高考物理大二輪總復(fù)習(xí)與增分策略 題型研究7 加試實驗（二）

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題型研究7 加試實驗（二） 考綱解讀 實驗名稱 考試屬性 說明 必考 加試 探究單擺周期與擺長的關(guān)系 √ 1.不要求對探究單擺周期與擺長的關(guān)系實驗進行誤差分析 2．不要求推導(dǎo)相鄰兩個明條紋或暗條紋中心間距的計算公式 測定玻璃的折射率 √ 用雙縫干涉測量光的波長(同時練習(xí)使用測量頭) √ 探究碰撞中的不變量 √ 　　　　　　探究單擺周期與擺長的關(guān)系 1．實驗原理 由單擺的周期公式T＝2π，可得出g＝l，測出單擺的擺長l和振動周期T，就可求出當?shù)氐闹亓铀俣萭. 2．實驗器材 單擺、游標卡尺、毫米刻度尺、停表． 3．實驗步驟 (1)做單擺：取約1 m長的細絲線穿過帶中心孔的小鋼球，并打一個比小孔大一些的結(jié)，然后把線的另一端用鐵夾固定在鐵架臺上，讓擺球自然下垂，如圖1所示． 圖1 (2)測擺長：用毫米刻度尺量出擺線長L(精確到毫米)，用游標卡尺測出小球直徑D，則單擺的擺長l＝L＋. (3)測周期：將單擺從平衡位置拉開一個角度(小于5)，然后釋放擺球，記下單擺擺動30～50次的總時間，算出平均每擺動一次的時間，即為單擺的振動周期． (4)改變擺長，重做幾次實驗． (5)數(shù)據(jù)處理的兩種方法 方法一：計算法 根據(jù)公式T＝2π，g＝.將測得的幾次周期T和擺長l代入公式g＝中算出重力加速度g的值，再算出g的平均值，即為當?shù)氐闹亓铀俣鹊闹担? 方法二：圖象法 由單擺的周期公式T＝2π可得l＝T2，因此以擺長l為縱軸，以T2為橫軸作出的l－T2圖象是一條過原點的直線，如圖2所示，求出圖線的斜率k，即可求出g值．g＝4π2k，k＝＝. 圖2 4．注意事項 (1)懸線頂端不能晃動，需用夾子夾住，保證懸點固定． (2)單擺必須在同一平面內(nèi)擺動，且偏角小于5. (3)選擇在擺球擺到平衡位置處開始計時，并數(shù)準全振動的次數(shù)． (4)小球自然下垂時，用毫米刻度尺量出懸線長L，用游標卡尺測量小球的直徑，然后算出擺球的半徑r，則擺長l＝L＋r. (5)選用一米左右的細線． 例1　實驗小組的同學(xué)做“用單擺測重力加速度”的實驗． (1)實驗前他們根據(jù)單擺周期公式導(dǎo)出了重力加速度的表達式g＝，其中L表示擺長，T表示周期．對于此式的理解，四位同學(xué)說出了自己的觀點： 同學(xué)甲：T一定時，g與L成正比； 同學(xué)乙：L一定時，g與T2成反比； 同學(xué)丙：L變化時，T2是不變的； 同學(xué)丁：L變化時，L與T2的比值是定值． 其中觀點正確的是同學(xué)________(選填“甲”“乙”“丙”或“丁”)． (2)實驗室有如下器材可供選用： A．長約1 m的細線 B．長約1 m的橡皮繩 C．直徑約2 cm的均勻鐵球 D．直徑約5 cm的均勻木球 E．停表 F．時鐘 G．分度值為1 mm的米尺 實驗小組的同學(xué)選用了分度值為1 mm的米尺，他們還需要從上述器材中選擇：________(填寫器材前面的字母)． (3)他們將符合實驗要求的單擺懸掛在鐵架臺上，將其上端固定，下端自由下垂(如圖3所示)．用米尺測量懸點到________之間的距離記為單擺的擺長L. 圖3 (4)在小球平穩(wěn)擺動后，他們記錄小球完成n次全振動的總時間t，則單擺的周期T＝________. (5)如果實驗得到的結(jié)果是g＝10.29 m/s2，比當?shù)氐闹亓铀俣戎荡?，分析可能是哪些不當?shù)膶嶋H操作造成這種結(jié)果，并寫出其中一種：______________________________________. 