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第45讲　其他实验
实验11：探究电磁感应的产生条件
一、实验原理
改变闭合回路中的磁通量，闭合回路中就可以产生感应电流，感应电流的有无可以通过连在电路中的电流表指针是否偏转来判定.
二、实验器材
蹄形磁铁、条形磁铁、导体棒、线圈(正、副各一个)、灵敏电流计、直流电源、滑动变阻器、导线、开关.
三、实验过程
1.观察导体棒在磁场中是否产生感应电流：如图所示，导体棒静止、左右平动、前后运动、上下运动，观察电流表指针是否偏转，记录实验现象.
2.观察条形磁铁在线圈中运动是否产生感应电流：如图所示，N、S极分别向线圈中插入、静止、拔出，观察电流表指针是否偏转，记录实验现象.
3.模仿法拉第的实验：如图所示，观察开关闭合瞬间、开关断开瞬间、开关闭合滑动变阻器滑片不动、开关闭合滑动变阻器滑片迅速移动时，电流表指针是否偏转，记录实验现象.
（2023 海淀区校级三模）某同学用如图所示装置探究影响感应电流方向的因素，将磁体从线圈中向上匀速抽出时，观察到灵敏电流计指针向右偏转。关于该实验，下列说法正确的是（　　）
A．必须保证磁体匀速运动，灵敏电流计指针才会向右偏转
B．若将磁体向上加速抽出，灵敏电流计指针也会向右偏转
C．将磁体的N、S极对调，并将其向上抽出，灵敏电流计指针仍向右偏转
D．将磁体的N、S极对调，并将其向下插入，灵敏电流计指针仍向左偏转
（2023 房山区二模）如图所示，在“探究感应电流产生的条件”实验中，正确连接好电路后，关于该实验，下列说法不正确的是（　　）
A．开关闭合瞬间，电流表的指针发生偏转
B．开关闭合后，电路达稳定状态，电流表指针不发生偏转
C．开关闭合后，线圈A从线圈B中插入与拔出时，电流表指针发生偏转
D．开关闭合后，滑动变阻器的滑片匀速滑动，电流表指针不发生偏转
实验12：探究感应电流方向的规律
一、实验原理
　楞次定律.
二、实验器材
条形磁铁、灵敏电流计、线圈、导线、一节干电池(用来查明线圈中电流的流向与电流表指针偏转方向的关系).
三、实验过程
1.按图连接电路，闭合开关，记录G中流入的电流方向与指针偏转方向的关系.
2.记下线圈绕向，将线圈与灵敏电流计连接成闭合电路.
3.把条形磁铁N极(S极)向下插入线圈中，并从线圈中拔出，每次记录电流计中指针偏转方向，并确定电流方向，从而确定磁场方向.
4.总结，得出结论.
（2023 海淀区校级模拟）某同学在“探究感应电流产生的条件”的实验中，将直流电源、滑动变阻器、线圈A（有铁芯）、线圈B、灵敏电流计及开关按图连接成电路。在实验中，该同学发现开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向左偏。由此可以判断，在保持开关闭合的状态下，下列说法错误的是（　　）
A．当线圈A中的铁芯拔出时，灵敏电流计的指针向右偏
B．当滑动变阻器的滑片向M匀速滑动时，灵敏电流计的指针不偏转
C．当滑动变阻器的滑片减速向N端滑动时，电流计指针向左偏
D．让线圈A（有铁芯）、线圈B处于相对静止，它们一起向上运动，电流计指针不偏转
（2023 广东模拟）甲、乙、丙三位同学利用如图所示装置探究影响感应电流方向的因素。
（1）如图a，甲同学在断开开关时发现灵敏电流计指针向右偏转，下列操作中同样能使指针向右偏转的有 。
A．闭合开关
B．开关闭合时将滑动变阻器的滑片向左滑动
C．开关闭合时将A线圈从B线圈中拔出
D．开关闭合时将A线圈倒置再重新插入B线圈中
（2）为确切判断B线圈中的感应电流方向，应在实验前先查明灵敏电流计 的关系。
（3）如图b，乙同学将条形磁铁从B线圈上方由静止释放，使其笔直落入B线圈中，多次改变释放高度，发现释放高度越高，灵敏电流计指针偏转过的角度越大。该现象说明了线圈中 （选填“磁通量”“磁通量变化量”或“磁通量变化率”）越大，产生的感应电流越大。
（4）丙同学设计了如图c所示的装置来判断感应电流的方向。他先使用多用电表的欧姆挡对二极管正负极进行确认，某次测量时发现多用电表指针几乎没有偏转，说明此时黑表笔接触的是二极管的 （选填“正极”或“负极”）。实验操作时将磁铁插入线圈时，只有灯 （选填“C”或“D”）短暂亮起。
实验13：探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系
一、实验原理
原线圈通过电流时，铁芯中产生磁场，由于交变电流的大小和方向都在不断变化，铁芯中的磁场也在不断的变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，副线圈中就存在输出电压.本实验通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈两端的电压与匝数的关系.
二、实验器材
两只多用电表(或两只交直流数字电压表)、学生电源(低压交流电源)、开关、可拆变压器、导线若干.
三、实验过程
1.按如图所示连接好电路图，将两个多用电表调到交流电压挡，并记录两个线圈的匝数.
2.打开学生电源，读出电压值，并记录在表格中.
3.保持匝数不变多次改变输入电压，记录下每次的两个电压值.
4.保持电压、原线圈的匝数不变，多次改变副线圈的匝数，记录下每次的副线圈匝数和对应的电压值.
5.数据记录与处理
次序 n1(匝) n2(匝) n1∶n2 U1(V) U2(V) U1∶U2
1
2
3
4
四、注意事项
1.在改变学生电源电压、线圈匝数前均要先断开开关，再进行操作.
2.为了人身安全，学生电源的电压不能超过12 V，不能用手接触裸露的导线和接线柱.
3.为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量.
（2024 朝阳区一模）（1）某兴趣小组为了探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系，在实验室中找到了以下器材：
A．可拆变压器
B．条形磁铁
C．开关、导线若干
D．交流电压表
E．直流电源
F．低压交流电源
在本实验中，上述器材不需要的是 （填器材序号字母）。
（2）某同学用图甲所示的电路观察电容器的充、放电现象。所用器材有：电源E、电流表A、电压表V、电容器C、定值电阻R、单刀双掷开关S、导线若干。
①根据图甲，将图乙中的实物连线补充完整。
②将图乙中的电流表换成电流传感器，可以在电脑端记录电流随时间变化的图线。先将开关接1，待电路稳定后再接2。已知电流从左向右流过电阻R时为正，则与本次实验相符的I﹣t图像是 。
③将图乙中的电压表换成电压传感器，可以在电脑端记录放电过程中电压随时间变化的图线，如图丙所示。已知开关接2瞬间开始计时，此时电压传感器记录数据为Um，利用数据处理软件得到U﹣t图线与坐标轴围成的面积为S0。根据该实验数据曲线可以粗测实验中电容器的电容C＝ 。（用题中已知物理量Um、R和S0表示）
（2023 佛山模拟）某同学在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，利用可拆变压器不同匝数的接线头以改变原、副线圈匝数，设计如图甲所示的实验电路图进行实验，并将实验数据记录到如下表格中。
（1）该同学先利用此实验装置测交流电源的电动势有效值与等效内阻。将开关S1打在a端，调节滑动变阻器R1，得到电流表A1和电压表V1的多组数据I1和U1，并绘制U1﹣I1图像如图乙所示，得到该交变电源的电动势有效值E＝2.0V，等效内阻r＝ Ω。图像法得到电动势的理论依据是： 。
（2）将开关S1打在b端，开关S2分别打到1、2、3端，其中V1、A1表的数据为U1、I1，V2、A2表的数据为U2、I2，变压器原线圈的功率为P1，副线圈的功率为P2，得到如下表的数据：
实验组数 原线圈 副线圈
匝数n1 电压U1/V 电流I1/A 功率P1/W 匝数n2 电压U2/V 电流I2/A 功率P2/W
1 800 1.90 0.200 0.380 1200 2.83 0.130 0.368
2 800 1.95 0.100 0.195 800 1.94 0.095 0.184
3 800 1.99 0.020 0.040 400 0.99 0.037 0.037
①根据表格中的实验数据，请你总结出变压器原、副线圈电压与匝数的关系是： ；
②将变压器副线圈与原线圈的功率的比值称为该变压器的效率，请计算第1组实验时该变压器的效率η＝ %（保留整数）。
③在实验数据表格中发现，变压器的输入功率略大于输出功率，请你分析其中的原因可能是： 。
实验14：探究单摆周期与摆长的关系
一、实验原理
单摆在偏角θ<5°时，摆球的运动可看做简谐运动，用累积法测出n次全振动的时间t，则算得T＝，同时量得摆线长l′和小球直径d，则单摆的摆长l＝l′＋，然后用图象法寻找周期T与摆长l的定量关系.
二、实验装置图及器材
带有铁夹的铁架台、中心有小孔的金属小球，不易伸长的细线(约1米)、停表、毫米刻度尺和游标卡尺.
三、实验步骤
1.让细线的一端穿过金属小球的小孔，然后打一个比小孔大一些的线结，做成单摆.
2.把细线的上端用铁夹固定在铁架台上，把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自然下垂，在单摆平衡位置处作上标记，如图15所示.
3.用毫米刻度尺量出摆线长度l′，用游标卡尺测出摆球的直径，即得出金属小球半径r，计算出摆长l＝l′＋r.
4.把单摆从平衡位置处拉开一个很小的角度(不超过5°)，然后放开金属小球，让金属小球摆动，待摆动平稳后测出单摆完成30～50次全振动所用的时间t，计算出金属小球完成一次全振动所用时间，这个时间就是单摆的振动周期，即T＝(N为全振动的次数)，反复测3次，再计算出周期的平均值＝.
