专题11.3 光学相关实验 学案(原卷版+解析版) 2024年高考物理一轮复习讲练测(新教材新高考通用)

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专题11.3 光学相关实验 学案(原卷版+解析版) 2024年高考物理一轮复习讲练测(新教材新高考通用)

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专题11.3 光学相关实验
科学实验:
1、通过实验,理解光的折射定律。会测量材料的折射率。
2、会用双缝干涉实验测量光的波长
【知识点一】实验:测定玻璃的折射率
1.实验原理
如图所示,当光线AO以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时,通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线O′B,从而画出折射光线OO′,求出折射角θ2,再根据n=或n=计算出玻璃的折射率。
2.实验器材
木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔。
3.实验步骤
(1)用图钉把白纸固定在木板上。
(2)在白纸上画一条直线aa′,并取aa′上的一点O为入射点,作过O点的法线MM′。
(3)画出线段AO作为入射光线,并在AO上插上P1、P2两根大头针。
(4)在白纸上放上玻璃砖,使玻璃砖的一条长边与直线aa′对齐,并画出另一条长边的对齐线bb′。
(5)眼睛在bb′的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向,使P1的像被P2的像挡住,然后在眼睛这一侧插上大头针P3,使P3挡住P1、P2的像,再插上P4,使P4挡住P3和P1、P2的像。
(6)移去玻璃砖,拔去大头针,由大头针P3、P4的针孔位置确定出射光线O′B及出射点O′,连接O、O′得线段OO′。
(7)用量角器测量入射角θ1和折射角θ2,并查出其正弦值sin θ1和sin θ2。
(8)改变入射角,重复实验,算出不同入射角时的,并取平均值。
4.数据处理
(1)计算法:用量角器测量入射角θ1和折射角θ2,并查出其正弦值sin θ1和sin θ2。算出不同入射角时的,并取平均值。
(2)作sin θ1-sin θ2图像:改变不同的入射角θ1,测出不同的折射角θ2,作sin θ1-sin θ2的图像,由n=可知图像应是过原点的直线,如图所示,其斜率为折射率。
(3)“单位圆”法确定sin θ1、sin θ2,计算折射率n。
以入射点O为圆心,以一定的长度R为半径画圆,交入射光线AO于E点,交折射光线OO′于E′点,过E作NN′的垂线EH,过E′作NN′的垂线E′H′,如图3所示,sin θ1=,sin θ2=,OE=OE′=R,则n==。只要用刻度尺量出EH、E′H′的长度就可以求出n。
(2023 南岗区校级四模)如图所示的阴影部分ABC为一透明光学元件的横截面,AC为圆心在O的圆弧面,ABCO构成正方形。现要测定该元件的折射率,可供选用的器材还有:大头针、笔、刻度尺、圆规、平整的木板、图钉、白纸。
Ⅰ.某小组进行了如下的实验操作,请将步骤补充完整。
(1)将白纸用图钉固定在平整木板上,在白纸上画出光学元件的横截面图,标好对应关系,把光学元件放在白纸上,使它的横截面与图中画线对齐;
(2)在O点竖直插大头针P。
(3)在D点竖直插大头针P1,发现在AB外侧无论怎样调整视线都不能观察到大头针P和P1的像在一条直线上,则应使连线OD与OA的角度 (填“变大”或“变小”),才能在AB外侧观察到大头针P和P1的像在一条直线上;
(4)选择合适的点竖直插大头针P2,在BC外侧调整视线观察到大头针P和P2的像在一条直线上,再竖直插上两枚大头针P3、P4,使P3挡住 ,P4挡住 ;
(5)移去大头针和光学元件,记录好P2、P3和P4的孔洞位置,在固定好的白纸上作出直角坐标系xOy,Ox轴与OC重合,Oy轴与OA重合,用刻度尺测出P2、P3和P4在直角坐标系xOy中的坐标P2(x2,y2),P3(x3,y3),P4(x4,y4)。
则此光学元件折射率测量值的表达式为n= ;(用测量的坐标值表示)
Ⅱ.根据小组的实验过程,下列哪些措施能够提高实验准确程度 。
A.应选用较粗的大头针完成实验
B.应选用较细的大头针完成实验
C.插在光学元件同侧的两枚大头针间的距离应适当小些
D.插在光学元件同侧的两枚大头针间的距离应适当大些
Ⅲ.小组测得该元件折射率为2,光学元件圆弧面的半径为R。若只考虑首次从圆弧AC直接射向AB和BC的光线,从插在O点的大头针P射入圆弧AC的光中,有一部分不能从AB、BC面直接射出,则这部分光照射圆弧AC的弧长为 。
(2023 海淀区校级模拟)用“插针法”测定玻璃的折射率,所用的玻璃砖两面平行。正确操作后,作出的光路图及测出的相关角度如图甲所示。
(1)如果玻璃砖上下表面平行,则可以选择上表面的两个对应角度(入射角和折射角)来求折射率,也可以选择下表面的两个对应角度来求折射率,这两种是等效的。如果所选择的玻璃砖上下表面不平行,正确操作后得到图乙所示的光路图,此时应选择 对应的两个角度来求折射率。
A.上表面
B.下表面
C.上表面或者下表面都没问题
D.上表面或者下表面都会有系统误差
(2)如果有几块宽度d不同的玻璃砖可供选择,则 。
A.选择宽度较大的玻璃砖来做实验可以减少误差
B.选择宽度较小的玻璃砖来做实验可以减少误差
C.玻璃砖的宽度对误差没有影响
(2023春 宝安区校级期中)(1)某同学在实验室利用双缝干涉测量光的波长实验中,双缝相距d,双缝到光屏的距离L,用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示,分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数如图所示,则:

①分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别为xA= mm,xB= mm,相邻两条纹间距Δx= mm;
②波长的表达式λ= (用Δx、L、d表示);
③若将滤光片由红色换为绿色,得到的干涉条纹间距将 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
(2)该同学转身一看,旁边有玻璃砖,于是他开始做“测定玻璃的折射率”的实验。
④为了取得较好的实验效果,下列操作正确的是 。
A.选择的入射角应尽量小些
B.大头针应垂直地插在纸面上
C.大头针P1和P2及P3和P4之间的距离尽量小些
D.在观察时,大头针P4只需要将P3挡住即可
⑤该同学在测量入射角和折射角时,由于没有量角器,在完成了光路图以后,他以O点为圆心,OA为半径画圆,交OO'延长线于C点,过A点和C点作垂直法线的直线分别交于B点和D点,如图2甲所示,他测得AB=6cm,CD=4cm,则可求出玻璃的折射率n= 。
⑥他在画界面时,不小心将两界面aa'、bb'间距画得比玻璃砖的宽度稍大些,如图2乙所示,则他测得的折射率 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【知识点二】实验:用双缝干涉测光的波长
1.实验原理
单色光通过单缝后,经双缝产生稳定的干涉图样,图样中相邻两条亮(暗)条纹间距Δx与双缝间距d、双缝到屏的距离l、单色光波长λ之间满足λ=Δx.
