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(shí)驗(yàn)（二）

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題型研究7 加試實(shí)驗(yàn)（二） 考綱解讀 實(shí)驗(yàn)名稱 考試屬性 說(shuō)明 必考 加試 探究單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系 √ 1.不要求對(duì)探究單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系實(shí)驗(yàn)進(jìn)行誤差分析 2．不要求推導(dǎo)相鄰兩個(gè)明條紋或暗條紋中心間距的計(jì)算公式 測(cè)定玻璃的折射率 √ 用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)(同時(shí)練習(xí)使用測(cè)量頭) √ 探究碰撞中的不變量 √ 　　　　　　探究單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系 1．實(shí)驗(yàn)原理 由單擺的周期公式T＝2π，可得出g＝l，測(cè)出單擺的擺長(zhǎng)l和振動(dòng)周期T，就可求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭. 2．實(shí)驗(yàn)器材 單擺、游標(biāo)卡尺、毫米刻度尺、停表． 3．實(shí)驗(yàn)步驟 (1)做單擺：取約1 m長(zhǎng)的細(xì)絲線穿過(guò)帶中心孔的小鋼球，并打一個(gè)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(tái)上，讓擺球自然下垂，如圖1所示． 圖1 (2)測(cè)擺長(zhǎng)：用毫米刻度尺量出擺線長(zhǎng)L(精確到毫米)，用游標(biāo)卡尺測(cè)出小球直徑D，則單擺的擺長(zhǎng)l＝L＋. (3)測(cè)周期：將單擺從平衡位置拉開(kāi)一個(gè)角度(小于5)，然后釋放擺球，記下單擺擺動(dòng)30～50次的總時(shí)間，算出平均每擺動(dòng)一次的時(shí)間，即為單擺的振動(dòng)周期． (4)改變擺長(zhǎng)，重做幾次實(shí)驗(yàn)． (5)數(shù)據(jù)處理的兩種方法 方法一：計(jì)算法 根據(jù)公式T＝2π，g＝.將測(cè)得的幾次周期T和擺長(zhǎng)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(dāng)?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(zhǎng)l為縱軸，以T2為橫軸作出的l－T2圖象是一條過(guò)原點(diǎn)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(xiàng) (1)懸線頂端不能晃動(dòng)，需用夾子夾住，保證懸點(diǎn)固定． (2)單擺必須在同一平面內(nèi)擺動(dòng)，且偏角小于5. (3)選擇在擺球擺到平衡位置處開(kāi)始計(jì)時(shí)，并數(shù)準(zhǔn)全振動(dòng)的次數(shù)． (4)小球自然下垂時(shí)，用毫米刻度尺量出懸線長(zhǎng)L，用游標(biāo)卡尺測(cè)量小球的直徑，然后算出擺球的半徑r，則擺長(zhǎng)l＝L＋r. (5)選用一米左右的細(xì)線． 例1　實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)做“用單擺測(cè)重力加速度”的實(shí)驗(yàn)． (1)實(shí)驗(yàn)前他們根據(jù)單擺周期公式導(dǎo)出了重力加速度的表達(dá)式g＝，其中L表示擺長(zhǎng)，T表示周期．對(duì)于此式的理解，四位同學(xué)說(shuō)出了自己的觀點(diǎn)： 同學(xué)甲：T一定時(shí)，g與L成正比； 同學(xué)乙：L一定時(shí)，g與T2成反比； 同學(xué)丙：L變化時(shí)，T2是不變的； 同學(xué)丁：L變化時(shí)，L與T2的比值是定值． 其中觀點(diǎn)正確的是同學(xué)________(選填“甲”“乙”“丙”或“丁”)． (2)實(shí)驗(yàn)室有如下器材可供選用： A．長(zhǎng)約1 m的細(xì)線 B．長(zhǎng)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(shí)鐘 G．分度值為1 mm的米尺 實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)要求的單擺懸掛在鐵架臺(tái)上，將其上端固定，下端自由下垂(如圖3所示)．用米尺測(cè)量懸點(diǎn)到________之間的距離記為單擺的擺長(zhǎng)L. 圖3 (4)在小球平穩(wěn)擺動(dòng)后，他們記錄小球完成n次全振動(dòng)的總時(shí)間t，則單擺的周期T＝________. (5)如果實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果是g＝10.29 m/s2，比當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎荡?，分析可能是哪些不?dāng)?shù)膶?shí)際操作造成這種結(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(dòng)次數(shù)n計(jì)多了；可能是測(cè)量擺長(zhǎng)時(shí)從懸點(diǎn)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(shí)驗(yàn)原理g＝，應(yīng)測(cè)量L和T，故選A、C、E.(3)擺長(zhǎng)是指懸點(diǎn)到球心的距離，不是擺線長(zhǎng)．