5.根据单摆振动周期公式T＝2π计算重力加速度g＝.
6.改变摆长，重做几次实验，计算出每次实验的重力加速度值，求出它们的平均值，该平均值即为测得的重力加速度值.
7.将测得的重力加速度值与当地重力加速度值相比较，分析产生误差的可能原因.
四、数据处理
处理数据有两种方法：
(1)公式法：测出30次或50次全振动的时间t，利用T＝求出周期；不改变摆长，反复测量三次，算出三次测得的周期的平均值，然后代入公式g＝求重力加速度.
(2)图象法：
由单摆周期公式不难推出：l＝T2，因此，分别测出一系列摆长l对应的周期T，作l－T2图象，图象应是一条通过原点的直线，如图16所示，求出图线的斜率k＝，即可利用g＝4π2k求得重力加速度的值.
五、注意事项
1.选择材料时摆线应选择细而不易伸长的线，比如用单根尼龙线、胡琴丝弦或蜡线等，长度一般不应短于1 m.小球应选用密度较大的金属球，直径应较小，最好不超过2 cm.
2.单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上，应夹紧在铁夹中，以免摆动时发生摆线下滑、摆长改变的现象.
3.摆动时控制摆线偏离竖直方向不超过5°.
4.摆动时，要使之保持在同一个运动平面内，不要形成圆锥摆.
5.计算单摆的振动次数时，应以摆球通过平衡位置时开始计时，以摆球从同一方向通过平衡位置时进行计数，且在数“零”的同时按下停表，开始计时计数.
（2024 重庆模拟）某同学用如图1所示装置“研究单摆运动的规律”。让摆球在竖直平面内摆动，用力传感器得到细线对摆球的拉力大小F随时间t变化的图像如图2所示。
（1）由图像可得，该单摆的振动周期T＝ 。
（2）该同学先用20分度的游标卡尺测量摆球的直径，结果如图3所示，其读数为 cm。
（3）已知摆球的质量为m，可得当地重力加速度大小g＝ （用题给物理量符号表示）。
（2023 河东区二模）在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中。
①用游标卡尺测量摆球直径（如图1所示）摆球直径D为 mm；
②若某同学测出多组单摆的摆长1和振动周期T，作出T2﹣l图像如图2所示，理论上T2﹣l图像是一条过坐标原点的直线，造成图中图像不过坐标原点的原因可能是 （填字母）。
A．将摆线长当作摆长（漏掉了小球半径）
B．将摆线长+小球直径当作摆长（多加了小球半径）
③由图像求得重力加速度g为 （结果保留3位有效数字，π取3.14）
实验15：测定玻璃的折射率
一、实验原理
用插针法确定光路，找出跟入射光线相对应的折射光线；用量角器测出入射角θ1和折射角θ2；根据折射定律计算出玻璃的折射率n＝.
二、实验器材
两面平行的玻璃砖、白纸、木板、大头针、量角器、刻度尺、铅笔、图钉.
三、实验步骤
1.将白纸用图钉钉在木板上.
2.如图23所示，在白纸上画出一条直线aa′作为界面(线)，过aa′上的一点O画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线.
3.把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐，沿刻度尺画出玻璃砖的另一边bb′.
4.在直线AO上竖直插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P2的像挡住P1的像.再在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3及P1、P2的像，记下P3、P4的位置.
5.移去大头针和玻璃砖，过P3、P4所在处作直线O′B，与bb′交于O′，直线O′B就代表了沿AO方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向.
6.连接OO′，入射角θ1＝∠AON，折射角θ2＝∠O′ON′.用量角器量出入射角和折射角，从三角函数表中查出它们的正弦值，把这些数据记录在自己设计的表格中.
7.用上述方法分别求出入射角分别为30°、45°、60°时的折射角，查出它们的正弦值，填入表格中.
8.算出不同入射角时的比值，最后求出在几次实验中所测的平均值，即为玻璃砖折射率的测量值.
四、数据处理
此实验是通过测量入射角和折射角，然后查数学用表，找出入射角和折射角的正弦值，再代入n＝中求玻璃的折射率.除运用此方法之外，还有以下处理数据的方法：
(1)在找到入射光线和折射光线以后，以入射点O为圆心，以任意长为半径画圆，分别与AO交于C点，与OO′(或OO′的延长线)交于D点，过C、D两点分别向NN′作垂线，交NN′于C′、D′点，用刻度尺量出CC′和DD′的长，如图所示.
由于sin θ1＝，sin θ2＝，而CO＝DO，所以折射率n＝.重复以上实验，求得各次折射率计算值，然后求其平均值即为玻璃砖折射率的测量值.
(2)根据折射定律可得n＝，因此有sin θ2＝.在多次改变入射角、测量相对应的入射角和折射角正弦值基础上，以sin θ1值为横坐标、以sin θ2值为纵坐标，建立直角坐标系，如图25所示.描数据点，过数据点连线得到一条过原点的直线.求解图线斜率，设斜率为k，则k＝，故玻璃砖折射率n＝.
五、注意事项
1.玻璃砖要厚，用手拿玻璃砖时，只能接触玻璃砖毛面或棱，严禁用玻璃砖当尺子画界面.
2.入射角应在30°到60°之间.
3.大头针要竖直插在白纸上，且玻璃砖每一侧两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应尽量大一些，以减小确定光路方向时造成的误差.
4.玻璃砖的折射光线要画准.
5.由于要多次改变入射角重复实验，所以入射光线与出射光线要一一对应编号以免混乱.
（2024 沙坪坝区校级模拟）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。
（1）某小组进行了如下的实验操作，下列实验操作步骤的正确顺序是 ；
A．移去大头针和光学元件，记录好P1、P2和P3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；
B．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；
C．用刻度尺测出P1、P2和P3在直角坐标系xOy中的坐标P1（x1，y1），P2（x2，y2），P3（x3，y3）。计算出此光学元件折射率n；
D．在O点竖直插大头针P，在D点竖直插大头针P1，在AB外侧调整视线观察到大头针P和P1的像在一条直线上，再竖直插上两枚大头针P2、P3，使P2挡住P和P1的像，P3挡住P1和P、P2的像。
（2）根据实验所得的P1、P2和P3坐标，求出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）。
（3）步骤D中，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，这是为什么？ 。
（2024 南开区一模）某实验小组用插针法测量玻璃的折射率。
①在白纸上放好玻璃砖，aa′和bb′分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图甲所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，用“+”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针P3和P4。在插P3和P4时，应使 （选填选项前的字母）。
A.P3只挡住P1的像
B.P4只挡住P2的像
C.P3同时挡住P1、P2的像
②为了减小实验误差，实验时应注意的是 。
A.入射角应尽量小些
B.玻璃砖的宽度应小一些
C.大头针P1、P2之间的距离及大头针P3、P4之间的距离应适当大些
③甲同学在画界面时，不小心将两界面aa′和bb′间距画得比玻璃砖宽度大些，如图乙所示，则他测得的折射率与真实值相比 （选填“偏大”、“偏小”、“不变”或“无法确定”）。
④乙同学在完成光路图以后，以入射点O为圆心，适当长度为半径画圆，分别交入射光线P1P2于A点，交入射点O与出射点O′连线的延长线于C点。过A点、C点作法线NN′的垂线AB、CD，垂足为B点、D点，如图丙所示。用刻度尺量得AB＝8.50cm，CD＝5.00cm，由此可得出该玻璃的折射率n＝ 。
实验16：用双缝干涉测量光的波长
一、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.
双缝间的距离d是已知的，双缝到屏的距离l可以用米尺测出，相邻两条亮(暗)条纹间的距离Δx用测量头测出.测量头由分划板、目镜、手轮等构成.转动手轮，分划板会左右移动.测量时，应使分划板中心刻线对齐某条纹的中心(如图所示)，记下此时手轮上的示数.转动测量头，使分划板中心刻线对齐另一条纹的中心，记下此时手轮上的示数.两次读数之差就表示这两条条纹间的距离.
二、实验器材
双缝干涉仪(由光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头组成)、学生电源、导线、米尺.
三、实验步骤
1.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.
2.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.
3.用米尺测量双缝到屏的距离.
4.用测量头测量数条亮条纹间的距离.
四、注意事项
1.单缝和双缝应相互平行，其中心位于遮光筒的轴线上，双缝到屏的距离应相等.
2.测双缝到屏的距离l可用米尺测多次，取平均值.
3.测条纹间距Δx时，用测量头测出n条亮(暗)条纹间的距离a，求出相邻的两条亮(暗)条纹间的距离Δx＝.
（2024 海南）某实验小组的同学利用如图所示的双缝干涉实验装置测量光的波长。
（1）实验过程中，在光屏上得到了明暗相间的条纹，则下列说法正确的是 （填选项序号）。
A．仅增大双缝间距，相邻干涉条纹中心间距增大
B．仅增大双缝到屏的距离，相邻干涉条纹中心间距增大
C．仅增大单缝到双缝的距离，相邻干涉条纹中心间距增大
D．仅把蓝色滤光片换成红色滤光片，相邻干涉条纹中心间距增大
（2）如果双缝间距是d，双缝到屏的距离是L，第1条亮纹中央到第5条亮纹中央间距是x，则光的波长是 （用x、d、L表示）。
（2024 日照一模）如图甲所示，为“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置。
（1）实验前，应调节光具座上放置的各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上，保证单缝和双缝平行。若从目镜中看到干涉条纹太密，要想减少从目镜中观察到的条纹数量，下列做法可行的是 。
A.仅换用间距更小的双缝
B.仅将单缝向双缝靠近
C.仅将屏向靠近双缝的方向移动
D.仅将红色滤光片换成紫色滤光片
（2）转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮纹，读出手轮的读数为1.030mm。继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮纹如图乙所示，读出手轮的读数为 mm。已知双缝间的宽度d＝0.3mm，通过激光测距仪测量出双缝到投影屏间的距离L＝1.0m，则该种色光的波长是 m。
实验17：探究碰撞中的不变量
用实验法探究碰撞中的不变量，要测量物体的质量和碰撞前后的速度.可以用很多的实验方案来探究.