答案　(1)丁　(2)ACE　(3)小球球心　(4)　(5)可能是振動次數(shù)n計多了；可能是測量擺長時從懸點量到了小球底部(其他答案合理也給分) 解析　(1)由于重力加速度g是確定的，故丁同學(xué)理解正確．(2)根據(jù)實驗原理g＝，應(yīng)測量L和T，故選A、C、E.(3)擺長是指懸點到球心的距離，不是擺線長．(4)nT＝t.(5)由g＝知可能是L測量偏大，或T測量偏?。? 變式訓(xùn)練 1．下表是用單擺測定重力加速度實驗中獲得的有關(guān)數(shù)據(jù)： 擺長l/m 0.5 0.6 0.8 1.1 周期T2/s2 2.0 2.4 3.2 4.4 (1)利用上述數(shù)據(jù)，在圖4的坐標系中描繪出l－T2圖象． 圖4 (2)利用圖象，取T2＝4.2 s2時，l＝________ m，重力加速度g＝________ m/s2.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 答案　(1)見解析圖　(2)1.05　9.86 解析　由T＝2π得l＝T2，所以圖象是過原點且斜率為的一條直線． (1)l－T2圖象如圖所示． (2)T2＝4.2 s2時，從圖中可讀出其擺長l＝1.05 m，將T2和l代入公式g＝，得g≈9.86 m/s2. 　　　　　　測定玻璃的折射率 1．實驗原理 用插針法找出與入射光線AO對應(yīng)的出射光線O′B，確定出O′點，畫出折射光線OO′，然后測量出角θ1和θ2，代入公式計算玻璃的折射率． 2．實驗器材 白紙、圖釘、大頭針、直尺、鉛筆、量角器、平木板、長方形玻璃磚． 3．實驗過程 (1)鋪白紙、畫線． ①如圖5所示，將白紙用圖釘按在平木板上，先在白紙上畫出一條直線aa′作為界面，過aa′上的一點O畫出界面的法線MN，并畫一條線段AO作為入射光線． 圖5 ②把玻璃磚平放在白紙上，使它的長邊跟aa′對齊，畫出玻璃磚的另一條長邊bb′. (2)插針與測量 ①在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2，透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線的方向，直到P1的像被P2的像擋住，再在觀察的這一側(cè)依次插兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P1、P2的像及P3，記下P3、P4的位置． ②移去玻璃磚，連接P3、P4并延長交bb′于O′，連接OO′即為折射光線，入射角θ1＝∠AOM，折射角θ2＝∠O′ON. ③用量角器測出入射角和折射角，查出它們的正弦值，將數(shù)據(jù)填入表格中． ④改變?nèi)肷浣铅?，重復(fù)實驗步驟，列表記錄相關(guān)測量數(shù)據(jù)． 4．數(shù)據(jù)處理 計算每次的折射率n，求出平均值. 5．注意事項 (1)玻璃磚應(yīng)選用厚度、寬度較大的． (2)大頭針要插得豎直，且間隔要大些． (3)入射角不宜過大或過小，一般在15～75之間． (4)玻璃磚的折射面要畫準，不能用玻璃磚界面代替直尺畫界線． (5)實驗過程中，玻璃磚和白紙的相對位置不能改變． 例2　某同學(xué)利用“插針法”測定玻璃的折射率，所用的玻璃磚兩面平行．正確操作后，作出的光路圖及測出的相關(guān)角度如圖6所示． 圖6 (1)此玻璃的折射率計算式為n＝________(用圖中的θ1、θ2表示)； (2)如果有幾塊寬度大小不同的平行玻璃磚可供選擇，為了減小誤差，應(yīng)選用寬度________(填“大”或“小”)的玻璃磚來測量． 答案　(1)　(2)大 解析　(1)光線由空氣射入玻璃的入射角i＝90－θ1，折射角r＝90－θ2，由折射率的定義可得：n＝＝＝；(2)根據(jù)平行玻璃磚對光線的影響可知，玻璃磚寬度越大，側(cè)移量越大，折射角的測量誤差越?。? 變式訓(xùn)練 2．