2.实验过程
(1)观察双缝干涉图样
①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上,如图所示.
②接好光源,打开开关,使灯丝正常发光.
③调节各器件的高度,使光源灯丝发出的光能沿遮光筒轴线到达光屏.
④安装单缝和双缝,尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上,使单缝与双缝平行,二者间距约为5~10 cm.
⑤在单缝和光源间放上滤光片,观察单色光的干涉条纹.
(2)测定单色光的波长
①安装测量头,调节至可清晰观察到干涉条纹.
②使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央,记下此时手轮上的读数,将该条纹记为第1条亮条纹;转动手轮,使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央,记下此时手轮上的读数,将该条纹记为第n条亮条纹.
③用刻度尺测量双缝与光屏间距离l(d是已知的).
④改变双缝间的距离d,双缝到屏的距离l,重复测量.
3.数据处理
(1)条纹间距Δx=.
(2)波长λ=Δx.
(3)计算多组数据,求λ的平均值.
4.注意事项
(1)安装时,注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上,并使单缝、双缝平行且间距适当.
(2)光源灯丝最好为线状灯丝,并与单缝平行且靠近.
(3)调节的基本依据:照在光屏上的光很弱,主要原因是灯丝与单缝、双缝,测量头与遮光筒不共轴所致;干涉条纹不清晰,一般原因是单缝与双缝不平行所致.
(2023 东城区校级三模)物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。
某同学利用如图所示装置测量某种单色光的波长。实验时,接通电源使光源正常发光:调整光路,使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题:
(1)以下实验器材在图中未标出:A.毛玻璃、B.双缝、C.光源、D.单缝、E.滤光片。在图1中从左至右合理的顺序为C、E、 、 、A。
(2)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,该同学可 ;
A.将单缝向双缝靠近
B.将屏向靠近双缝的方向移动
C.使用间距更大的双缝
D.将屏向远离双缝的方向移动
(2023 皇姑区校级模拟)在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,实验装置如图所示。
(1)某同学以线状白炽灯为光源,对实验装置进行调节并观察了实验现象后,总结出以下几点,下列说法中正确的是 ;
A.干涉条纹与双缝垂直
B.单缝和双缝应相互平行放置
C.若取下滤光片,光屏上可观察到白光的干涉图样
D.想增加从目镜中观察到的条纹个数,可以将单缝向双缝靠近
(2)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,此时手轮上螺旋测微器示数如图甲所示。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为 mm;
(3)已知双缝间距d为2.0×10﹣4m,测得双缝到屏的距离L为0.600m,求所测量光的波长为 m(结果保留三位有效数字)。
(2023 马鞍山二模)在“用双缝干涉测光的波长”实验中,将实验仪器按要求安装在光具座上,如图甲所示。
(1)关于该实验,下列说法正确的是 ;
A.A处为单缝,B处为双缝
B.单缝与双缝应相互垂直放置
C.干涉条纹与双缝垂直
D.想增加从目镜中观察到的条纹个数,可以将单缝向双缝靠近
(2)某同学在做该实验时,转动测量头的手轮,使分划板中心刻线对准第1条亮条纹,此时测量头的游标卡尺示数为12.1mm。继续转动手轮,使分划板中心刻线对准第5条亮条纹,此时测量头的游标卡尺示数如图乙所示,读数为 mm。已知双缝的间距是0.50mm,双缝和光屏之间的距离是1.00m,则所测单色光的波长是 m。(保留3位有效数字)
(2023 海南)用激光测玻璃砖折射率的实验中,玻璃砖与屏P平行放置,从另一侧用激光笔以一定角度照射,此时在屏上的S1处有激光点,移走玻璃砖,光点移到S2处。
(1)请画出激光束经玻璃折射后完整的光路图;
(2)已经测出AB=l1,OA=l2,S1S2=l3,则折射率n= (用l1、l2、l3表示);
(3)若改用宽ab更小的玻璃砖做实验,则S1S2间的距离会 (填“变大”,“变小”或“不变”)。
(2023 全国)一玻璃砖上下底面为相互平行的平面,两个侧面中一个为平面,另一个为圆柱面的一部分。现要用插针法测量该玻璃砖的折射率,可用的器材还有:木板,白纸,铅笔,四枚大头针和带刻度的三角板(一个角为直角,两个锐角均为45°)。
完成下列实验步骤中的填空并完成光路示意图:
(1)将铺有白纸的木板平放在桌面上,玻璃砖放在白纸上面(图中纸面为玻璃砖底面),用铅笔描下其轮廓线,如图所示。
(2)将玻璃砖移开,过其轮廓直线段的中点O作垂线(图中点划线)与圆弧交于a点,在轮廓外过a点做一条与点划线夹角为45°的直线ab;然后将玻璃砖放回原处。
(3)将第一、第二两枚大头针插在 。
(4)在玻璃砖的另一侧插上第三枚大头针和第四枚大头针,使得 。
(5)再次移开玻璃砖,过第三、第四枚大头针在纸上的插孔作直线,与轮廓线交于O′点,测量线段 和 的长度。
(6)完成光路示意图。
(7)可以求出玻璃砖的折射率的表达式为n= 。
(2021 浙江)小明同学在做“测定玻璃的折射率”实验时,发现只有3枚大头针,他把大头针A、B、C插在如图所示位置,并测出了玻璃的折射率。请在画出光路图,标出入射角i和折射角r,并写出折射率n的计算式。
(2022 海南)(1)在用双缝干涉测量光的波长的实验中,如图所示,则:
①a、b分别是:( )
A.单缝和双缝
B.双缝和单缝
C.单缝和单缝
D.双缝和双缝