实验方案一：
如图，光滑的水平木板上，一辆小车A拖着一条纸带匀速运动，碰上了静止在前方的小车B，碰后两车一起向右匀速运动.
为了减小摩擦力的影响，我们的做法是将木板一端垫高，其实也可以使用气垫导轨.
探究需要确定质量和速度，用天平测质量.中心任务是要得出速度，如图38是一条实验室打出的纸带：纸带的左端代表A车碰前的运动.
实验方案二：
如图，数字计时器上可以得到遮光板通过光电门的时间t，如果要计算匀速运动的速度，还需知道遮光板宽度d，这样速度v＝.
在匀速运动中，遮光板宽一点或窄一点，对物体速度的计算不会有影响.在变速运动中，选取的遮光板要窄一点.
实验方案三：
如图所示，通过小球摆起的角度可以知道碰撞的速度.
上述三个实验方案的区别在于测速度的方法不同.
实验方案四：
如图41所示，先用重垂线确定O点.让两个球碰撞(入射小球的质量m1大于被撞小球的质量m2)，两球碰撞前后速度用平抛运动测量，因下落时间相同，可以用水平位移替代速度.多次实验，小球落点如图42所示.
小球落点有很多，画圆，圆心表示平均落点位置.
量出水平距离OP、OM、ON，则碰撞中的不变量可表示为：m1OP＝m1OM＋m2ON.
（2024 雨花区校级模拟）某学习小组的同学利用以下装置研究两小球的正碰。安装好实验装置，在水平地面上铺一张白纸，白纸上铺复写纸，记下重垂线所指的位置O。接下来的实验步骤如下。
步骤1：不放小球B，让小球A从斜槽上G点由静止释放，并落在地面上．重复多次，用尽可能小的圆，把小球A的所有落点圈在里面，其圆心就是小球A落点的平均位置。
步骤2：把小球B静止放在轨道前端边缘位置，让小球A从G点由静止释放，与小球B碰撞．重复多次，并使用与步骤1中同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置。
步骤3：用刻度尺分别测量三个落地点平均位置M、P、N到O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度。
（1）上述实验除需要测量线段OM、OP、ON的长度外，还需要测量小球的质量，为了防止碰撞后A球反弹，应保证A球的质量m1 B球的质量m2（填“大于”“等于”或“小于”）。
（2）若两个小球碰撞前后动量守恒，需验证的关系式为 。（用m1、m2、OM、OP和ON表示）
（3）若两个小球的碰撞为弹性碰撞，测量出长度比值，则k＝ 。（用数字表示）
（4）本实验中下列可能造成误差的是 。
A．小球在斜槽上运动时有摩擦
B．轨道末端未调节水平
C．小球A未从同一高度释放
D．轨道末端到地面的高度未测量
（2024 海口一模）（1）如图，O为半圆形玻璃砖的圆心，将一束红光垂直玻璃砖右侧面射向O点，保持入射光方向和O点位置不变，让玻璃砖绕O点逆时针缓慢旋转至图中虚线位置时，折射光线消失，此时反射光线与入射光线间夹角为θ.则玻璃对红光的折射率n＝ ；若换蓝色激光重复上述实验，当折射光线消失时，反射光线与入射光线间夹角θ' θ（选填“＞”、“＝”或“＜”）。
（2）用图示装置验证动量守恒定律。气垫导轨上安装了1、2两个光电门，两滑块上均固定一相同的竖直遮光条。
①实验前，接通气源后，在导轨上轻放一个滑块，给滑块一初速度，使它从轨道左端向右运动，发现滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间。为使导轨水平，可调节Q使轨道右端 （选填“升高”或“降低”）一些。
②正确调节后，测出滑块A和遮光条的总质量为mA，滑块B和遮光条的总质量为mB。将滑块A静置于两光电门之间，将滑块B静置于光电门2右侧，推动B，使其获得水平向左的速度，经过光电门2并与A发生碰撞且被弹回，再次经过光电门2。光电门2先后记录的挡光时间为Δt1、Δt2，光电门1记录的挡光时间为Δt3。则实验中两滑块的质量应满足mA mB（选填“＞”、“＝”或“＜”），若等式 成立，则可初步验证上述碰撞中系统动量守恒。
（2024 苏州模拟）在验证动量守恒定律时，晓宇设计了如图所示的实验装置，并进行了如下的操作：将光电门A、B固定在长木板上，并适当地将长木板的右端垫高，将滑块1放在光电门A右侧，将滑块2放在两光电门之间，轻推滑块1使其沿长木板向下运动，两滑块碰后粘合为一体。已知滑块1、2的质量分别为m。滑块1通过光电门A、B时的挡光时间分别为条t1、t2，遮光的宽度为d。以下说法不正确的是（　　）
A．右端垫高的目的是为了平衡两滑块滑动过程受到的摩擦力
B．两滑块与板的动摩擦因数应相同
C．两个滑块碰撞过程中总动能不变
D．验证动量守恒的表达式为
（2024 无锡一模）某同学用如图所示装置验证动量守恒定律。实验中除小球的水平位移外，还必须测量的物理量有（　　）
A．A、B球的直径
B．A、B球的质量
C．水平槽距纸面的高度
D．A球释放位置G距水平槽的高度
（2021 济宁一模）有两位同学利用假期分别去参观位于天津市的“南开大学”和上海市的“复旦大学”，他们各自利用那里的实验室中DIS系统探究了单摆周期T和摆长L的关系。然后通过互联网交流实验数据，并用计算机绘制了如图甲所示的T2﹣L图像。另外，去“复旦大学”做研究的同学还利用计算机绘制了他实验用的a、b两个摆球的振动图像，如图乙所示。下列说法正确的是（　　）
A．甲图中“南开大学”的同学所测得的实验结果对应的图线是A
B．甲图中图线的斜率表示对应所在位置的重力加速度的倒数
C．由乙图可知，a、b两摆球振动周期之比为3：2
D．由乙图可知，t＝1s时b球振动方向沿y轴负方向
（2023 漳州模拟）某物理小组欲探究变压器线圈两端电压与匝数关系，提供的实验器材有：学生电源、可拆变压器、交流电压表、若干导线。
图甲为实验原理图，在原线圈A、B两端加上电压，用电压表分别测量原、副线圈两端的电压，测量数据如表：
实验序号 原线圈匝数n1＝400原线圈两端电压U1（V） 副线圈匝数n2＝200原线圈两端电压U2（V） 副线圈匝数n2＝1400原线圈两端电压U2（V）
1 5.8 2.9 20.3
2 8.0 4.0 28.1
3 12.6 6.2 44.0
请回答下列问题：
（1）在图乙中，应将A、B分别与 （填“a、b”或“c、d”）连接。
（2）根据上表数据得出的实验结论是：在实验误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压之比等于 。
（3）在实验序号为2的测量中，若把图丙中的可动铁芯取走，副线圈匝数n2＝200，则副线圈两端电压 （填正确答案标号）。
A．一定小于4.0V
B．一定等于4.0V
C．一定大于4.0V
（2023 海淀区校级三模）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。
（1）如图1所示，在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，下列实验操作中说法正确的是 。
A．判断感应电流的方向时，需要先确定线圈的绕向
B．实验中将条形磁铁快速插入或快速拔出时，指针偏转将更加明显
C．实验中将条形磁铁插入时，插入快慢对实验现象不产生影响
D．将条形磁铁N极向下插入线圈或S极向下插入线圈，电流表的偏转方向相同
（2）在“利用单摆测重力加速度”的实验中
①如图2所示，某同学先用游标卡尺测量单摆1的摆球直径为 mm，然后用秒表记录了此单摆振动30次所用的时间为 s。
②另一同学将单摆2固定在铁架台上，使其做小角摆动（摆动路径如图中虚线所示），通过位移传感器得到了摆球位移随时间的变化曲线，已知摆长0.64m，根据图3中的信息可得，重力加速度g＝ m/s2（结果保留两位有效数字，π2＝9.86）
（2024 东城区一模）做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验。
（1）下列实验步骤的正确顺序是 （填写实验步骤前的序号）。
a.往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上
b.用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定
c.将画有油酸膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油酸膜的面积。根据油酸的体积和油酸膜的面积计算出油酸分子直径的大小
d.用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积，再根据油酸酒精溶液的浓度计算出油酸的体积
e.将玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上
（2）实验中，所用油酸酒精溶液每V1体积溶液中有纯油酸体积V2，用注射器和量筒测得体积为V0的上述溶液有n滴，把一滴该溶液滴入盛水的撒有痱子粉的浅盘中，待水面稳定后，得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，如图中每个小正方形格的边长为a，则油酸薄膜的面积S＝ ；可求得油酸分子的直径为 （用V1、V2、V0、n、S表示）。
（3）某同学实验中最终得到的油酸分子直径数据偏大，可能是因为 。
A.油膜中含有大量未溶解的酒精
B.计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
C.水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开
D.用注射器和量筒测V0体积溶液滴数时多记录了几滴
（2024 湖南模拟）某同学用半圆形玻璃砖测定玻璃的折射率（如图所示）。
（1）在固定的平铺的白纸上画一条直线MON，取O点为入射点并作过O点的法线；画出线段EO作为入射光线，在EO上垂直纸面插上两根大头针P1、P2；放上半圆形玻璃砖（图中实线部分），使玻璃砖的直线边界与MN重合、底面圆心与O点重合，并记录半圆边界；在玻璃砖曲线边界一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，在这一侧插上大头针P3，使P3挡住 （选填“P1、P2”或“P1、P2的像”）；
（2）移去玻璃砖，画出半圆边界，连接OP3交半圆边界于B点，作入射光线的延长线交半圆边界于A点；再过A、B点作法线的垂线，垂足分别为 C、D点。设AC的长度为l1，CO的长度为l2，BD的长度为l3，DO的长度为l4，则玻璃砖的折射率的最简表达式为n＝ （用l1、l2、l3或l4表示）；
（3）该同学在实验过程中，玻璃砖位置没有移动，仅仅是画半圆时半径偏大，由此测得玻璃砖的折射率将 （选填“偏大”“偏小”“不变”或“无法确定”）。
（2024 宁河区校级一模）做“测定玻璃的折射率”的实验中，先在白纸上放好玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在另一侧透过玻璃砖观察，插上大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像。如图所示，aa′和bb'分别是玻璃砖与空气的两个界面，用“+”表示大头针的位置。图中AO表示经过大头针P1和P2的光线，该光线与界面aa'交于O点，MN表示法线。
（1）请将光路图画完整，并在图中标出光线进入玻璃砖发生折射现象的入射角θ1和折射角θ2；
（2）该玻璃砖的折射率可表示为n＝ 。（用θ1和θ2表示）
（3）下列说法正确的是 。
A.玻璃砖的宽度应尽量大些，即图中aa'与bb'间的距离大些
B.入射角应尽量大些
C.大头针P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大些
D.如果某同学将玻璃界面aa'和bb'的间距画得过宽了，如图所示，其他操作正确，折射率的测量值将偏大第45讲　其他实验
实验11：探究电磁感应的产生条件
一、实验原理
改变闭合回路中的磁通量，闭合回路中就可以产生感应电流，感应电流的有无可以通过连在电路中的电流表指针是否偏转来判定.