如圖7所示，某同學(xué)用插針法測定一半圓形玻璃磚的折射率，在平鋪的白紙上垂直紙面插上大頭針P1、P2確定入射光線，并讓入射光線過圓心O，在玻璃磚(圖中實線部分)另一側(cè)垂直紙面插大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像，連接OP3.圖中MN為分界面，虛線半圓與玻璃磚對稱，B、C分別是入射光線、折射光線與圓的交點，AB、CD均垂直于法線并分別交法線于A、D點． 圖7 (1)設(shè)AB的長度為l1，AO的長度為l2，CD的長度為l3，DO的長度為l4，為較方便地表示出玻璃磚的折射率，需用刻度尺測量________，則玻璃磚的折射率可表示為________． (2)該同學(xué)在插大頭針P3前不小心將玻璃磚以O(shè)為圓心順時針轉(zhuǎn)過一小角度，由此測得玻璃磚的折射率將________(填“偏大”“偏小”或“不變”)． 答案　(1)l1和l3　　(2)偏大 解析　(1)設(shè)圓形玻璃磚的半徑是R，則入射角為i＝∠AOB，sin i＝，折射角r＝∠COD，sin r＝，n＝＝，即需要測量l1和l3. (2)P3順時針轉(zhuǎn)過一小角度，相當于減小l3，折射率n將偏大． 　　　　　　用雙縫干涉測量光的波長(同時練 習(xí)使用測量頭) 1．實驗原理 相鄰兩條亮條紋間距Δx與入射光波長λ，雙縫S1、S2的間距d及雙縫與屏的距離l滿足的關(guān)系式為Δx＝λ. 2．實驗器材 雙縫干涉儀、光具座、光源、學(xué)生電源、導(dǎo)線、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭、刻度尺． 3．實驗步驟 (1)安裝儀器．如圖8所示． 圖8 ①將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上． ②接好光源，打開開關(guān)，使白熾燈正常發(fā)光．調(diào)節(jié)各部件的高度，使光源燈絲發(fā)出的光能沿軸線到達光屏． ③安裝單縫和雙縫，中心位于遮光筒的軸線上，使雙縫和單縫的縫平行． (2)觀察與記錄． ①調(diào)單縫與雙縫間距為5～10 cm時，觀察白光的干涉條紋． ②在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋． ③調(diào)節(jié)測量頭，使分劃板中心刻度線對齊第1條亮條紋的中心，記下手輪上的讀數(shù)a1；轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板向一側(cè)移動，當分劃板中心刻度線與第n條相鄰的亮條紋中心對齊時，記下手輪上的刻度數(shù)a2，則相鄰兩條亮條紋間的距離Δx＝. ④換用不同的濾光片，測量其他色光的波長． (3)數(shù)據(jù)處理：用刻度尺測量出雙縫到光屏間的距離l，由公式λ＝Δx計算波長，重復(fù)測量、計算，求出波長的平均值． 4．注意事項 (1)調(diào)節(jié)雙縫干涉儀時，要注意調(diào)節(jié)光源的高度，使它發(fā)出的一束光能夠沿著遮光筒的軸線把屏照亮． (2)放置單縫和雙縫時，縫要相互平行，中心大致位于遮光筒的軸線上． (3)調(diào)節(jié)測量頭時，應(yīng)使分劃板中心刻線和條紋的中心對齊，記清此時手輪上的讀數(shù)，轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線和另一條紋的中心對齊，記下此時手輪上的讀數(shù)，兩次讀數(shù)之差就表示這兩個條紋間的距離． (4)不要直接測Δx，要測幾個條紋的間距，計算得Δx，這樣可以減小誤差． (5)白光的干涉觀察到的是彩色條紋，其中白色在中央，紅色在最外邊． 例3　(20164月浙江選考21)在“用雙縫干涉測量光的波長”實驗中，選用紅色濾光片和間距為0.20 mm的雙縫，雙縫與屏的距離為600 mm.