②如果双缝间距是d,双缝到毛玻璃的距离是L,第一条亮纹到第六条亮纹间距是x,则光的波长是: (用x、d、L表示);
(2023 哈尔滨模拟)如图所示,某实验小组的同学在“测量玻璃的折射率”实验中,先将白纸平铺在木板上并用图钉固定,将玻璃砖平放在白纸上,然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa′和bb′,O为直线AO与aa的交点,在直线AO上竖直地插上P1、P2两枚大头针。
(1)选出实验接下来要完成的必要步骤并按顺序填写选项前的序号 。
A.在玻璃砖另一侧插上大头针P3,使P3仅挡住P2的像
B.在玻璃砖另一侧插上大头针P3,使P3挡住P1的像和P2的像
C.在玻璃砖另一侧插上大头针P4,使P4仅挡住P3
D.在玻璃砖另一侧插上大头针P4,使P4挡住P3、P1的像和P2的像
(2)过P3、P4做直线交bb′与O′,连接OO′。完成以上步骤后,实验小组内的同学采用不同的方式测量玻璃的折射率;
①甲同学过O做直线NN′垂直于OO′。多次改变入射角θ1,测出对应的折射角θ2,建立平面直角坐标系,作图像如图2所示,若图像的斜率表示玻璃的折射率,则图像的y轴、x轴表示的物理量依次为 。
A.θ1、θ2
B.sinθ1、sinθ2
C.sinθ2、sinθ1
D.tanθ2tanθ1
②乙同学如图3所示,以O为圆心作圆,与入射光线AO、折射光线OO′分别交于E、F点,再过E、F点作NN′的垂线,垂足分别为G、H点,用刻度尺测得EG=2.32cm,FH=1.60cm,则该玻璃砖的折射率数值为 (计算结果保留三位有效数字)。
(3)一位同学在某次实验中,准确地画好玻璃砖的界面aa′和bb′后,不慎将玻璃砖向下平移了一些,如图4所示,而实验的其他操作均正确,则折射率的测量值准确值 (选填“大于”、“小于”或“等于”)。
(2023 丰台区二模)物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。
例如:
(1)用游标卡尺测金属小球的直径,示数如图1所示,该小球的直径为 mm。
(2)某同学用插针法测定玻璃砖的折射率,做出光路图如图2所示。光线与玻璃砖表面和分别交于O点和P点,他以O点为圆心、线段OP长度为半径做圆,该圆与入射光线交于A点。过A点和P点做法线的垂线,垂足分别为B点和Q点。则该玻璃砖的折射率为 (选填选项前字母)。
A.n
B.n
C.n
D.n
(3)某同学利用如图3甲所示装置测量物块与木板之间的动摩擦因数。实验台上固定一个力传感器,传感器用细线拉住物块,物块放置在水平的长木板上。水平向左拉动木板,物块相对实验台静止,记录下传感器的示数在物块上放置数量不同的砝码,改变物块和砝码的总质量m,得到多组数据,做出F﹣m图像如图3乙所示。已知直线的斜率为k,重力加速度为g。
①水平向左拉动木板,在物块相对实验台静止的过程中,下列说法正确的是 。
A.物块受到的是静摩擦力
B.物块受到的是滑动摩擦力
C.实验时可以加速拉动木板
D.传感器测量的就是物块所受的摩擦力
②物块和长木板之间的动摩擦因数μ= (用k和g表示)。
(2023 贵阳三模)某同学测量玻璃砖的折射率。
①图甲、图乙是实验过程中玻璃砖放置的两种方式,其中正确的是 (选填“图甲”或“图乙”)。
②图丙是实验过程中拍摄的一张照片,其中O是入射光线与玻璃砖界面的交点,a、b两点到O点的距离相等,根据图丙,并利用刻度尺量出两个量即可算出玻璃砖折射率,这两个量是 。
③该玻璃砖折射率为 (保留2位有效数字,用三角函数表示不得分)。
(2023 道里区校级二模)在实验室用双缝干涉测光的波长,请按照题目要求回答下列问题:
(1)将表中的光学元件放在图1所示的光具座上,组装成用双缝干涉测光的波长的实验装置。
元件代号 A B C D
元件名称 双缝 光屏 单缝 滤光片
将白光光源放在光具座最左端,依次放置凸透镜和表1中其他光学元件,由左至右,各光学元件的排列顺序应为 (填写元件代号)。
(2)已知该装置中双缝间距d=0.200mm,双缝到光屏的距离L=0.500m,在光屏上得到的干涉图样如图2甲所示,分划板在图中A位置时螺旋测微器如图2乙所示:在B位置时螺旋测微器如图2丙所示,则其示数xB= mm。由以上所测数据可以得出该单色光的波长为 m(结果保留三位有效数字)。
(2023 嘉兴二模)实验题。
(1)在“验证机械能守恒定律”实验中,采用重锤自由下落的实验方案,经正确操作获得一条纸带如图1所示。实验所用打点计时器电源频率为50Hz,重锤质量m=0.30kg,当地重力加速度g=9.79m/s2,则打A点时纸带速度为 ,A点到B点过程中重力势能变化量为 (结果保留2位有效数字)。
(2)小姚同学用如图2所示的装置做“探究碰撞中的不变量”实验。
①关于滑块A、B的碰撞,下列说法正确的是 。
A.两个滑块碰撞前必须有一个静止
B.两个滑块碰撞后必须结合在一起
C.两个滑块碰撞后可结合在一起,也可分开
D.两滑块可以从整体静止到相互弹开
②实验中测得滑块A的质量为222.0g,滑块B的质量为216.0g,用50分度游标卡尺测量遮光条A的宽度,其读数如图3所示,则读数为 cm;滑块A从左向右通过光电门1后与静止的滑块B碰撞,碰后粘合成一体通过光电门2,遮光条A先后通过光电门1、2所对应的计时器读数分别如图4、图5所示(图中数值的单位是ms),则碰后滑块A、B的总动量为 kg m/s(计算结果保留2位小数)。
(3)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中:
①用单色光照射双缝后,在目镜中观察到如图所示的情形。若其他操作无误,则上述情形下测得的单色光波长将 (选填“偏大”、“不变”或“偏小”);
②若想对图的情形进行调整,则需要的操作是 。
A.旋转毛玻璃屏
B.左右拨动拨杆
C.旋转测量头上的手轮
D.旋转遮光筒和测量头
(2023 西城区校级模拟)利用双缝干涉测量光的波长实验中,双缝相距d,双缝到光屏的距离L,用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示,分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数如图所示,则:
(1)分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别为xA= mm,xB= mm,相邻两条纹间距Δx= mm;
(2)波长的表达式λ= (用Δx、L、d表示);
(3)若将滤光片由红色换为绿色,得到的干涉条纹间距将 (选填“变大”“不变”或“变小”);
(4)若仅将屏向远离双缝的方向移动。可以 (填“增加”或“减少”)从目镜中观察到的条纹个数。
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专题11.3 光学相关实验
科学实验:
1、通过实验,理解光的折射定律。会测量材料的折射率。
2、会用双缝干涉实验测量光的波长
【知识点一】实验:测定玻璃的折射率
1.实验原理
如图所示,当光线AO以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时,通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线O′B,从而画出折射光线OO′,求出折射角θ2,再根据n=或n=计算出玻璃的折射率。
2.实验器材
木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔。
3.实验步骤
(1)用图钉把白纸固定在木板上。
(2)在白纸上画一条直线aa′,并取aa′上的一点O为入射点,作过O点的法线MM′。
(3)画出线段AO作为入射光线,并在AO上插上P1、P2两根大头针。
(4)在白纸上放上玻璃砖,使玻璃砖的一条长边与直线aa′对齐,并画出另一条长边的对齐线bb′。
(5)眼睛在bb′的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向,使P1的像被P2的像挡住,然后在眼睛这一侧插上大头针P3,使P3挡住P1、P2的像,再插上P4,使P4挡住P3和P1、P2的像。
(6)移去玻璃砖,拔去大头针,由大头针P3、P4的针孔位置确定出射光线O′B及出射点O′,连接O、O′得线段OO′。
(7)用量角器测量入射角θ1和折射角θ2,并查出其正弦值sin θ1和sin θ2。
(8)改变入射角,重复实验,算出不同入射角时的,并取平均值。
4.数据处理
(1)计算法:用量角器测量入射角θ1和折射角θ2,并查出其正弦值sin θ1和sin θ2。算出不同入射角时的,并取平均值。
(2)作sin θ1-sin θ2图像:改变不同的入射角θ1,测出不同的折射角θ2,作sin θ1-sin θ2的图像,由n=可知图像应是过原点的直线,如图所示,其斜率为折射率。
(3)“单位圆”法确定sin θ1、sin θ2,计算折射率n。
以入射点O为圆心,以一定的长度R为半径画圆,交入射光线AO于E点,交折射光线OO′于E′点,过E作NN′的垂线EH,过E′作NN′的垂线E′H′,如图3所示,sin θ1=,sin θ2=,OE=OE′=R,则n==。只要用刻度尺量出EH、E′H′的长度就可以求出n。
(2023 南岗区校级四模)如图所示的阴影部分ABC为一透明光学元件的横截面,AC为圆心在O的圆弧面,ABCO构成正方形。现要测定该元件的折射率,可供选用的器材还有:大头针、笔、刻度尺、圆规、平整的木板、图钉、白纸。
Ⅰ.某小组进行了如下的实验操作,请将步骤补充完整。
(1)将白纸用图钉固定在平整木板上,在白纸上画出光学元件的横截面图,标好对应关系,把光学元件放在白纸上,使它的横截面与图中画线对齐;
(2)在O点竖直插大头针P。
(3)在D点竖直插大头针P1,发现在AB外侧无论怎样调整视线都不能观察到大头针P和P1的像在一条直线上,则应使连线OD与OA的角度 (填“变大”或“变小”),才能在AB外侧观察到大头针P和P1的像在一条直线上;
(4)选择合适的点竖直插大头针P2,在BC外侧调整视线观察到大头针P和P2的像在一条直线上,再竖直插上两枚大头针P3、P4,使P3挡住 ,P4挡住 ;
(5)移去大头针和光学元件,记录好P2、P3和P4的孔洞位置,在固定好的白纸上作出直角坐标系xOy,Ox轴与OC重合,Oy轴与OA重合,用刻度尺测出P2、P3和P4在直角坐标系xOy中的坐标P2(x2,y2),P3(x3,y3),P4(x4,y4)。
则此光学元件折射率测量值的表达式为n= ;(用测量的坐标值表示)
Ⅱ.根据小组的实验过程,下列哪些措施能够提高实验准确程度 。
A.应选用较粗的大头针完成实验
B.应选用较细的大头针完成实验
C.插在光学元件同侧的两枚大头针间的距离应适当小些
D.插在光学元件同侧的两枚大头针间的距离应适当大些
Ⅲ.小组测得该元件折射率为2,光学元件圆弧面的半径为R。若只考虑首次从圆弧AC直接射向AB和BC的光线,从插在O点的大头针P射入圆弧AC的光中,有一部分不能从AB、BC面直接射出,则这部分光照射圆弧AC的弧长为 。
【解答】Ⅰ.(3)发现在AB外侧无论怎样调整视线都不能观察到大头针P和P1的像在一条直线上,说明沿PP1射到AB界面的光线发生了全反射,入射角大于临界角,要观察到大头针P和P1的像在一条直线上,需要减小入射角,根据几何知识可知要使连线OD与OA的角度减小;
(4)选择合适的点竖直插大头针P2,在BC外侧调整视线观察到大头针P和P2的像在一条直线上,再竖直插上两枚大头针P3、P4,使P3挡住大头针P和P2的像,P4挡住大头针P、P2和P3的像;由P3和P4确定出射光线;
(5)光学元件折射率测量值的表达式为n
Ⅱ.AB.应选用较细的大头针完成实验,连线时可以减小误差,故A错误,B正确;
CD.插在光学元件同侧的两枚大头针间的距离适当大些,连线时可以减小误差,故C错误,D正确。
故选:BD。
Ⅲ.由题意可知n=2,则,解得C=30°,由几何知识可知光不能从AB、BC面直接射出,则这部分光照射圆弧AC的弧对应的圆心角为30°,
则这部分光照射圆弧AC的弧长为s。