二、实验器材
蹄形磁铁、条形磁铁、导体棒、线圈(正、副各一个)、灵敏电流计、直流电源、滑动变阻器、导线、开关.
三、实验过程
1.观察导体棒在磁场中是否产生感应电流：如图所示，导体棒静止、左右平动、前后运动、上下运动，观察电流表指针是否偏转，记录实验现象.
2.观察条形磁铁在线圈中运动是否产生感应电流：如图所示，N、S极分别向线圈中插入、静止、拔出，观察电流表指针是否偏转，记录实验现象.
3.模仿法拉第的实验：如图所示，观察开关闭合瞬间、开关断开瞬间、开关闭合滑动变阻器滑片不动、开关闭合滑动变阻器滑片迅速移动时，电流表指针是否偏转，记录实验现象.
（2023 海淀区校级三模）某同学用如图所示装置探究影响感应电流方向的因素，将磁体从线圈中向上匀速抽出时，观察到灵敏电流计指针向右偏转。关于该实验，下列说法正确的是（　　）
A．必须保证磁体匀速运动，灵敏电流计指针才会向右偏转
B．若将磁体向上加速抽出，灵敏电流计指针也会向右偏转
C．将磁体的N、S极对调，并将其向上抽出，灵敏电流计指针仍向右偏转
D．将磁体的N、S极对调，并将其向下插入，灵敏电流计指针仍向左偏转
【解答】解：AB．磁体向上加速、减速或匀速抽出，螺线管内磁通量向上在减小，线圈中感应电流产生感应磁场向上，就能观察到灵敏电流计指针向右偏转，故A错误，B正确；
C．将磁体的N、S极对调，向上抽出、磁通量向下在减小，则线圈中感应电流产生感应磁场向下，灵敏电流计指针仍向左偏转，故C错误；
D．将磁体的N、S极对调，向下插入、磁通量向下在增加，则线圈中感应电流产生感应磁场向上，灵敏电流计指针仍向右偏转，故D错误。
故选：B。
（2023 房山区二模）如图所示，在“探究感应电流产生的条件”实验中，正确连接好电路后，关于该实验，下列说法不正确的是（　　）
A．开关闭合瞬间，电流表的指针发生偏转
B．开关闭合后，电路达稳定状态，电流表指针不发生偏转
C．开关闭合后，线圈A从线圈B中插入与拔出时，电流表指针发生偏转
D．开关闭合后，滑动变阻器的滑片匀速滑动，电流表指针不发生偏转
【解答】解：产生感应电流的必要条件有两个，一个是电路是闭合且通的；二是穿过闭合电路的磁通量发生变化；其中ACD都满足了这两个条件，都产生了感应电流，故电流表的指针发生偏转，B电路稳定，没有磁通量变化，故B中电流表指针不发生偏转，故ABC正确，D错误。
本题选不正确的，故选：D。
实验12：探究感应电流方向的规律
一、实验原理
　楞次定律.
二、实验器材
条形磁铁、灵敏电流计、线圈、导线、一节干电池(用来查明线圈中电流的流向与电流表指针偏转方向的关系).
三、实验过程
1.按图连接电路，闭合开关，记录G中流入的电流方向与指针偏转方向的关系.
2.记下线圈绕向，将线圈与灵敏电流计连接成闭合电路.
3.把条形磁铁N极(S极)向下插入线圈中，并从线圈中拔出，每次记录电流计中指针偏转方向，并确定电流方向，从而确定磁场方向.
4.总结，得出结论.
（2023 海淀区校级模拟）某同学在“探究感应电流产生的条件”的实验中，将直流电源、滑动变阻器、线圈A（有铁芯）、线圈B、灵敏电流计及开关按图连接成电路。在实验中，该同学发现开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向左偏。由此可以判断，在保持开关闭合的状态下，下列说法错误的是（　　）
A．当线圈A中的铁芯拔出时，灵敏电流计的指针向右偏
B．当滑动变阻器的滑片向M匀速滑动时，灵敏电流计的指针不偏转
C．当滑动变阻器的滑片减速向N端滑动时，电流计指针向左偏
D．让线圈A（有铁芯）、线圈B处于相对静止，它们一起向上运动，电流计指针不偏转
【解答】解：在实验中，该同学发现开关闭合的瞬间，可知通过线圈B的磁通量增加，灵敏电流计的指针向左偏。
A、当线圈A中的铁芯拔出时，通过线圈B的磁通量减小，灵敏电流计的指针向右偏，故A正确；
B、当滑动变阻器的滑片向M匀速滑动时，线圈A的电流减小，通过线圈B的磁通量减小，灵敏电流计的指针向右偏，故B错误；
C、当滑动变阻器的滑片减速向N端滑动时，线圈A的电流增大，通过线圈B的磁通量增加，灵敏电流计的指针向左偏，故C正确；
D、让线圈A（有铁芯）、线圈B处于相对静止，它们一起向上运动，通过线圈B的磁通量不变，电流计指针不偏转，故D正确。
本题选错误的，
故选：B。
（2023 广东模拟）甲、乙、丙三位同学利用如图所示装置探究影响感应电流方向的因素。
（1）如图a，甲同学在断开开关时发现灵敏电流计指针向右偏转，下列操作中同样能使指针向右偏转的有 。
A．闭合开关
B．开关闭合时将滑动变阻器的滑片向左滑动
C．开关闭合时将A线圈从B线圈中拔出
D．开关闭合时将A线圈倒置再重新插入B线圈中
（2）为确切判断B线圈中的感应电流方向，应在实验前先查明灵敏电流计 的关系。
（3）如图b，乙同学将条形磁铁从B线圈上方由静止释放，使其笔直落入B线圈中，多次改变释放高度，发现释放高度越高，灵敏电流计指针偏转过的角度越大。该现象说明了线圈中 （选填“磁通量”“磁通量变化量”或“磁通量变化率”）越大，产生的感应电流越大。
（4）丙同学设计了如图c所示的装置来判断感应电流的方向。他先使用多用电表的欧姆挡对二极管正负极进行确认，某次测量时发现多用电表指针几乎没有偏转，说明此时黑表笔接触的是二极管的 （选填“正极”或“负极”）。实验操作时将磁铁插入线圈时，只有灯 （选填“C”或“D”）短暂亮起。
【解答】解：（1）断开开关时，A线圈中电流迅速减小，则B线圈中磁通减小，出现感应电流，使灵敏电流计指针向右偏转；为了同样使指针向右偏转，应减小B线圈中的磁通量或增加B线圈中反向的磁通量。
A．闭合开关，A线圈中的电流突然增大，则B线圈中的磁通量增大，故A错误；
B．开关闭合时将滑动变阻器的滑片向左滑动，A线圈中的电流增大，则B线圈中的磁通量增大，故B错误；
C．开关闭合时将A线圈从B线圈中拔出，则B线圈中的磁通量减小，故C正确；
D．开关闭合时将A线圈倒置，再重新插入B线圈中，则B线圈中反向的磁通量增加，故D正确。
故选CD。
（2）判断感应电流具体流向，应先查明灵敏电流计指针偏转方向与电流流入方向的关系。
（3）释放高度越高，磁铁落入线圈的速度越快，则线圈中磁通量变化率越大，产生的感应电流越大。
（4）欧姆挡指针没有偏转时，说明二极管的负极与电源正极相连，根据多用电表红进黑出的操作原则，此时黑表笔接触的是二极管的负极；当磁铁插入线圈时，线圈中出现如图所示方向的电流，二极管C正向导通，故灯C短暂亮起。
故答案为：（1）CD；（2）指针偏转方向与流入电流方向；（3）磁通量变化率；（4）负极，C。
实验13：探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系
一、实验原理
原线圈通过电流时，铁芯中产生磁场，由于交变电流的大小和方向都在不断变化，铁芯中的磁场也在不断的变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，副线圈中就存在输出电压.本实验通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈两端的电压与匝数的关系.
二、实验器材
两只多用电表(或两只交直流数字电压表)、学生电源(低压交流电源)、开关、可拆变压器、导线若干.
三、实验过程
1.按如图所示连接好电路图，将两个多用电表调到交流电压挡，并记录两个线圈的匝数.
2.打开学生电源，读出电压值，并记录在表格中.
3.保持匝数不变多次改变输入电压，记录下每次的两个电压值.