某同學(xué)正確操作后，在目鏡中看到如圖9甲所示的干涉條紋．換成紫色濾光片正確操作后，使測量頭分劃板刻線與第k級暗條紋中心對齊，在目鏡中觀測到的是圖乙中的________(填字母)，此時測量頭的讀數(shù)為25.70 mm.沿同一方向繼續(xù)移動測量頭使分劃板刻線與第k＋5級暗條紋中心對齊，此時測量頭標尺如圖丙所示，其讀數(shù)是________mm.紫光的波長等于________nm. 圖9 答案　D　19.40　420 解析　換成紫色濾光片后，光的波長變小，條紋間距變小，B錯，條紋方向不變，C錯，分劃板中心刻線的位置是不變的，A錯，D對；游標尺的讀數(shù)為19 mm＋80.05 mm＝19.40 mm；根據(jù)波長計算公式λ＝Δx，可得λ＝420 nm. 變式訓(xùn)練 3．現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光的濾光片E等光學(xué)元件，要把它們放在如圖10所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測量紅光的波長． 圖10 (1)將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光學(xué)元件，由左到右，表示各光學(xué)元件的字母排列順序應(yīng)為C、________、________、________、A. (2)本實驗的步驟有： ①取下遮光筒左側(cè)的元件，調(diào)節(jié)光源高度，使光束能沿遮光筒的軸線把屏照亮； ②按合理的順序在光具座上放置各光學(xué)元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上； ③用刻度尺測量雙縫到屏的距離； ④用測量頭(其讀數(shù)方法同螺旋測微器)測量數(shù)條亮條紋間的距離． 在操作步驟②時還應(yīng)注意________________、________________和______________． 答案　(1)E　D　B　(2)放置單縫、雙縫時，必須使縫平行　單縫、雙縫間的距離要適當　要保證光源、濾光片、單縫、雙縫和毛玻璃屏的中心在同一軸線上 解析　(1)濾光片E可以從白光中選出單色紅光，單縫D是獲取線光源，雙縫B是獲得相干光源，最后成像在毛玻璃屏A上．所以排列順序為：C、E、D、B、A. (2)在操作步驟②時應(yīng)注意的事項有：放置單縫、雙縫時，必須使縫平行；單縫、雙縫間的距離要適當；要保證光源、濾光片、單縫、雙縫和毛玻璃屏的中心在同一軸線上． 　　　　　　探究碰撞中的不變量 1．實驗原理 在一維碰撞中，測出物體的質(zhì)量m和碰撞前、后物體的速度v、v′，算出碰撞前的動量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的動量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后動量是否相等． 2．實驗器材 斜槽、小球(兩個)、天平、直尺、復(fù)寫紙、白紙、圓規(guī)等． 圖11 3．實驗步驟 (1)用天平測出兩小球的質(zhì)量，并選定質(zhì)量大的小球為入射小球． (2)按照如圖11所示實驗原理圖甲安裝實驗裝置．調(diào)整、固定斜槽使斜槽末端水平． (3)白紙在下，復(fù)寫紙在上且在適當位置鋪放好．記下重垂線所指的位置O. (4)不放被撞小球，讓入射小球從斜槽上某固定高度處自由滾下，重復(fù)10次．用圓規(guī)畫盡量小的圓把小球所有的落點都圈在里面．圓心P就是小球落點的平均位置．如實驗原理圖乙所示． (5)把被撞小球放在斜槽末端，讓入射小球從斜槽同一高度自由滾下，使它們發(fā)生碰撞，重復(fù)實驗10次．用步驟(4)的方法，標出碰后入射小球落點的平均位置M和被撞小球落點的平均位置N. (6)連接ON，測量線段OP、OM、ON的長度．