故答案为:Ⅰ.(3)变小;(4)大头针P和P2的像,大头针P、P2和P3的像;(5);Ⅱ.BD;Ⅲ.。
(2023 海淀区校级模拟)用“插针法”测定玻璃的折射率,所用的玻璃砖两面平行。正确操作后,作出的光路图及测出的相关角度如图甲所示。
(1)如果玻璃砖上下表面平行,则可以选择上表面的两个对应角度(入射角和折射角)来求折射率,也可以选择下表面的两个对应角度来求折射率,这两种是等效的。如果所选择的玻璃砖上下表面不平行,正确操作后得到图乙所示的光路图,此时应选择 对应的两个角度来求折射率。
A.上表面
B.下表面
C.上表面或者下表面都没问题
D.上表面或者下表面都会有系统误差
(2)如果有几块宽度d不同的玻璃砖可供选择,则 。
A.选择宽度较大的玻璃砖来做实验可以减少误差
B.选择宽度较小的玻璃砖来做实验可以减少误差
C.玻璃砖的宽度对误差没有影响
【解答】解:(1)只要入射角和折射角测量准确,根据折射定律就可以求出玻璃的折射率;因此无论玻璃砖上、下表明是否平行,光在上下表面都发生折射,用上表面或者下表面对应的两个角度来求折射率都没问题,故ABD错误,C正确。
故选:C。
(2)若选择宽度较大的玻璃砖来做实验,可以增大光线在玻璃砖内的光线的长度,更精确地测定折射角,从而减少误差,故A正确,BC错误。
故选:A。
故答案为:(1)C;(2)A。
(2023春 宝安区校级期中)(1)某同学在实验室利用双缝干涉测量光的波长实验中,双缝相距d,双缝到光屏的距离L,用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示,分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数如图所示,则:

①分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别为xA= mm,xB= mm,相邻两条纹间距Δx= mm;
②波长的表达式λ= (用Δx、L、d表示);
③若将滤光片由红色换为绿色,得到的干涉条纹间距将 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
(2)该同学转身一看,旁边有玻璃砖,于是他开始做“测定玻璃的折射率”的实验。
④为了取得较好的实验效果,下列操作正确的是 。
A.选择的入射角应尽量小些
B.大头针应垂直地插在纸面上
C.大头针P1和P2及P3和P4之间的距离尽量小些
D.在观察时,大头针P4只需要将P3挡住即可
⑤该同学在测量入射角和折射角时,由于没有量角器,在完成了光路图以后,他以O点为圆心,OA为半径画圆,交OO'延长线于C点,过A点和C点作垂直法线的直线分别交于B点和D点,如图2甲所示,他测得AB=6cm,CD=4cm,则可求出玻璃的折射率n= 。
⑥他在画界面时,不小心将两界面aa'、bb'间距画得比玻璃砖的宽度稍大些,如图2乙所示,则他测得的折射率 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【解答】解:(1)①游标卡尺的最小分度值为0.1mm,A位置时主尺读数为11mm,游标尺读数为1×0.1mm=0.1mm,则xA=11mm+0.1mm=11.1mm
B置时主尺读数为15mm,游标尺读数为6×0.1mm=0.6mm,则xA=15mm+0.6mm=15.6mm
相邻两条纹间距
②根据相邻明条纹间距公式:
解得:
③若将滤光片由红色换为绿色,波长减小,干涉条纹间距将变小。
(2)④A.选择的入射角应尽量大些,以减小误差,故A错误;
B.大头针垂直地插在纸面上,故B正确;
C.大头针P1和P2及P3和P4之间的距离尽量大些,在确定入射光线和折射光线时误差小,故C错误;
D.在观察时,大头针P4要挡住P1和P2及P3,故D错误。
故选:B。
⑤根据折射定律和几何知识有
⑥做出光路图如图所示
不小心将两界面aa'、bb'间距画得比玻璃砖的宽度稍大些后,折射角比实际折射角偏大,根据折射定律可知他测得的折射率偏小。
故答案为:(1)①11.1,15.6,0.75;②;③变小;(2)④B;⑤1.5;⑥偏小。
【知识点二】实验:用双缝干涉测光的波长
1.实验原理
单色光通过单缝后,经双缝产生稳定的干涉图样,图样中相邻两条亮(暗)条纹间距Δx与双缝间距d、双缝到屏的距离l、单色光波长λ之间满足λ=Δx.
2.实验过程
(1)观察双缝干涉图样
①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上,如图所示.
②接好光源,打开开关,使灯丝正常发光.
③调节各器件的高度,使光源灯丝发出的光能沿遮光筒轴线到达光屏.
④安装单缝和双缝,尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上,使单缝与双缝平行,二者间距约为5~10 cm.
⑤在单缝和光源间放上滤光片,观察单色光的干涉条纹.
(2)测定单色光的波长
①安装测量头,调节至可清晰观察到干涉条纹.
②使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央,记下此时手轮上的读数,将该条纹记为第1条亮条纹;转动手轮,使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央,记下此时手轮上的读数,将该条纹记为第n条亮条纹.
③用刻度尺测量双缝与光屏间距离l(d是已知的).
④改变双缝间的距离d,双缝到屏的距离l,重复测量.
3.数据处理
(1)条纹间距Δx=.
(2)波长λ=Δx.
(3)计算多组数据,求λ的平均值.
4.注意事项
(1)安装时,注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上,并使单缝、双缝平行且间距适当.
(2)光源灯丝最好为线状灯丝,并与单缝平行且靠近.
(3)调节的基本依据:照在光屏上的光很弱,主要原因是灯丝与单缝、双缝,测量头与遮光筒不共轴所致;干涉条纹不清晰,一般原因是单缝与双缝不平行所致.