4.保持电压、原线圈的匝数不变，多次改变副线圈的匝数，记录下每次的副线圈匝数和对应的电压值.
5.数据记录与处理
次序 n1(匝) n2(匝) n1∶n2 U1(V) U2(V) U1∶U2
1
2
3
4
四、注意事项
1.在改变学生电源电压、线圈匝数前均要先断开开关，再进行操作.
2.为了人身安全，学生电源的电压不能超过12 V，不能用手接触裸露的导线和接线柱.
3.为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量.
（2024 朝阳区一模）（1）某兴趣小组为了探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系，在实验室中找到了以下器材：
A．可拆变压器
B．条形磁铁
C．开关、导线若干
D．交流电压表
E．直流电源
F．低压交流电源
在本实验中，上述器材不需要的是 （填器材序号字母）。
（2）某同学用图甲所示的电路观察电容器的充、放电现象。所用器材有：电源E、电流表A、电压表V、电容器C、定值电阻R、单刀双掷开关S、导线若干。
①根据图甲，将图乙中的实物连线补充完整。
②将图乙中的电流表换成电流传感器，可以在电脑端记录电流随时间变化的图线。先将开关接1，待电路稳定后再接2。已知电流从左向右流过电阻R时为正，则与本次实验相符的I﹣t图像是 。
③将图乙中的电压表换成电压传感器，可以在电脑端记录放电过程中电压随时间变化的图线，如图丙所示。已知开关接2瞬间开始计时，此时电压传感器记录数据为Um，利用数据处理软件得到U﹣t图线与坐标轴围成的面积为S0。根据该实验数据曲线可以粗测实验中电容器的电容C＝ 。（用题中已知物理量Um、R和S0表示）
【解答】解：（1）根据探究压器原、副线圈电压与匝数的关系实验原理可知，不需要条形磁铁和直流电源，故BE错误；ACDF正确；
本题选择错误选项；
故选：BE。
（2）①根据电路图连接实物图如图
②将开关接1，电容器充电，电流方向向左为负，待电路稳定后再接2，电流由左向右，为正，故A正确，BCD错误；
故选：A。
③电容器的电容为：C
根据图像的面积可知C
故答案为：（1）BE；（2）①见解析；②A； ③
（2023 佛山模拟）某同学在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，利用可拆变压器不同匝数的接线头以改变原、副线圈匝数，设计如图甲所示的实验电路图进行实验，并将实验数据记录到如下表格中。
（1）该同学先利用此实验装置测交流电源的电动势有效值与等效内阻。将开关S1打在a端，调节滑动变阻器R1，得到电流表A1和电压表V1的多组数据I1和U1，并绘制U1﹣I1图像如图乙所示，得到该交变电源的电动势有效值E＝2.0V，等效内阻r＝ Ω。图像法得到电动势的理论依据是： 。
（2）将开关S1打在b端，开关S2分别打到1、2、3端，其中V1、A1表的数据为U1、I1，V2、A2表的数据为U2、I2，变压器原线圈的功率为P1，副线圈的功率为P2，得到如下表的数据：
实验组数 原线圈 副线圈
匝数n1 电压U1/V 电流I1/A 功率P1/W 匝数n2 电压U2/V 电流I2/A 功率P2/W
1 800 1.90 0.200 0.380 1200 2.83 0.130 0.368
2 800 1.95 0.100 0.195 800 1.94 0.095 0.184
3 800 1.99 0.020 0.040 400 0.99 0.037 0.037
①根据表格中的实验数据，请你总结出变压器原、副线圈电压与匝数的关系是： ；
②将变压器副线圈与原线圈的功率的比值称为该变压器的效率，请计算第1组实验时该变压器的效率η＝ %（保留整数）。
③在实验数据表格中发现，变压器的输入功率略大于输出功率，请你分析其中的原因可能是： 。
【解答】解：（1）根据闭合电路的欧姆定律U＝E﹣Ir
由此可知，U﹣I图像的纵截距表示交变电源的电动势有效值，即b＝E
图像的斜率的绝对值表示交变电源的等效内阻，等效内阻
（2）①第1组数据，原副线圈的电压比；匝数比
第2组数据，原副线圈的电压比；匝数比
第3组数据，原副线圈的电压比；匝数比
在误差允许范围内，变压器原副线圈的电压比等于匝数比；
②第1组实验时该变压器的效率
③实际变压器不是理想变压器，交变电流通过原线圈时线圈发热、铁芯发热而造成铁损；原线圈产生的磁场不完全局限于铁芯，存在漏磁而造成铜损，因此变压器的输入功率略大于输出功率。
故答案为：（1）0.5；闭合电路的欧姆定律；（2）①相等；②97；③见解析。
实验14：探究单摆周期与摆长的关系
一、实验原理
单摆在偏角θ<5°时，摆球的运动可看做简谐运动，用累积法测出n次全振动的时间t，则算得T＝，同时量得摆线长l′和小球直径d，则单摆的摆长l＝l′＋，然后用图象法寻找周期T与摆长l的定量关系.
二、实验装置图及器材
带有铁夹的铁架台、中心有小孔的金属小球，不易伸长的细线(约1米)、停表、毫米刻度尺和游标卡尺.
三、实验步骤
1.让细线的一端穿过金属小球的小孔，然后打一个比小孔大一些的线结，做成单摆.
2.把细线的上端用铁夹固定在铁架台上，把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自然下垂，在单摆平衡位置处作上标记，如图15所示.
3.用毫米刻度尺量出摆线长度l′，用游标卡尺测出摆球的直径，即得出金属小球半径r，计算出摆长l＝l′＋r.
4.把单摆从平衡位置处拉开一个很小的角度(不超过5°)，然后放开金属小球，让金属小球摆动，待摆动平稳后测出单摆完成30～50次全振动所用的时间t，计算出金属小球完成一次全振动所用时间，这个时间就是单摆的振动周期，即T＝(N为全振动的次数)，反复测3次，再计算出周期的平均值＝.
5.根据单摆振动周期公式T＝2π计算重力加速度g＝.
6.改变摆长，重做几次实验，计算出每次实验的重力加速度值，求出它们的平均值，该平均值即为测得的重力加速度值.
7.将测得的重力加速度值与当地重力加速度值相比较，分析产生误差的可能原因.
四、数据处理
处理数据有两种方法：
(1)公式法：测出30次或50次全振动的时间t，利用T＝求出周期；不改变摆长，反复测量三次，算出三次测得的周期的平均值，然后代入公式g＝求重力加速度.
(2)图象法：
由单摆周期公式不难推出：l＝T2，因此，分别测出一系列摆长l对应的周期T，作l－T2图象，图象应是一条通过原点的直线，如图16所示，求出图线的斜率k＝，即可利用g＝4π2k求得重力加速度的值.
五、注意事项
1.选择材料时摆线应选择细而不易伸长的线，比如用单根尼龙线、胡琴丝弦或蜡线等，长度一般不应短于1 m.小球应选用密度较大的金属球，直径应较小，最好不超过2 cm.
2.单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上，应夹紧在铁夹中，以免摆动时发生摆线下滑、摆长改变的现象.
3.摆动时控制摆线偏离竖直方向不超过5°.
4.摆动时，要使之保持在同一个运动平面内，不要形成圆锥摆.
5.计算单摆的振动次数时，应以摆球通过平衡位置时开始计时，以摆球从同一方向通过平衡位置时进行计数，且在数“零”的同时按下停表，开始计时计数.
（2024 重庆模拟）某同学用如图1所示装置“研究单摆运动的规律”。让摆球在竖直平面内摆动，用力传感器得到细线对摆球的拉力大小F随时间t变化的图像如图2所示。
（1）由图像可得，该单摆的振动周期T＝ 。
（2）该同学先用20分度的游标卡尺测量摆球的直径，结果如图3所示，其读数为 cm。
（3）已知摆球的质量为m，可得当地重力加速度大小g＝ （用题给物理量符号表示）。
【解答】解：（1）单摆经过最低点时，速度最大，据牛顿第二定律知，单摆经过最低点时摆线的拉力最大；从最低点到再次到达最低点所需时间等于半个周期，所以据图象得该单摆的周期为2t0；
（2）小球的直径d＝20mm+14×0.05mm＝20.70mm＝2.070cm；
（3）设单摆的摆长为L，最大摆角为θ，在最高点时其速度为零，则其向心力为零，有F1＝mgcosθ
在最低点时，对摆球受力分析：F2﹣mg＝m
从最高点到最低点由动能定理得：mgL（1﹣cosθ）mv2
由以上三式联立得g
故答案为：（1）2t0；（2）2.070； 。
（2023 河东区二模）在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中。
①用游标卡尺测量摆球直径（如图1所示）摆球直径D为 mm；
②若某同学测出多组单摆的摆长1和振动周期T，作出T2﹣l图像如图2所示，理论上T2﹣l图像是一条过坐标原点的直线，造成图中图像不过坐标原点的原因可能是 （填字母）。
A．将摆线长当作摆长（漏掉了小球半径）
B．将摆线长+小球直径当作摆长（多加了小球半径）
③由图像求得重力加速度g为 （结果保留3位有效数字，π取3.14）
【解答】解：①游标卡尺的分度值为0.05mm，读数为：14mm+11×0.05mm＝14.55mm
②图象不通过坐标原点，将图象向右平移1cm就会通过坐标原点，故在相同的周期下，摆长偏小1cm，即可能是误将摆线长度当作摆长，漏掉了摆球的半径。故A正确，B错误。
故选：A。
③由
得
则斜率为
根据图象有
解得g≈9.86m/s2
故答案为：①14.55；②A；③9.86m/s2。
实验15：测定玻璃的折射率
一、实验原理
用插针法确定光路，找出跟入射光线相对应的折射光线；用量角器测出入射角θ1和折射角θ2；根据折射定律计算出玻璃的折射率n＝.