將測量數(shù)據(jù)填入表中．最后代入m1＝m1＋m2，看在誤差允許的范圍內(nèi)是否成立． (7)整理好實驗器材放回原處． (8)實驗結(jié)論：在實驗誤差允許范圍內(nèi)，碰撞系統(tǒng)的動量守恒． 4．數(shù)據(jù)處理 驗證表達式：m1＝m1＋m2 5．注意事項 (1)斜槽末端的切線必須水平； (2)入射小球每次都必須從斜槽的同一高度由靜止釋放； (3)選質(zhì)量較大的小球作為入射小球； (4)實驗過程中實驗桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持不變． 例4　某同學(xué)用如圖12所示的裝置做驗證動量守恒定律的實驗．先將a球從斜槽軌道上某固定點處由靜止開始滾下，在水平地面上的記錄紙上留下壓痕，重復(fù)10次；再把同樣大小的b球放在斜槽軌道末端水平段的最右端上，讓a球仍從固定點由靜止開始滾下，和b球相碰后，兩球分別落在記錄紙的不同位置處，重復(fù)10次． 圖12 (1)本實驗必須測量的物理量有________． A．斜槽軌道末端距水平地面的高度H B．小球a、b的質(zhì)量ma、mb C．小球a、b的半徑r D．小球a、b離開斜槽軌道末端后平拋飛行的時間t E．記錄紙上O點到A、B、C各點的距離、、 F．a(chǎn)球的固定釋放點到斜槽軌道末端水平部分間的高度差h (2)放上被碰小球b，兩球(ma>mb)相碰后，小球a、b的落地點依次是圖中水平面上的________點和________點． (3)某同學(xué)在做實驗時，測量了過程中的各個物理量，利用上述數(shù)據(jù)驗證碰撞中的動量守恒，那么判斷的依據(jù)是看________和________在誤差允許范圍內(nèi)是否相等． 答案　(1)BE　(2)A　C (3)ma　　ma＋mb 解析　(1)B點是不發(fā)生碰撞時a球的落地點，A點是發(fā)生碰撞后a球的落地點，C點是碰后b球的落地點．設(shè)小球a運動到軌道末端時的速度大小為vB，與球b發(fā)生碰撞后的瞬時速度大小為vA，碰后b球的速度大小為vC，本實驗就是要驗證關(guān)系式mavB＝mavA＋mbvC是否成立．因為小球做平拋運動的高度相同，下落時間相同，它們在水平方向上位移與水平方向上的速度成正比，所以本實驗也可以變換成驗證ma＝ma＋mb是否成立，B、E正確． (2)兩球碰撞后，a球在水平方向上的分速度較小，下落時間相同時，落地時的水平位移也較小，所以小球a、b的落地點依次是圖中水平面上的A點和C點． (3)根據(jù)(1)的分析，判斷兩球碰撞過程中的動量是否守恒的依據(jù)是看ma和ma＋mb在誤差允許范圍內(nèi)是否相等． 變式訓(xùn)練 4．如圖13所示為實驗室中驗證動量守恒的實驗裝置示意圖． 圖13 (1)若入射小球質(zhì)量為m1，半徑為r1；被碰小球質(zhì)量為m2，半徑為r2，則(　　) A．m1>m2，r1>r2 B．m1>m2，r1>r2 C．m1>m2，r1＝r2 D．m1m2，為了使兩球發(fā)生正碰，兩小球的半徑要相同，即r1＝r2；故選C. (2)P為碰前入射小球落點的平均位置，M為碰后入射小球落點的平均位置，N為碰后被碰小球落點的平均位置，碰撞前入射小球的速度為：v1＝ 碰撞后入射小球的速度為：v2＝ 碰撞后被碰小球的速度為：v3＝. 若m1v1＝m1v2＋m2v3，則表明通過該實驗驗證了兩球碰撞過程中動量守恒，代入數(shù)據(jù)得：m1＝m1＋m2；所以需要測量質(zhì)量和水平位移，必需用到的儀器是直尺、天平．故選A、C兩項． (3)由(2)中的分析可知，實驗中需驗證的表達式為： m1＝m1＋m2. 1．用單擺測定重力加速度的實驗裝置如圖1所示． 圖1 (1)組裝單擺時，應(yīng)在下列器材中選用________(選填選項前的字母)． A．長度為1 m左右的細線 B．