(2023 东城区校级三模)物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。
某同学利用如图所示装置测量某种单色光的波长。实验时,接通电源使光源正常发光:调整光路,使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题:
(1)以下实验器材在图中未标出:A.毛玻璃、B.双缝、C.光源、D.单缝、E.滤光片。在图1中从左至右合理的顺序为C、E、 、 、A。
(2)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,该同学可 ;
A.将单缝向双缝靠近
B.将屏向靠近双缝的方向移动
C.使用间距更大的双缝
D.将屏向远离双缝的方向移动
【解答】解:(1)干涉实验光具座上从左向右的顺序为:光源、滤光片、单缝、双缝,正确顺序为:CEDBA;
(2)根据条纹间距公式:可知想增加从目镜中观察到的条纹个数,需要减小L和增大d,故BC正确,AD错误。
故选:BC。
故答案为:(1)DB; (2)BC。
(2023 皇姑区校级模拟)在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,实验装置如图所示。
(1)某同学以线状白炽灯为光源,对实验装置进行调节并观察了实验现象后,总结出以下几点,下列说法中正确的是 ;
A.干涉条纹与双缝垂直
B.单缝和双缝应相互平行放置
C.若取下滤光片,光屏上可观察到白光的干涉图样
D.想增加从目镜中观察到的条纹个数,可以将单缝向双缝靠近
(2)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,此时手轮上螺旋测微器示数如图甲所示。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为 mm;
(3)已知双缝间距d为2.0×10﹣4m,测得双缝到屏的距离L为0.600m,求所测量光的波长为 m(结果保留三位有效数字)。
【解答】解:(1)A.干涉条纹与双缝平行,故A错误;
B.单缝和双缝应相互平行放置,故B正确;
C.若取下滤光片,光屏上可观察到白光的干涉图样,故C正确;
D.想增加从目镜中观察到的条纹个数,则条纹间距减小;根据条纹间距公式Δxλ可知,可以将双缝的距离d增大,或将双缝到屏的距离L减小,或换用波长更小的光做该实验;单缝向双缝靠近,不会改变条纹间距,不会改变目镜中观察到的条纹个数,故D错误。
故选:BC。
(2)螺旋测微器的分度值为0.01mm,图乙中手轮上的示数为x2=13.5mm+36.5×0.01mm=13.865mm
(3)图甲所示螺旋测微器示数x1=2mm+32.0×0.01mm=2.320mm
条相邻纹间距Δxmm=2.310mm=2.31×10﹣3m
由Δxλ得,所测光的波长为λ=7.70×10﹣7m
故答案为:(1)BC;(2)13.865;(3)7.70×10﹣7
(2023 马鞍山二模)在“用双缝干涉测光的波长”实验中,将实验仪器按要求安装在光具座上,如图甲所示。
(1)关于该实验,下列说法正确的是 ;
A.A处为单缝,B处为双缝
B.单缝与双缝应相互垂直放置
C.干涉条纹与双缝垂直
D.想增加从目镜中观察到的条纹个数,可以将单缝向双缝靠近
(2)某同学在做该实验时,转动测量头的手轮,使分划板中心刻线对准第1条亮条纹,此时测量头的游标卡尺示数为12.1mm。继续转动手轮,使分划板中心刻线对准第5条亮条纹,此时测量头的游标卡尺示数如图乙所示,读数为 mm。已知双缝的间距是0.50mm,双缝和光屏之间的距离是1.00m,则所测单色光的波长是 m。(保留3位有效数字)
【解答】解:(1)ABC.在本实验中,光源发出的光经滤光片(装在单缝前)成为单色光,把单缝照亮。单缝相当于一个线光源,它又把双缝照亮。来自双缝的光在双缝右侧的空间发生干涉,所以A处为单缝,B处为双缝,且单缝与双缝应相互平行放置,而干涉条纹与双缝平行,故A正确,BC错误;
D.想增加从目镜中观察到的条纹个数,即减小条纹间距,根据双缝公式条纹间距公式可知,应将双缝靠近光屏,将单缝向双缝靠近无法改变条纹间距,故D错误。
故选:A。
(2)10分度的游标卡尺精确度为0.1mm,第5条亮条纹的读数d5=16mm+7×0.1mm=16.7mm;
相邻条纹间距为
根据双缝公式条纹间距公式,所测单色光的波长
故答案为:(1)A;(2)16.7;5.75×10﹣7。
(2023 海南)用激光测玻璃砖折射率的实验中,玻璃砖与屏P平行放置,从另一侧用激光笔以一定角度照射,此时在屏上的S1处有激光点,移走玻璃砖,光点移到S2处。
(1)请画出激光束经玻璃折射后完整的光路图;
(2)已经测出AB=l1,OA=l2,S1S2=l3,则折射率n= (用l1、l2、l3表示);
(3)若改用宽ab更小的玻璃砖做实验,则S1S2间的距离会 (填“变大”,“变小”或“不变”)。
【解答】解:(1)根据题意结合光的传播情况作出光路图如图所示:
(2)根据光的折射定律可得:n
根据几何关系可得:
sini
sinr
联立解得:n
(3)若玻璃砖宽度变小,相当于把ad边下移,与两条光线的交点距离变小,即BC就小,那S1S2也会变小。
故答案为:(1)光路图见解析;(2);(3)变小。
(2023 全国)一玻璃砖上下底面为相互平行的平面,两个侧面中一个为平面,另一个为圆柱面的一部分。现要用插针法测量该玻璃砖的折射率,可用的器材还有:木板,白纸,铅笔,四枚大头针和带刻度的三角板(一个角为直角,两个锐角均为45°)。
完成下列实验步骤中的填空并完成光路示意图:
(1)将铺有白纸的木板平放在桌面上,玻璃砖放在白纸上面(图中纸面为玻璃砖底面),用铅笔描下其轮廓线,如图所示。
(2)将玻璃砖移开,过其轮廓直线段的中点O作垂线(图中点划线)与圆弧交于a点,在轮廓外过a点做一条与点划线夹角为45°的直线ab;然后将玻璃砖放回原处。
(3)将第一、第二两枚大头针插在 。
(4)在玻璃砖的另一侧插上第三枚大头针和第四枚大头针,使得 。
(5)再次移开玻璃砖,过第三、第四枚大头针在纸上的插孔作直线,与轮廓线交于O′点,测量线段 和 的长度。
(6)完成光路示意图。
(7)可以求出玻璃砖的折射率的表达式为n= 。
【解答】解:(3)将第一、第二两枚大头针插在线段ab上;