二、实验器材
两面平行的玻璃砖、白纸、木板、大头针、量角器、刻度尺、铅笔、图钉.
三、实验步骤
1.将白纸用图钉钉在木板上.
2.如图23所示，在白纸上画出一条直线aa′作为界面(线)，过aa′上的一点O画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线.
3.把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐，沿刻度尺画出玻璃砖的另一边bb′.
4.在直线AO上竖直插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P2的像挡住P1的像.再在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3及P1、P2的像，记下P3、P4的位置.
5.移去大头针和玻璃砖，过P3、P4所在处作直线O′B，与bb′交于O′，直线O′B就代表了沿AO方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向.
6.连接OO′，入射角θ1＝∠AON，折射角θ2＝∠O′ON′.用量角器量出入射角和折射角，从三角函数表中查出它们的正弦值，把这些数据记录在自己设计的表格中.
7.用上述方法分别求出入射角分别为30°、45°、60°时的折射角，查出它们的正弦值，填入表格中.
8.算出不同入射角时的比值，最后求出在几次实验中所测的平均值，即为玻璃砖折射率的测量值.
四、数据处理
此实验是通过测量入射角和折射角，然后查数学用表，找出入射角和折射角的正弦值，再代入n＝中求玻璃的折射率.除运用此方法之外，还有以下处理数据的方法：
(1)在找到入射光线和折射光线以后，以入射点O为圆心，以任意长为半径画圆，分别与AO交于C点，与OO′(或OO′的延长线)交于D点，过C、D两点分别向NN′作垂线，交NN′于C′、D′点，用刻度尺量出CC′和DD′的长，如图所示.
由于sin θ1＝，sin θ2＝，而CO＝DO，所以折射率n＝.重复以上实验，求得各次折射率计算值，然后求其平均值即为玻璃砖折射率的测量值.
(2)根据折射定律可得n＝，因此有sin θ2＝.在多次改变入射角、测量相对应的入射角和折射角正弦值基础上，以sin θ1值为横坐标、以sin θ2值为纵坐标，建立直角坐标系，如图25所示.描数据点，过数据点连线得到一条过原点的直线.求解图线斜率，设斜率为k，则k＝，故玻璃砖折射率n＝.
五、注意事项
1.玻璃砖要厚，用手拿玻璃砖时，只能接触玻璃砖毛面或棱，严禁用玻璃砖当尺子画界面.
2.入射角应在30°到60°之间.
3.大头针要竖直插在白纸上，且玻璃砖每一侧两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应尽量大一些，以减小确定光路方向时造成的误差.
4.玻璃砖的折射光线要画准.
5.由于要多次改变入射角重复实验，所以入射光线与出射光线要一一对应编号以免混乱.
（2024 沙坪坝区校级模拟）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。
（1）某小组进行了如下的实验操作，下列实验操作步骤的正确顺序是 ；
A．移去大头针和光学元件，记录好P1、P2和P3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；
B．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；
C．用刻度尺测出P1、P2和P3在直角坐标系xOy中的坐标P1（x1，y1），P2（x2，y2），P3（x3，y3）。计算出此光学元件折射率n；
D．在O点竖直插大头针P，在D点竖直插大头针P1，在AB外侧调整视线观察到大头针P和P1的像在一条直线上，再竖直插上两枚大头针P2、P3，使P2挡住P和P1的像，P3挡住P1和P、P2的像。
（2）根据实验所得的P1、P2和P3坐标，求出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）。
（3）步骤D中，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，这是为什么？ 。
【解答】解：（1）实验操作步骤为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；在O点竖直插大头针P，在D点竖直插大头针P1，在AB外侧调整视线观察到大头针P和P1的像在一条直线上，再竖直插上两枚大头针P2、P3，使P2挡住P和P1的像，P3挡住P1和P、P2的像；移去大头针和光学元件，记录好P1、P2和P3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P1、P2和P3在直角坐标系xOy中的坐标P1（x1，y1），P2（x2，y2），P3（x3，y3）。计算出此光学元件折射率n。
实验操作步骤的正确顺序是BDAC。
（2）光路图如图所示：
根据几何关系，入射角的正弦值为
折射角的正弦值为
根据折射定律
代入数据解得
（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，是因为D点射入的光线发生全反射。
故答案为：（1）BDAC；（2）；（3）D点射入的光线发生全反射。
（2024 南开区一模）某实验小组用插针法测量玻璃的折射率。
①在白纸上放好玻璃砖，aa′和bb′分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图甲所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，用“+”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针P3和P4。在插P3和P4时，应使 （选填选项前的字母）。
A.P3只挡住P1的像
B.P4只挡住P2的像
C.P3同时挡住P1、P2的像
②为了减小实验误差，实验时应注意的是 。
A.入射角应尽量小些
B.玻璃砖的宽度应小一些
C.大头针P1、P2之间的距离及大头针P3、P4之间的距离应适当大些
③甲同学在画界面时，不小心将两界面aa′和bb′间距画得比玻璃砖宽度大些，如图乙所示，则他测得的折射率与真实值相比 （选填“偏大”、“偏小”、“不变”或“无法确定”）。
④乙同学在完成光路图以后，以入射点O为圆心，适当长度为半径画圆，分别交入射光线P1P2于A点，交入射点O与出射点O′连线的延长线于C点。过A点、C点作法线NN′的垂线AB、CD，垂足为B点、D点，如图丙所示。用刻度尺量得AB＝8.50cm，CD＝5.00cm，由此可得出该玻璃的折射率n＝ 。
【解答】解：①根据实验操作步骤可知，在插P3和P4时，应使P3同时挡住P1、P2的像，故AB错误，C正确。
故选：C。
②AB.折射角随入射角的增大而增大，为了减小入射角和折射角的测量误差，实验时入射角适当大些，玻璃砖的宽度适当大些，故AB错误；
C.为了减小确定入射光线和出射光线方向的误差，大头针P1、P2之间的距离及大头针P3、P4之间的距离应适当大些，故C正确。
故选：C。
③真实的入射点为O′，光路图如图所示：
根据数学知识可知，入射角不变，折射角变小；
根据折射定律
甲同学测得的折射率与真实值相比偏小；
④根据数学知识，入射角的正弦
折射角的正弦
根据折射定律
故答案为：①C；②C；③偏小；④1.7。
实验16：用双缝干涉测量光的波长
一、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.
双缝间的距离d是已知的，双缝到屏的距离l可以用米尺测出，相邻两条亮(暗)条纹间的距离Δx用测量头测出.测量头由分划板、目镜、手轮等构成.转动手轮，分划板会左右移动.测量时，应使分划板中心刻线对齐某条纹的中心(如图所示)，记下此时手轮上的示数.转动测量头，使分划板中心刻线对齐另一条纹的中心，记下此时手轮上的示数.两次读数之差就表示这两条条纹间的距离.
二、实验器材
双缝干涉仪(由光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头组成)、学生电源、导线、米尺.
三、实验步骤
1.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.
2.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.
3.用米尺测量双缝到屏的距离.
4.用测量头测量数条亮条纹间的距离.
四、注意事项
1.单缝和双缝应相互平行，其中心位于遮光筒的轴线上，双缝到屏的距离应相等.
2.测双缝到屏的距离l可用米尺测多次，取平均值.
3.测条纹间距Δx时，用测量头测出n条亮(暗)条纹间的距离a，求出相邻的两条亮(暗)条纹间的距离Δx＝.
（2024 海南）某实验小组的同学利用如图所示的双缝干涉实验装置测量光的波长。
（1）实验过程中，在光屏上得到了明暗相间的条纹，则下列说法正确的是 （填选项序号）。
A．仅增大双缝间距，相邻干涉条纹中心间距增大
B．仅增大双缝到屏的距离，相邻干涉条纹中心间距增大
C．仅增大单缝到双缝的距离，相邻干涉条纹中心间距增大
D．仅把蓝色滤光片换成红色滤光片，相邻干涉条纹中心间距增大
（2）如果双缝间距是d，双缝到屏的距离是L，第1条亮纹中央到第5条亮纹中央间距是x，则光的波长是 （用x、d、L表示）。
【解答】解：（1）ABC．根据双缝干涉的条纹间距公式可知，仅增大双缝间距d，相邻干涉条纹中心间距减小；仅增大双缝到屏的距离L，相邻干涉条纹中心间距增大；与单缝与双缝之间的距离无关，故AC错误，B正确；
D．由于红光的波长大于蓝光的波长，根据双缝公式条纹间距公式可知，将蓝色滤光片换成红色滤光片后，相邻干涉条纹中心间距增大，D正确。
故选：BD。
（2）第一条亮纹到第五条亮纹间距是x，则相邻亮条纹之间的距离
根据公式可得光的波长是。
故答案为：（1）BD；（2）。
（2024 日照一模）如图甲所示，为“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置。
（1）实验前，应调节光具座上放置的各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上，保证单缝和双缝平行。若从目镜中看到干涉条纹太密，要想减少从目镜中观察到的条纹数量，下列做法可行的是 。
A.仅换用间距更小的双缝
B.仅将单缝向双缝靠近
C.仅将屏向靠近双缝的方向移动
D.仅将红色滤光片换成紫色滤光片
（2）转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮纹，读出手轮的读数为1.030mm。继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮纹如图乙所示，读出手轮的读数为 mm。已知双缝间的宽度d＝0.3mm，通过激光测距仪测量出双缝到投影屏间的距离L＝1.0m，则该种色光的波长是 m。
【解答】解：（1）要想减少从目镜中观察到的条纹数量，就要增大条纹间距；
根据双缝干涉条纹间距公式
由此可知，增大双缝到屏的距离L、减小双缝之间的距离或者增大入射光的波长都可以增大干涉条纹间距；
A.在其他条件不变时，换用间距更小的双缝，可以增大条纹间距，故A正确；
B.仅将单缝向双缝靠近，不会改变条纹间距，故B错误；
C.仅将屏向靠近双缝的方向移动，减小了双缝到屏的距离L，条纹间距变小，故C错误；
D.仅将红色滤光片换成紫色滤光片，入射光的波长减小，条纹间距变小，故D错误。
故选：A。
（2）螺旋测微器的精确度为0.01mm，读数为x10＝14.5mm+3.0×0.01mm＝14.530mm
相邻亮条纹之间的距离
根据双缝干涉条纹间距公式
入射光的波长。
故答案为：（1）A；（2）14.530；4.5×10﹣7。
实验17：探究碰撞中的不变量
用实验法探究碰撞中的不变量，要测量物体的质量和碰撞前后的速度.可以用很多的实验方案来探究.
