第41届全国中学生物理竞赛决赛实验试题（PDF版，含答案）

第 41 届全国中学生物理竞赛决赛实验考试标准答案 题号 一 二 总分 得分 阅卷 复核 本次考试共二道大题，满分 80 分；此答题纸共 2 页。 本次考试的所有解答必须写在此答题纸上指定区域，写在试题纸上和草稿纸上的解答均不能得 分。 得分 阅卷 复核 第一题（40 分） 1.1（2 分） 读数显微镜部件的名称：1. 目镜（0.5 分） 2. 调焦手轮 （0.5 分） 3. 物镜 （0.5 分） 4 测微鼓轮（0.5 分） 1.2（2 分） （1）十字叉丝位于哪个部位？（ B ）（1 分） （2）若观察到的牛顿环如图所示，应将牛顿环向（ A ）方向移动？ （1 分） 1.3（2 分） 读数显微镜测量结果读数为：（1） 21.251~21.255 mm； （1 分） （2） 29.028~29.032 mm。（1 分） 1.4（2 分） 减小空程误差的操作方法是： 测量数据时只朝同一方向转动测微鼓轮（螺杆） 。 1.5（2 分） 观测牛顿环实验的光路示意图： 实验考试 第 1 页/共 5 页 1.6（2 分） 实际测量过程中，通常利用下列哪一个公式计算？（ A ） 1.7 （2 分） 牛顿环中心是亮斑，下列哪些描述是可能的原因？（ ABC ） 1.8 （6 分） （1）平凸透镜的曲率半径 R 为 856~870 mm 。（4 分） （2）曲率半径 R 的不确定度为 8~9 mm。（2 分） 1.9（8 分） （1）充入待测液体后牛顿环条纹排列 变密（ 1 分） ，主要原因是 待测液体的折射率大于空气的折射 率（1 分） 。 （2）充入待测液体后，牛顿环干涉条纹的对比度（亮暗反差）变差，最主要的原因是（ B ）（2 分） （3）能够显著提高液体薄膜干涉条纹对比度的可能措施有（ AB ）（2 分） （4）待测液体的折射率为 1.340 。（2 分） 1.10（4 分） （1）图中 A 点所在位置相比 O 点所在位置（ B ）（1 分） （2）薄膜厚度 H 为 172~174 nm 。（3 分） 1.11（8 分） （1）白光光源的牛顿环，仅能观察到几条干涉条纹，请解释原因。 光源的相干性的影响，两干涉光束在相遇点的光程差不能太大，光程差超过光源相干长度时，将无 法得到清晰的干涉图样，白光光源谱线较宽，相干性较差，所以仅能观察到几条级数很小的条纹。 （ 2 分） （2）哪种方式获得的牛顿环干涉条纹对比度较高？（ B ）（2 分） （3）激光笔的相干长度 Lm为 15.4 μm （3 分） ； 激光笔的谱线宽度 Δλ为 16.6 nm （1 分） 。 实验考试 第 2 页/共 5 页 得分 阅卷 复核 第二题（40 分） 2.1（3 分） （1）液体与毛细管璧的接触角为 19.0°~19.2° 。2 分 （2）毛细管中液体是以下哪种状态 A 。1 分 2.2（2 分） （1）液滴在固体表面的接触角可以表示为（ C ） 2.3（11 分） （1）实验中当电源电压为哪些值（ CD ），可以观察到水滴内部产生大量小气泡。2 分 （2）上述现象说明电解反应主要由哪种因素导致？（ B ）2分 （3）在坐标纸中画出 cos ~U 2 的关系曲线：4 分 2.3 附坐标纸 利用作图法计算碳酸丙烯酯的表面张力系数为 (3.90~4.50) 10-2 N/m。2 分 在 0 V 时，碳酸丙烯酯液滴的接触角为 73.1°~ 73.7° 。1 分 2.4（9 分） 实验考试 第 3 页/共 5 页 （1）给出透镜最优的液体材料组成（ B ）。2 分 （2）三种透镜的类型为（ B ）。1 分 有水体系透镜的焦距为 -45.5~ -46.5 mm。1 分 混合体系透镜的焦距为 -50.5~ -51.5 mm。1 分 无水体系透镜的焦距为 -67.1~ -68.1 mm。1 分 （3）计算不同电压下液体透镜的焦距及焦距无穷大时对应的电压。3 分 电压/V 0 48.8~49.2 75.0 焦距/mm -22.7~ -22.9 无穷大 16.9~17.1 2.5（6 分） （1）当驱动电压为 75.0 V，液体透镜 NA 等于 0.40 。1 分 能够清晰看见哪些黑白条纹图案 （ AB ）。3 分 （2）若要清晰看见 800 lp/mm 标准分辨率卡的黑白条纹图案，需要进行哪些操作 （ AD ）。2 分 2.6（9 分） （1）请画出 S 点经过该系统成像的光路图，并在 CC ... ...