長度為30 cm左右的細線 C．直徑為1.8 cm的塑料球 D．直徑為1.8 cm的鐵球 (2)測出懸點O到小球球心的距離(擺長)L及單擺完成n次全振動所用的時間t，則重力加速度g＝__________(用L、n、t表示)． (3)下表是某同學(xué)記錄的3組實驗數(shù)據(jù)，并做了部分計算處理. 組次 1 2 3 擺長L/cm 80.00 90.00 100.00 50次全振動時間t/s 90.0 95.5 100.5 振動周期T/s 1.80 1.91 重力加速度g/(ms－2) 9.74 9.73 請計算出第3組實驗中的T＝________s，g＝________m/s2. 答案　(1)AD　(2)　(3)2.01　9.76 解析　(1)單擺模型需要滿足的兩個基本條件：①擺線長遠大于小球的直徑；②小球的密度越大越好．所以應(yīng)選A、D. (2)由T＝，T＝2π得g＝ (3)T＝＝ s＝2.01 s g＝＝ m/s2≈9.76 m/s2. 2．(2016杭州模擬)某同學(xué)用實驗的方法探究影響單擺周期的因素． 圖2 (1)他組裝單擺時，在擺線上端的懸點處，用一塊開有狹縫的橡皮夾牢擺線，再用鐵架臺的鐵夾將橡皮夾緊，如圖2甲所示．這樣做的目的是________(填選項前的字母代號)． A．保證擺動過程中擺長不變 B．可使周期測量得更加準確 C．需要改變擺長時便于調(diào)節(jié) D．保證擺球在同一豎直平面內(nèi)擺動 (2)他組裝好單擺后在擺球自然懸垂的情況下，用毫米刻度尺從懸點量到擺球的最低端的長度L＝0.999 0 m，再用游標卡尺測量擺球直徑，結(jié)果如圖乙所示，則該擺球的直徑為________mm，單擺擺長為________m. (3)下列振動圖象真實地描述了對擺長約為1 m的單擺進行周期測量的四種操作過程，圖中橫坐標原點表示計時開始，A、B、C、D均為30次全振動的圖象，已知sin 5＝0.087，sin 15＝0.26，這四種操作過程合乎實驗要求且誤差最小的是________(填字母代號)． 答案　(1)AC　(2)12.0　0.993 0　(3)A 解析　(1)在擺線上端的懸點處，用一塊開有狹縫的橡皮夾牢擺線，再用鐵架臺的鐵夾將橡皮夾緊，是為了防止運動過程中擺長發(fā)生變化，如果需要改變擺長來探究擺長與周期關(guān)系時，方便調(diào)節(jié)擺長，故A、C正確． (2)游標卡尺示數(shù)為：d＝12 mm＋00.1 mm＝12.0 mm；單擺擺長為：L′＝L－d＝0.999 0 m－0.006 0 m＝0.993 0 m (3)當擺角小于等于5時，我們認為小球做單擺運動，所以振幅約為：10.087 m＝8.7 cm，當小球擺到最低點時開始計時，誤差較小，測量周期時要讓小球做30～50次全振動，求平均值，所以A合乎實驗要求且誤差最?。? 3．用三棱鏡做測定玻璃折射率的實驗，先在白紙上放好三棱鏡，在棱鏡的一側(cè)插入兩枚大頭針P1和P2，然后在棱鏡的另一側(cè)觀察，調(diào)整視線使P1的像被P2的像擋住，接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，使P4擋住P3和P1、P2的像，在紙上標出的大頭針位置和三棱鏡輪廓如圖3所示． 圖3 (1)在題圖上畫出所需的光路． (2)為了測出棱鏡玻璃的折射率，需要測量的量是________，________，在圖上標出它們． (3)計算折射率的公式是________． 答案　見解析 解析　(1)如圖所示， 畫出通過P1、P2的入射光線，交AC面于O，畫出通過P3、P4的出射光線交AB面于O′，則光線OO′就是入射光線P1P2在三棱鏡中的折射光線． (2)在所畫的圖上注明入射角θ1和折射角θ2，并畫出虛線部分，用量角器量出θ1和θ2(或用直尺測出線段EF、OE、GH、OG的長度)． (3)n＝(或因為sin θ1＝，sin θ2＝，則n＝)． 4．