(4)nT＝t.(5)由g＝知可能是L測(cè)量偏大，或T測(cè)量偏小． 變式訓(xùn)練 1．下表是用單擺測(cè)定重力加速度實(shí)驗(yàn)中獲得的有關(guān)數(shù)據(jù)： 擺長(zhǎng)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(biāo)系中描繪出l－T2圖象． 圖4 (2)利用圖象，取T2＝4.2 s2時(shí)，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(jiàn)解析圖　(2)1.05　9.86 解析　由T＝2π得l＝T2，所以圖象是過(guò)原點(diǎn)且斜率為的一條直線． (1)l－T2圖象如圖所示． (2)T2＝4.2 s2時(shí)，從圖中可讀出其擺長(zhǎng)l＝1.05 m，將T2和l代入公式g＝，得g≈9.86 m/s2. 　　　　　　測(cè)定玻璃的折射率 1．實(shí)驗(yàn)原理 用插針?lè)ㄕ页雠c入射光線AO對(duì)應(yīng)的出射光線O′B，確定出O′點(diǎn)，畫出折射光線OO′，然后測(cè)量出角θ1和θ2，代入公式計(jì)算玻璃的折射率． 2．實(shí)驗(yàn)器材 白紙、圖釘、大頭針、直尺、鉛筆、量角器、平木板、長(zhǎng)方形玻璃磚． 3．實(shí)驗(yàn)過(guò)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(guò)aa′上的一點(diǎn)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(zhǎng)邊跟aa′對(duì)齊，畫出玻璃磚的另一條長(zhǎng)邊bb′. (2)插針與測(cè)量 ①在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2，透過(guò)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(zhǎng)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(cè)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(shí)驗(yàn)步驟，列表記錄相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)． 4．?dāng)?shù)據(jù)處理 計(jì)算每次的折射率n，求出平均值. 5．注意事項(xiàng) (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(guò)大或過(guò)小，一般在15～75之間． (4)玻璃磚的折射面要畫準(zhǔn)，不能用玻璃磚界面代替直尺畫界線． (5)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，玻璃磚和白紙的相對(duì)位置不能改變． 例2　某同學(xué)利用“插針?lè)ā睖y(cè)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(cè)出的相關(guān)角度如圖6所示． 圖6 (1)此玻璃的折射率計(jì)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(lái)測(cè)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(duì)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(cè)量誤差越?。? 變式訓(xùn)練 2．如圖7所示，某同學(xué)用插針?lè)y(cè)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(guò)圓心O，在玻璃磚(圖中實(shí)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(duì)稱，B、C分別是入射光線、折射光線與圓的交點(diǎn)，AB、CD均垂直于法線并分別交法線于A、D點(diǎn)． 圖7 (1)設(shè)AB的長(zhǎng)度為l1，AO的長(zhǎng)度為l2，CD的長(zhǎng)度為l3，DO的長(zhǎng)度為l4，為較方便地表示出玻璃磚的折射率，需用刻度尺測(cè)量________，則玻璃磚的折射率可表示為_(kāi)_______． (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(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一小角度，由此測(cè)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(cè)量l1和l3. (2)P3順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一小角度，相當(dāng)于減小l3，折射率n將偏大． 　　　　　　用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)(同時(shí)練 習(xí)使用測(cè)量頭) 1．實(shí)驗(yàn)原理 相鄰兩條亮條紋間距Δx與入射光波長(zhǎng)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(shí)驗(yàn)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(cè)量頭、刻度尺． 3．