(4)在玻璃砖的另一侧插上第三枚大头针和第四枚大头针,使得第三枚大头针挡住第一枚和第二枚大头针的像,使第四枚大头针挡住第三枚大头针和第一枚和第二枚大头针的像;
(5)设aO′与Oa的夹角为θ,则折射率n
为测量折射率,则应测量线段OO′和aO′的长度;
(6)光路图如图
(7)玻璃砖的折射率n
故答案为:(3)线段ab上;(4)第三枚大头针挡住第一枚和第二枚大头针的像,使第四枚大头针挡住第三枚大头针和第一枚和第二枚大头针的像;(5)OO′,aO′;(6)见解析;(7)。
(2021 浙江)小明同学在做“测定玻璃的折射率”实验时,发现只有3枚大头针,他把大头针A、B、C插在如图所示位置,并测出了玻璃的折射率。请在画出光路图,标出入射角i和折射角r,并写出折射率n的计算式。
【解答】解:光路图如图所示:
根据折射定律可知:n
答:光路图及入射角i和折射角r的标注如上图所示;折射率n的计算式为n。
(2022 海南)(1)在用双缝干涉测量光的波长的实验中,如图所示,则:
①a、b分别是:( )
A.单缝和双缝
B.双缝和单缝
C.单缝和单缝
D.双缝和双缝
②如果双缝间距是d,双缝到毛玻璃的距离是L,第一条亮纹到第六条亮纹间距是x,则光的波长是: (用x、d、L表示);
【解答】解:(1)①根据实验装置的摆放特点可知,a、b分别是单缝和双缝,故A正确,BCD错误,故选:A。
②根据题意可得:
根据波长的计算公式可得:
λ
(2023 哈尔滨模拟)如图所示,某实验小组的同学在“测量玻璃的折射率”实验中,先将白纸平铺在木板上并用图钉固定,将玻璃砖平放在白纸上,然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa′和bb′,O为直线AO与aa的交点,在直线AO上竖直地插上P1、P2两枚大头针。
(1)选出实验接下来要完成的必要步骤并按顺序填写选项前的序号 。
A.在玻璃砖另一侧插上大头针P3,使P3仅挡住P2的像
B.在玻璃砖另一侧插上大头针P3,使P3挡住P1的像和P2的像
C.在玻璃砖另一侧插上大头针P4,使P4仅挡住P3
D.在玻璃砖另一侧插上大头针P4,使P4挡住P3、P1的像和P2的像
(2)过P3、P4做直线交bb′与O′,连接OO′。完成以上步骤后,实验小组内的同学采用不同的方式测量玻璃的折射率;
①甲同学过O做直线NN′垂直于OO′。多次改变入射角θ1,测出对应的折射角θ2,建立平面直角坐标系,作图像如图2所示,若图像的斜率表示玻璃的折射率,则图像的y轴、x轴表示的物理量依次为 。
A.θ1、θ2
B.sinθ1、sinθ2
C.sinθ2、sinθ1
D.tanθ2tanθ1
②乙同学如图3所示,以O为圆心作圆,与入射光线AO、折射光线OO′分别交于E、F点,再过E、F点作NN′的垂线,垂足分别为G、H点,用刻度尺测得EG=2.32cm,FH=1.60cm,则该玻璃砖的折射率数值为 (计算结果保留三位有效数字)。
(3)一位同学在某次实验中,准确地画好玻璃砖的界面aa′和bb′后,不慎将玻璃砖向下平移了一些,如图4所示,而实验的其他操作均正确,则折射率的测量值准确值 (选填“大于”、“小于”或“等于”)。
【解答】(1)在直线AO上竖直地插上P1、P2两枚大头针确定入射光线,在玻璃砖另一侧插上大头针P3,使P3挡住P1的像和P2的像,在玻璃砖另一侧插上大头针P4,使P4挡住P3、P1的像和P2的像,确定出射光线,故必要步骤顺序为:BD。
(2)①根据折射率公式有:
整理得:sinθ1=nsinθ2
可知上述函数为正比例函数,图像为过原点的一条直线,故图像的y轴表示sinθ1、x轴表示sinθ2
故B正确,ACD错误。
故选:B。
②根据折射率公式有:
(3)光路如图所示
“黑线”表示做出的光路图,“红线”表示实际光路图,可知光线在上界面的入射角和折射角不变,则折射率的测量值等于准确值。
故答案为:(1)BD;(2)①B;②1.45;(3)等于。
(2023 丰台区二模)物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。
例如:
(1)用游标卡尺测金属小球的直径,示数如图1所示,该小球的直径为 mm。
(2)某同学用插针法测定玻璃砖的折射率,做出光路图如图2所示。光线与玻璃砖表面和分别交于O点和P点,他以O点为圆心、线段OP长度为半径做圆,该圆与入射光线交于A点。过A点和P点做法线的垂线,垂足分别为B点和Q点。则该玻璃砖的折射率为 (选填选项前字母)。
A.n
B.n
C.n
D.n
(3)某同学利用如图3甲所示装置测量物块与木板之间的动摩擦因数。实验台上固定一个力传感器,传感器用细线拉住物块,物块放置在水平的长木板上。水平向左拉动木板,物块相对实验台静止,记录下传感器的示数在物块上放置数量不同的砝码,改变物块和砝码的总质量m,得到多组数据,做出F﹣m图像如图3乙所示。已知直线的斜率为k,重力加速度为g。
①水平向左拉动木板,在物块相对实验台静止的过程中,下列说法正确的是 。
A.物块受到的是静摩擦力
B.物块受到的是滑动摩擦力
C.实验时可以加速拉动木板
D.传感器测量的就是物块所受的摩擦力
②物块和长木板之间的动摩擦因数μ= (用k和g表示)。
【解答】解:(1)10等分游标卡尺的精确度为0.1mm,小球直径d=13mm+7×0.1mm=13.7mm;
(2)由图2结合数学知识,入射角的正弦
折射角的正弦
根据折射定律
综上分析,故A正确,BCD错误。
故选:A。
(3)①AB.物块与木板之间有相对运动,因此物块受到的是滑动摩擦力,故A错误,B正确;
C.根据滑动摩擦力公式,物块受到的摩擦力f=μmg,可见物块受到的摩擦力与木板的运动速度无关,故C正确;
D.传感器测量的就是物块所受绳子的拉力,故D错误。
故选:BC。
②物块始终相对于实验台面处于静止状态,根据平衡条件F=μmg=μg m
结合F﹣m图像可知,图像的斜率k=μg
因此动摩擦因数
故答案为:(1)13.7;(2)A;(3)①BC;②。
(2023 贵阳三模)某同学测量玻璃砖的折射率。
①图甲、图乙是实验过程中玻璃砖放置的两种方式,其中正确的是 (选填“图甲”或“图乙”)。
②图丙是实验过程中拍摄的一张照片,其中O是入射光线与玻璃砖界面的交点,a、b两点到O点的距离相等,根据图丙,并利用刻度尺量出两个量即可算出玻璃砖折射率,这两个量是 。
③该玻璃砖折射率为 (保留2位有效数字,用三角函数表示不得分)。
【解答】解:①玻璃砖应该平放在水平桌面上面,则正确的是图乙;