某同學(xué)用大頭針、三角板、量角器等器材測半圓形玻璃磚的折射率．開始時玻璃磚的位置如圖4中實線所示，使大頭針P1、P2與圓心O在同一直線上，該直線垂直于玻璃磚的直徑邊，然后使玻璃磚繞圓心O緩慢轉(zhuǎn)動，同時在玻璃磚直徑邊一側(cè)觀察P1、P2的像，且使P2的像擋住P1的像．如此觀察，當玻璃磚轉(zhuǎn)到圖中虛線位置時，上述現(xiàn)象恰好消失．此時只需測量出________________________________，即可計算出玻璃磚的折射率．請用你的測量值表示出折射率________． 圖4 答案　玻璃磚直徑邊繞O點轉(zhuǎn)過的角度θ　n＝ 解析　由題意可知，當玻璃磚轉(zhuǎn)過某一角度θ時，剛好發(fā)生全反射，在直徑邊一側(cè)觀察不到P1、P2的像，作出如圖所示的光路圖可知，當轉(zhuǎn)過角度θ時有sin θ＝，則n＝. 5．(2016寧波市聯(lián)考)在“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗中，某同學(xué)安裝實驗裝置如圖5甲所示，調(diào)試好后能觀察到清晰的干涉條紋． 圖5 (1)根據(jù)實驗裝置知，②、③、④依次是________、________、________. (2)某次實驗時，該同學(xué)調(diào)節(jié)分劃板的位置，使分劃板中心刻線對齊某亮紋的中心，如圖乙所示，此時螺旋測微器的讀數(shù)為________． (3)轉(zhuǎn)動手輪，使分劃線向一側(cè)移動到另一條亮紋的中心位置，再次從螺旋測微器上讀數(shù)．若實驗測得4條亮紋中心間的距離為x＝0.960 mm，已知雙縫間距為d＝1.5 mm，雙縫到屏的距離為L＝1.00 m，則對應(yīng)的光波波長λ＝________. 答案　(1)濾光片　單縫　雙縫　(2)1.180 mm　(3)4.810－7 m 解析　(1)該實驗是讓單色線光源通過雙縫在光屏上形成干涉圖樣，所以光具座上放置的光學(xué)元件依次為光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、光屏． (2)螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為1 mm，可動刻度讀數(shù)為0.0118.0 mm＝0.180 mm，所以最終讀數(shù)為1.180 mm (3)Δx＝＝0.320 mm，根據(jù)Δx＝λ得，λ＝＝1.510－30.32010－3 m＝4.810－7 m. 6．“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗裝置如圖6甲所示．測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成，已知雙縫與屏的距離為L，雙縫間距為d. 圖6 (1)如圖乙所示，移動測量頭上的手輪，使分劃板的中心刻線對準第1條亮紋的中心，記下此時手輪上螺旋測微器的讀數(shù)x1.轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板的中心刻線向右移動對準第4條亮紋的中心，此時手輪上螺旋測微器的讀數(shù)x2如圖丙所示，則讀數(shù)x2＝________mm. (2)已知雙縫與屏的距離為L，雙縫間距為d.計算波長的公式λ＝________.(用題目中給出的字母表示) (3)對于某種單色光，為增加相鄰亮紋間的距離，可采取________或________的方法． 答案　(1)0.350　(2)　(3)減小雙縫間距離　增大雙縫到屏的距離 解析　(1)圖丙中固定刻度讀數(shù)為0 mm，可動刻度讀數(shù)為0.0135.0 mm＝0.350 mm，所以最終讀數(shù)為：0＋0.350 mm＝0.350 mm. (2)根據(jù)Δx＝λ得： λ＝＝. (3)根據(jù)Δx＝λ知，對于某種單色光，要增大雙縫間距Δx，可以采用的辦法是：減小雙縫間距離或增大雙縫到屏的距離． 