實(shí)驗(yàn)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(kāi)開(kāi)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(dá)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(shí)，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(cè)量頭，使分劃板中心刻度線對(duì)齊第1條亮條紋的中心，記下手輪上的讀數(shù)a1；轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板向一側(cè)移動(dòng)，當(dāng)分劃板中心刻度線與第n條相鄰的亮條紋中心對(duì)齊時(shí)，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(cè)量其他色光的波長(zhǎng)． (3)數(shù)據(jù)處理：用刻度尺測(cè)量出雙縫到光屏間的距離l，由公式λ＝Δx計(jì)算波長(zhǎng)，重復(fù)測(cè)量、計(jì)算，求出波長(zhǎng)的平均值． 4．注意事項(xiàng) (1)調(diào)節(jié)雙縫干涉儀時(shí)，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(shí)，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(cè)量頭時(shí)，應(yīng)使分劃板中心刻線和條紋的中心對(duì)齊，記清此時(shí)手輪上的讀數(shù)，轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭，使分劃板中心刻線和另一條紋的中心對(duì)齊，記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)，兩次讀數(shù)之差就表示這兩個(gè)條紋間的距離． (4)不要直接測(cè)Δx，要測(cè)幾個(gè)條紋的間距，計(jì)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(cè)量光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)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(cè)量頭分劃板刻線與第k級(jí)暗條紋中心對(duì)齊，在目鏡中觀測(cè)到的是圖乙中的________(填字母)，此時(shí)測(cè)量頭的讀數(shù)為25.70 mm.沿同一方向繼續(xù)移動(dòng)測(cè)量頭使分劃板刻線與第k＋5級(jí)暗條紋中心對(duì)齊，此時(shí)測(cè)量頭標(biāo)尺如圖丙所示，其讀數(shù)是________mm.紫光的波長(zhǎng)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(zhǎng)變小，條紋間距變小，B錯(cuò)，條紋方向不變，C錯(cuò)，分劃板中心刻線的位置是不變的，A錯(cuò)，D對(duì)；游標(biāo)尺的讀數(shù)為19 mm＋80.05 mm＝19.40 mm；根據(jù)波長(zhǎng)計(jì)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(cè)量紅光的波長(zhǎng)． 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(shí)驗(yàn)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(cè)量雙縫到屏的距離； ④用測(cè)量頭(其讀數(shù)方法同螺旋測(cè)微器)測(cè)量數(shù)條亮條紋間的距離． 在操作步驟②時(shí)還應(yīng)注意________________、________________和______________． 答案　(1)E　D　B　(2)放置單縫、雙縫時(shí)，必須使縫平行　單縫、雙縫間的距離要適當(dāng)　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?yàn)椋篊、E、D、B、A. (2)在操作步驟②時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)有：放置單縫、雙縫時(shí)，必須使縫平行；單縫、雙縫間的距離要適當(dāng)；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(shí)驗(yàn)原理 在一維碰撞中，測(cè)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(dòng)量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的動(dòng)量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后動(dòng)量是否相等． 2．實(shí)驗(yàn)器材 斜槽、小球(兩個(gè))、天平、直尺、復(fù)寫紙、白紙、圓規(guī)等． 圖11 3．實(shí)驗(yàn)步驟 (1)用天平測(cè)出兩小球的質(zhì)量，并選定質(zhì)量大的小球?yàn)槿肷湫∏颍? (2)按照如圖11所示實(shí)驗(yàn)原理圖甲安裝實(shí)驗(yàn)裝置．調(diào)整、固定斜槽使斜槽末端水平． (3)白紙?jiān)谙?，?fù)寫紙?jiān)谏锨以谶m當(dāng)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(diǎn)都圈在里面．圓心P就是小球落點(diǎn)的平均位置．如實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)10次．用步驟(4)的方法，標(biāo)出碰后入射小球落點(diǎn)的平均位置M和被撞小球落點(diǎn)的平均位置N. (6)連接ON，測(cè)量線段OP、OM、ON的長(zhǎng)度．