实验方案一：
如图，光滑的水平木板上，一辆小车A拖着一条纸带匀速运动，碰上了静止在前方的小车B，碰后两车一起向右匀速运动.
为了减小摩擦力的影响，我们的做法是将木板一端垫高，其实也可以使用气垫导轨.
探究需要确定质量和速度，用天平测质量.中心任务是要得出速度，如图38是一条实验室打出的纸带：纸带的左端代表A车碰前的运动.
实验方案二：
如图，数字计时器上可以得到遮光板通过光电门的时间t，如果要计算匀速运动的速度，还需知道遮光板宽度d，这样速度v＝.
在匀速运动中，遮光板宽一点或窄一点，对物体速度的计算不会有影响.在变速运动中，选取的遮光板要窄一点.
实验方案三：
如图所示，通过小球摆起的角度可以知道碰撞的速度.
上述三个实验方案的区别在于测速度的方法不同.
实验方案四：
如图41所示，先用重垂线确定O点.让两个球碰撞(入射小球的质量m1大于被撞小球的质量m2)，两球碰撞前后速度用平抛运动测量，因下落时间相同，可以用水平位移替代速度.多次实验，小球落点如图42所示.
小球落点有很多，画圆，圆心表示平均落点位置.
量出水平距离OP、OM、ON，则碰撞中的不变量可表示为：m1OP＝m1OM＋m2ON.
（2024 雨花区校级模拟）某学习小组的同学利用以下装置研究两小球的正碰。安装好实验装置，在水平地面上铺一张白纸，白纸上铺复写纸，记下重垂线所指的位置O。接下来的实验步骤如下。
步骤1：不放小球B，让小球A从斜槽上G点由静止释放，并落在地面上．重复多次，用尽可能小的圆，把小球A的所有落点圈在里面，其圆心就是小球A落点的平均位置。
步骤2：把小球B静止放在轨道前端边缘位置，让小球A从G点由静止释放，与小球B碰撞．重复多次，并使用与步骤1中同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置。
步骤3：用刻度尺分别测量三个落地点平均位置M、P、N到O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度。
（1）上述实验除需要测量线段OM、OP、ON的长度外，还需要测量小球的质量，为了防止碰撞后A球反弹，应保证A球的质量m1 B球的质量m2（填“大于”“等于”或“小于”）。
（2）若两个小球碰撞前后动量守恒，需验证的关系式为 。（用m1、m2、OM、OP和ON表示）
（3）若两个小球的碰撞为弹性碰撞，测量出长度比值，则k＝ 。（用数字表示）
（4）本实验中下列可能造成误差的是 。
A．小球在斜槽上运动时有摩擦
B．轨道末端未调节水平
C．小球A未从同一高度释放
D．轨道末端到地面的高度未测量
【解答】解：（1）为了防止碰撞后A球反弹，应保证A球的质量m1大于B球质量m2；
（2）小球离开斜槽后做平抛运动，运动时间
由于两球下落的高度相同，因此两球下落的时间相同；
入射小球A碰撞前的水平速度
碰撞后的水平速度
被碰小球碰撞后的水平速度
取v0方向为正方向，根据动量守恒定律m1v0＝m1v1+m2v2
代入数据化简得，需要满足的关系式为m1OP＝m1OM+m2ON
（3）弹性碰撞过程系统在水平方向动量守恒、机械能守恒；
机械能守恒定律得
代入数据整理得
联立解得，
测量出长度比值为
代入数据解得k＝1
（4）A．小球A每次从斜槽同位置释放，摩擦力做的功相同，每次碰前小球A的速度相同，摩擦力不会产生实验误差，故A错误；
B．轨道末端不水平，则小球不能做平抛运动，则对实验会造成误差，故B正确；
C．多次实验时，若小球A没有从同一位置释放，各次碰前小球A的速度不相同，会产生实验误差，故C正确；
D．两球从同一高度开始下落，则下落的时间相等，即轨道末端到地面的高度未测量对实验不会造成误差，故D错误。
故选：BC。
故答案为：（1）大于；（2）m1 OP＝m1 OM+m2 ON；（3）1；（4）BC。
（2024 海口一模）（1）如图，O为半圆形玻璃砖的圆心，将一束红光垂直玻璃砖右侧面射向O点，保持入射光方向和O点位置不变，让玻璃砖绕O点逆时针缓慢旋转至图中虚线位置时，折射光线消失，此时反射光线与入射光线间夹角为θ.则玻璃对红光的折射率n＝ ；若换蓝色激光重复上述实验，当折射光线消失时，反射光线与入射光线间夹角θ' θ（选填“＞”、“＝”或“＜”）。
（2）用图示装置验证动量守恒定律。气垫导轨上安装了1、2两个光电门，两滑块上均固定一相同的竖直遮光条。
①实验前，接通气源后，在导轨上轻放一个滑块，给滑块一初速度，使它从轨道左端向右运动，发现滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间。为使导轨水平，可调节Q使轨道右端 （选填“升高”或“降低”）一些。
②正确调节后，测出滑块A和遮光条的总质量为mA，滑块B和遮光条的总质量为mB。将滑块A静置于两光电门之间，将滑块B静置于光电门2右侧，推动B，使其获得水平向左的速度，经过光电门2并与A发生碰撞且被弹回，再次经过光电门2。光电门2先后记录的挡光时间为Δt1、Δt2，光电门1记录的挡光时间为Δt3。则实验中两滑块的质量应满足mA mB（选填“＞”、“＝”或“＜”），若等式 成立，则可初步验证上述碰撞中系统动量守恒。
【解答】解：（1）由题意知红光的全反射临界角C，根据n，解得：n
蓝色激光的频率大于红色激光的频率，玻璃对蓝色激光的折射率大于对红色激光的，根据n知蓝色激光的临界角C′＜C，则有θ′＜θ；
（2）①滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间，说明从左到右做减速运动，轨道右端偏高，故轨道右端应降低一些；
②滑块B与A碰撞后被弹回，根据碰撞规律可知滑块B的质量较小，则有mA＞mB
若碰撞过程中动量守恒，取水平向左为正方向，则有mBv0＝mAv1﹣mBv2，其中，，
整理可得：
故答案为：（1），＜；（2）①降低；②＞，。
（2024 苏州模拟）在验证动量守恒定律时，晓宇设计了如图所示的实验装置，并进行了如下的操作：将光电门A、B固定在长木板上，并适当地将长木板的右端垫高，将滑块1放在光电门A右侧，将滑块2放在两光电门之间，轻推滑块1使其沿长木板向下运动，两滑块碰后粘合为一体。已知滑块1、2的质量分别为m。滑块1通过光电门A、B时的挡光时间分别为条t1、t2，遮光的宽度为d。以下说法不正确的是（　　）
A．右端垫高的目的是为了平衡两滑块滑动过程受到的摩擦力
B．两滑块与板的动摩擦因数应相同
C．两个滑块碰撞过程中总动能不变
D．验证动量守恒的表达式为
【解答】解：A．将长木板的右端垫高是为了平衡两滑块滑动过程受到的摩擦力，故A正确；
B．平衡摩擦力时，需要mgsinθ＝μmgcosθ
即μ＝tanθ
因为倾斜角度只能是一个值，所以两滑块与板的动摩擦因数应相同，故B正确；
C．两滑块碰后粘合为一体，则碰撞为完全非弹性碰撞，一定有动能损失，故C错误；
D．滑块经过光电门时的速度为挡光时间内的平均速度，因此滑块1通过两个光电门的速度分别为
若碰撞过程动量守恒，则碰前滑块1的动量应等于碰后两滑块1、2的总动量，有
故D正确。
本题选不正确的，故选：C。
（2024 无锡一模）某同学用如图所示装置验证动量守恒定律。实验中除小球的水平位移外，还必须测量的物理量有（　　）
A．A、B球的直径
B．A、B球的质量
C．水平槽距纸面的高度
D．A球释放位置G距水平槽的高度
【解答】解：本实验利用平抛运动的水平位移验证动量守恒定律，设水平槽末端在白纸上的投影为O点，不放B球时多次将A球由同一位置静止释放，在白纸上的平均落点为P，放上B球，次将A球由同一位置静止释放，A、B碰后各自在白纸上的平均的落点为M、N，根据动量守恒定律有
mAv0＝mAvA+mBvB
两球做平抛运动下落的高度相同，故时间相同，上式两边同时乘以时间，则有
mAv0t＝mAvAt+mBvBt
根据运动学公式知
则有
根据表达式可知，除小球的水平位移外，还必须测量的物理量有A、B两球的质量，故B正确，ACD错误。
故选：B。
（2021 济宁一模）有两位同学利用假期分别去参观位于天津市的“南开大学”和上海市的“复旦大学”，他们各自利用那里的实验室中DIS系统探究了单摆周期T和摆长L的关系。然后通过互联网交流实验数据，并用计算机绘制了如图甲所示的T2﹣L图像。另外，去“复旦大学”做研究的同学还利用计算机绘制了他实验用的a、b两个摆球的振动图像，如图乙所示。下列说法正确的是（　　）
A．甲图中“南开大学”的同学所测得的实验结果对应的图线是A
B．甲图中图线的斜率表示对应所在位置的重力加速度的倒数
C．由乙图可知，a、b两摆球振动周期之比为3：2
D．由乙图可知，t＝1s时b球振动方向沿y轴负方向
【解答】解：AB、根据单摆的周期公式T得：
图线的斜率k
因为随着纬度的增大，重力加速度增大，故 g南开＞g复旦，由甲图可知，图线B的斜率较小，则对应的重力加速度较大，故甲图中“南开大学”的同学所测得的实验结果对应的图线是B，故AB错误。
C、周期指完成一次全振动所需的时间，由图乙可知
2 Tas Tb＝2s
，故C错误。
D、由乙图可知，t＝1s时b球处于平衡位置向y轴负方向振动，故D正确。
故选：D。
（2023 漳州模拟）某物理小组欲探究变压器线圈两端电压与匝数关系，提供的实验器材有：学生电源、可拆变压器、交流电压表、若干导线。
图甲为实验原理图，在原线圈A、B两端加上电压，用电压表分别测量原、副线圈两端的电压，测量数据如表：
实验序号 原线圈匝数n1＝400原线圈两端电压U1（V） 副线圈匝数n2＝200原线圈两端电压U2（V） 副线圈匝数n2＝1400原线圈两端电压U2（V）
1 5.8 2.9 20.3
2 8.0 4.0 28.1
3 12.6 6.2 44.0
请回答下列问题：
（1）在图乙中，应将A、B分别与 （填“a、b”或“c、d”）连接。
（2）根据上表数据得出的实验结论是：在实验误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压之比等于 。