②由ab两点分别向虚线(法线)引垂线,则用刻度尺量的两条垂线ac和bd的长度;
③该玻璃砖折射率为
故答案为:①图乙;②两条垂线ac和bd的长度;③1.5。
(2023 道里区校级二模)在实验室用双缝干涉测光的波长,请按照题目要求回答下列问题:
(1)将表中的光学元件放在图1所示的光具座上,组装成用双缝干涉测光的波长的实验装置。
元件代号 A B C D
元件名称 双缝 光屏 单缝 滤光片
将白光光源放在光具座最左端,依次放置凸透镜和表1中其他光学元件,由左至右,各光学元件的排列顺序应为 (填写元件代号)。
(2)已知该装置中双缝间距d=0.200mm,双缝到光屏的距离L=0.500m,在光屏上得到的干涉图样如图2甲所示,分划板在图中A位置时螺旋测微器如图2乙所示:在B位置时螺旋测微器如图2丙所示,则其示数xB= mm。由以上所测数据可以得出该单色光的波长为 m(结果保留三位有效数字)。
【解答】解:(1)实验室用双缝干涉测光的波长实验,由左至右,各光学元件的排列顺序应为滤光片、单缝、双缝、光屏,故顺序为DCAB;
(2)螺旋测微器的最小分度值为0.01mm,图中B位置时固定刻度读数为5.5mm,可动刻度读数为38.0×0.01mm,螺旋测微器的读数为xB=5.5mm+38.0×0.01mm=5.880mm
图中A位置时固定刻度读数为1mm,可动刻度读数为12.8×0.01mm,螺旋测微器的读数为xA=1mm+12.8×0.01mm=1.128mm
则相邻条纹间距为
根据条纹间距公式
可得
代入数据联立解得λ≈4.75×10﹣7m
故答案为:(1)DCAB;(2)5.880,4.75×10﹣7。
(2023 嘉兴二模)实验题。
(1)在“验证机械能守恒定律”实验中,采用重锤自由下落的实验方案,经正确操作获得一条纸带如图1所示。实验所用打点计时器电源频率为50Hz,重锤质量m=0.30kg,当地重力加速度g=9.79m/s2,则打A点时纸带速度为 ,A点到B点过程中重力势能变化量为 (结果保留2位有效数字)。
(2)小姚同学用如图2所示的装置做“探究碰撞中的不变量”实验。
①关于滑块A、B的碰撞,下列说法正确的是 。
A.两个滑块碰撞前必须有一个静止
B.两个滑块碰撞后必须结合在一起
C.两个滑块碰撞后可结合在一起,也可分开
D.两滑块可以从整体静止到相互弹开
②实验中测得滑块A的质量为222.0g,滑块B的质量为216.0g,用50分度游标卡尺测量遮光条A的宽度,其读数如图3所示,则读数为 cm;滑块A从左向右通过光电门1后与静止的滑块B碰撞,碰后粘合成一体通过光电门2,遮光条A先后通过光电门1、2所对应的计时器读数分别如图4、图5所示(图中数值的单位是ms),则碰后滑块A、B的总动量为 kg m/s(计算结果保留2位小数)。
(3)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中:
①用单色光照射双缝后,在目镜中观察到如图所示的情形。若其他操作无误,则上述情形下测得的单色光波长将 (选填“偏大”、“不变”或“偏小”);
②若想对图的情形进行调整,则需要的操作是 。
A.旋转毛玻璃屏
B.左右拨动拨杆
C.旋转测量头上的手轮
D.旋转遮光筒和测量头
【解答】解:(1)根据中间时刻的瞬时速度等于这段过程的平均速度,打点计时器电源频率为50Hz,故0.02s打一个点,则打A点时纸带速度为
由纸带读数可知xAB=10.69﹣0.80cm=9.89cm
所以A点到B点过程中重力势能变化量ΔEP=mgxAB=0.30kg×9.79m/s2×9.89×10﹣2m≈0.29J
(2)①在验证碰撞过程中的动量守恒定律时,对两个物体碰撞前后的速度没有要求,可以都是运动的,也可以其中一个是静止的,还可以两滑块从原来静止到相互分开;同时对碰撞后的速度也没有要求,可以碰后粘在一起,也可以碰撞后分开,故AB错误,CD正确;
故选:CD。
②50等分的游标卡尺最小分度值为0.02mm,主尺读数5mm,游标尺读数5×0.02mm,游标卡尺不估读,则游标卡尺的读数为5mm+5×0.02mm=5.10mm=0.510cm
遮光条A通过光电门2所对应的计时器读数为18.77mm,则碰后的速度为
则碰后滑块A、B的总动量为p=(mA+mB)v=0.438kg×0.272m/s≈0.12kg m/s
(3)①在目镜中观察到如图所示的情形,会导致条纹间距测量偏大,由公式,可知导致测得的单色光波长偏大;
②A.毛玻璃屏在本实验中的作用是产生漫反射,使图样更明显,故A错误;
B.拨动拨杆的作用是为了使单缝和双缝平行,获得清晰的干涉图样,因为已有清晰图样,不用调节,故B错误;
C.旋转测量头上的手轮是为了测距,故C错误;
D.旋转遮光筒和测量头使分划线与干涉条纹平行,故D正确;
故选:D。
故答案为:(1)0.50,0.29;(2)①CD;②0.510,0.12;(3)①偏大;②D。
(2023 西城区校级模拟)利用双缝干涉测量光的波长实验中,双缝相距d,双缝到光屏的距离L,用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示,分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数如图所示,则:
(1)分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别为xA= mm,xB= mm,相邻两条纹间距Δx= mm;
(2)波长的表达式λ= (用Δx、L、d表示);
(3)若将滤光片由红色换为绿色,得到的干涉条纹间距将 (选填“变大”“不变”或“变小”);
(4)若仅将屏向远离双缝的方向移动。可以 (填“增加”或“减少”)从目镜中观察到的条纹个数。
【解答】解:(1)图示游标卡尺精确度为0.1mm,读数分别为xA=11mm+1×0.1mm=11.1mm,xB=15mm+6×0.1mm=15.6mm,AB位置之间有6个条纹间距,故相邻两条纹间距为
(2)由得
(3)由v=λf知频率高的单色光波长短,红光的波长比绿光长,所以根据判断出干涉条纹间距将变小。
(4)若仅将屏向远离双缝的方向移动,根据可知条纹间距L变大,导致Δx变大,则从目镜中观察到的条纹个数减少。
故答案为:(1)11.1,15.6,0.75(2)(3)变小(4)减少
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