7．氣墊導(dǎo)軌是一種常用的實驗儀器．它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊，使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上，滑塊在導(dǎo)軌上的運動可視為沒有摩擦．我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌以及滑塊A和B來驗證動量守恒定律，實驗裝置如圖7所示(彈簧的長度忽略不計)，實驗步驟如下： 圖7 a．用天平分別測出滑塊A、B的質(zhì)量mA、mB b．調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平 c．在A和B間放入一個被壓縮的輕彈簧，由電動卡鎖鎖定，靜止放置在氣墊導(dǎo)軌上 d．用刻度尺測出A的左端至C板的距離L1 e．按下電鈕放開卡鎖，同時使分別記錄滑塊A、B運動時間的計時器開始工作．當A、B滑塊分別碰撞C、D擋板時停止計時，記下A、B分別到達C、D的運動時間t1和t2 (1)實驗中還應(yīng)測量的物理量是____________________． (2)利用上述測量的實驗數(shù)據(jù)，驗證動量守恒定律的表達式是________________，上式中算得的A、B兩滑塊的動量大小并不完全相等，產(chǎn)生誤差的原因是________________________(寫出一條即可)． 答案　(1)B的右端至D板的距離L2　(2)mA－mB＝0(或＝)　測量時間、距離等存在誤差(或氣墊導(dǎo)軌不水平，合理即正確) 8．(2016嘉興市模擬)某同學(xué)用如圖8所示的裝置，利用兩個大小相同的小球做對心碰撞來驗證動量守恒定律，圖中AB是斜槽，BC是水平槽，它們連接處平滑，O點為重垂線所指的位置．實驗時先不放置被碰球2，讓球1從斜槽上的某一固定位置G由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡，重復(fù)10次，然后將球2置 于水平槽末端，讓球1仍從位置G由靜止?jié)L下，和球2碰撞，碰后兩球分別在記錄紙上留下各自的痕跡，重復(fù)10次．實驗得到小球的落點的平均位置分別為M、N、P. 圖8 (1)在該實驗中，應(yīng)選用的器材是下列器材中________． A．天平 B．游標卡尺 C．刻度尺 D．大小相同的鋼球兩個 E．大小相同的鋼球和硬橡膠球各一個 (2)在此實驗中，球1的質(zhì)量為m1，球2的質(zhì)量為m2，需滿足m1________m2(填“大于”“小于”或“等于”)． (3)被碰球2飛行的水平距離由圖中線段________表示． (4)若實驗結(jié)果滿足m1＝________，就可以驗證碰撞過程中動量守恒． 答案　(1)ACE　(2)大于　(3) (4)m1＋m2 解析　(1)實驗需要測量小球的質(zhì)量、小球落地點的位置，測量質(zhì)量需要天平，測量小球落地點的位置需要刻度尺，還需要大小相同的鋼球和硬橡膠球各一個，故選項A、C、E正確； (2)要碰后入射小球的速度還是沿原來的方向，就要求球1的質(zhì)量大于球2的質(zhì)量； (3)球1和球2相撞后，球2的速度增大，球1的速度減小，都做平拋運動，豎直高度相同，所以碰撞后球2的落地點是P點，所以被碰球2飛行的水平距離由圖中線段表示； (4)N為碰前入射小球落點的位置，M為碰后入射小球落點的位置，P為碰后被碰小球落點的位置． 碰撞前入射小球的速度v1＝ 碰撞后入射小球的速度v2＝ 碰撞后被碰小球的速度v3＝ 若m1v1＝m2v3＋m1v2，則表明通過該實驗驗證了兩球碰撞過程中動量守恒，代入數(shù)據(jù)得：m1＝m1＋m2.