（3）在实验序号为2的测量中，若把图丙中的可动铁芯取走，副线圈匝数n2＝200，则副线圈两端电压 （填正确答案标号）。
A．一定小于4.0V
B．一定等于4.0V
C．一定大于4.0V
【解答】解：（1）在探究变压器线圈两端电压与匝数关系的实验中，原线圈两端应接入交流电，故应将A、B分别与c，d连接；
（2）根据题表中数据可得，线圈1、2匝数比，电压比分别为；；
线圈1、3匝数比，电压比分别为，，
因此在实验误差允许范围内，可以得到、
得出结论：在实验误差允许范围内，变压器原，副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比；
（3）若把题图丙中的可动铁芯取走，磁损耗变大，原线圈中磁通量变化率大于副线圈磁通量变化率，根据法拉第电磁感应定律知，副线圈两端电压一定小于4.0V，故BC错误，A正确。
故选：A。
故答案为：（1）c、d；（2）两个线圈的匝数之比；（3）A。
（2023 海淀区校级三模）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。
（1）如图1所示，在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，下列实验操作中说法正确的是 。
A．判断感应电流的方向时，需要先确定线圈的绕向
B．实验中将条形磁铁快速插入或快速拔出时，指针偏转将更加明显
C．实验中将条形磁铁插入时，插入快慢对实验现象不产生影响
D．将条形磁铁N极向下插入线圈或S极向下插入线圈，电流表的偏转方向相同
（2）在“利用单摆测重力加速度”的实验中
①如图2所示，某同学先用游标卡尺测量单摆1的摆球直径为 mm，然后用秒表记录了此单摆振动30次所用的时间为 s。
②另一同学将单摆2固定在铁架台上，使其做小角摆动（摆动路径如图中虚线所示），通过位移传感器得到了摆球位移随时间的变化曲线，已知摆长0.64m，根据图3中的信息可得，重力加速度g＝ m/s2（结果保留两位有效数字，π2＝9.86）
【解答】解：（1）A．用楞次定律判断感应电流的方向时，需要先确定线圈的绕向，故A正确；
BC．实验中将条形磁体的磁极快速插入或快速拔出，磁通量的变化率更大，产生的感应电流大，指针的偏转幅度大，产生的现象将更加明显，故B正确，C错误；
D．将N极向下插入线圈或将S 极向下插入线圈，磁通量都增大，但两种原磁场的方向相反，由楞次定律得出的感应电流方向相反，电流表的偏转方向相反，故D错误。
故选：AB。
（2）①游标卡尺的精确值为0.05mm，由图可知摆球直径为
d＝21mm+5×0.05mm＝21.25mm
由图示秒表可知，小盘分度值为0.5min，读数为0.5min＝30s，大盘分度值为0.1s，读数为28.8s秒表读数为
t＝30s+28.8s＝58.8s
②由x﹣t图像可知周期为
T＝1.6s
根据单摆周期公式
可得
故答案为：（1）AB；（2）①21.25，58.8；②9.9。
（2024 东城区一模）做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验。
（1）下列实验步骤的正确顺序是 （填写实验步骤前的序号）。
a.往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上
b.用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定
c.将画有油酸膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油酸膜的面积。根据油酸的体积和油酸膜的面积计算出油酸分子直径的大小
d.用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积，再根据油酸酒精溶液的浓度计算出油酸的体积
e.将玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上
（2）实验中，所用油酸酒精溶液每V1体积溶液中有纯油酸体积V2，用注射器和量筒测得体积为V0的上述溶液有n滴，把一滴该溶液滴入盛水的撒有痱子粉的浅盘中，待水面稳定后，得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，如图中每个小正方形格的边长为a，则油酸薄膜的面积S＝ ；可求得油酸分子的直径为 （用V1、V2、V0、n、S表示）。
（3）某同学实验中最终得到的油酸分子直径数据偏大，可能是因为 。
A.油膜中含有大量未溶解的酒精
B.计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
C.水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开
D.用注射器和量筒测V0体积溶液滴数时多记录了几滴
【解答】解：（1）“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：准备油酸酒精溶液d→准备带水的浅盘及痱子粉a→形成油膜b→描绘油膜轮廓e→计算分子直径c。
故正确的顺序为dabec；
（2）不足半格的舍去，超过半格的按一格计算，共有71格，则面积为71a2；
一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V'
油酸分子直径d
（3）A、油膜中含有大量未溶解的酒精，导致油膜面积偏大，根据d可知，若油膜中含有大量未溶解的酒精，则实验中最终得到的计算结果数据偏小，故A错误；
B、计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，则S测量值偏小，则直径测量值偏小，故B正确；
C、痱子粉撒得过多，油酸不能完全散开，导致S测量值偏小，则直径测量值偏大，故C正确；
D、用注射器和量筒测V0体积溶液滴数时多记录了几滴，由V可知计算的一滴油酸的体积偏小，所以计算的油酸分子直径偏小，故D错误。
故选：BC。
故答案为：（1）dabec；（2）71a2； ；（3）BC
（2024 湖南模拟）某同学用半圆形玻璃砖测定玻璃的折射率（如图所示）。
（1）在固定的平铺的白纸上画一条直线MON，取O点为入射点并作过O点的法线；画出线段EO作为入射光线，在EO上垂直纸面插上两根大头针P1、P2；放上半圆形玻璃砖（图中实线部分），使玻璃砖的直线边界与MN重合、底面圆心与O点重合，并记录半圆边界；在玻璃砖曲线边界一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，在这一侧插上大头针P3，使P3挡住 （选填“P1、P2”或“P1、P2的像”）；
（2）移去玻璃砖，画出半圆边界，连接OP3交半圆边界于B点，作入射光线的延长线交半圆边界于A点；再过A、B点作法线的垂线，垂足分别为 C、D点。设AC的长度为l1，CO的长度为l2，BD的长度为l3，DO的长度为l4，则玻璃砖的折射率的最简表达式为n＝ （用l1、l2、l3或l4表示）；
（3）该同学在实验过程中，玻璃砖位置没有移动，仅仅是画半圆时半径偏大，由此测得玻璃砖的折射率将 （选填“偏大”“偏小”“不变”或“无法确定”）。
【解答】解：（1）在半圆边界一侧透过玻璃砖观察到的是P1、P2的像，故应使 P3挡住P1、P2的像；
（2）光线的入射角的正弦值
折射角的正弦
根据光的折射定律，玻璃砖的折射率
（3）若玻璃砖位置没有移动，仅仅是画半圆时半径偏大时，分析可知光线的入射角和折射角都不变，由此测得玻璃砖的折射率将不变。
故答案为：（1）P1、P2的像；（2）（3）不变。
（2024 宁河区校级一模）做“测定玻璃的折射率”的实验中，先在白纸上放好玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在另一侧透过玻璃砖观察，插上大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像。如图所示，aa′和bb'分别是玻璃砖与空气的两个界面，用“+”表示大头针的位置。图中AO表示经过大头针P1和P2的光线，该光线与界面aa'交于O点，MN表示法线。
（1）请将光路图画完整，并在图中标出光线进入玻璃砖发生折射现象的入射角θ1和折射角θ2；
（2）该玻璃砖的折射率可表示为n＝ 。（用θ1和θ2表示）
（3）下列说法正确的是 。
A.玻璃砖的宽度应尽量大些，即图中aa'与bb'间的距离大些
B.入射角应尽量大些
C.大头针P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大些
D.如果某同学将玻璃界面aa'和bb'的间距画得过宽了，如图所示，其他操作正确，折射率的测量值将偏大
【解答】解：（1）由于P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，故通过P1、P2的光线折射后通过P3、P4，作出光路图，如图1所示：
图1
（2）根据折射定律，玻璃砖的折射率为：
（3）A.实验中，为了便于准确作出光路图，应使玻离砖的宽度应尽量大些，即图中aa'与bb'间的距离大些，故A正确；
B.实验中，为了便于测量折射角与入射角，入射角应尽量大些，故B错误；
C.实验中，为了更加精准确定入射光线与折射光线，大头针P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大些，故C正确；
D．以实线作出实际光路图，用虚线作出测量光路图，如图2所示
图2
根据图像可知，光进入玻璃砖的入射角不变，测量时的折射角偏大，则折射率的测量值将偏小，故D错误。
故选：AC。
故答案为：（1）见解析；（2） （3）AC

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