⅱ,在温度为T0时,Tⅱ=21℃,Tⅲ=24℃,由于21ii00iii00TTTTVVVV,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2∶1.答案Ⅱ232∶113.（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′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.ⅰ.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.ⅱ.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θ2.简要写出作图步骤.ⅲ.写出用θ1、θ2表示的折射率公式为n=.解析：ⅰ：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的位置如图所示.ⅱ.①过P1、P2作直线与bb′交于O；②过P3、P4作直线与bb′交于O③利用刻度尺找到OO′的中点M④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ON⑤∠P1OD=θ1,∠CON=θ2ⅲ.由折射率的定义可得n=21sinsin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8μA,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1.6×10-19C).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=eIteQ=5×1013个.答案a5×101315.（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1.0×105Pa,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=1.0×105Pa,由于密封空气的体积不变,由查理定理可得:210TPTp,p=120TTP=300360100.15Pa=1.2×105Pa.答案(1)d