將測(cè)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(shí)驗(yàn)器材放回原處． (8)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，碰撞系統(tǒng)的動(dòng)量守恒． 4．?dāng)?shù)據(jù)處理 驗(yàn)證表達(dá)式：m1＝m1＋m2 5．注意事項(xiàng) (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(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)驗(yàn)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(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)．先將a球從斜槽軌道上某固定點(diǎn)處由靜止開(kāi)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(diǎn)由靜止開(kāi)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(shí)驗(yàn)必須測(cè)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(kāi)斜槽軌道末端后平拋飛行的時(shí)間t E．記錄紙上O點(diǎn)到A、B、C各點(diǎn)的距離、、 F．a(chǎn)球的固定釋放點(diǎn)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(diǎn)依次是圖中水平面上的________點(diǎn)和________點(diǎn)． (3)某同學(xué)在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，測(cè)量了過(guò)程中的各個(gè)物理量，利用上述數(shù)據(jù)驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)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(diǎn)是不發(fā)生碰撞時(shí)a球的落地點(diǎn)，A點(diǎn)是發(fā)生碰撞后a球的落地點(diǎn)，C點(diǎn)是碰后b球的落地點(diǎn)．設(shè)小球a運(yùn)動(dòng)到軌道末端時(shí)的速度大小為vB，與球b發(fā)生碰撞后的瞬時(shí)速度大小為vA，碰后b球的速度大小為vC，本實(shí)驗(yàn)就是要驗(yàn)證關(guān)系式mavB＝mavA＋mbvC是否成立．因?yàn)樾∏蜃銎綊佭\(yùn)動(dòng)的高度相同，下落時(shí)間相同，它們?cè)谒椒较蛏衔灰婆c水平方向上的速度成正比，所以本實(shí)驗(yàn)也可以變換成驗(yàn)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(shí)間相同時(shí)，落地時(shí)的水平位移也較小，所以小球a、b的落地點(diǎn)依次是圖中水平面上的A點(diǎn)和C點(diǎn)． (3)根據(jù)(1)的分析，判斷兩球碰撞過(guò)程中的動(dòng)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(shí)驗(yàn)室中驗(yàn)證動(dòng)量守恒的實(shí)驗(yàn)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(diǎn)的平均位置，M為碰后入射小球落點(diǎn)的平均位置，N為碰后被碰小球落點(diǎn)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(guò)該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了兩球碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒，代入數(shù)據(jù)得：m1＝m1＋m2；所以需要測(cè)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(xiàng)． (3)由(2)中的分析可知，實(shí)驗(yàn)中需驗(yàn)證的表達(dá)式為： m1＝m1＋m2. 1．用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示． 圖1 (1)組裝單擺時(shí)，應(yīng)在下列器材中選用________(選填選項(xiàng)前的字母)． A．長(zhǎng)度為1 m左右的細(xì)線 B．長(zhǎng)度為30 cm左右的細(xì)線 C．直徑為1.8 cm的塑料球 D．直徑為1.8 cm的鐵球 (2)測(cè)出懸點(diǎn)O到小球球心的距離(擺長(zhǎng))L及單擺完成n次全振動(dòng)所用的時(shí)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并做了部分計(jì)算處理. 組次 1 2 3 擺長(zhǎng)L/cm 80.00 90.00 100.00 50次全振動(dòng)時(shí)間t/s 90.0 95.5 100.5 振動(dòng)周期T/s 1.80 1.91 重力加速度g/(ms－2) 9.74 9.73 請(qǐng)計(jì)算出第3組實(shí)驗(yàn)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(gè)基本條件：①擺線長(zhǎng)遠(yuǎn)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(shí)驗(yàn)的方法探究影響單擺周期的因素． 圖2 (1)他組裝單擺時(shí)，在擺線上端的懸點(diǎn)處，用一塊開(kāi)有狹縫的橡皮夾牢擺線，再用鐵架臺(tái)的鐵夾將橡皮夾緊，如圖2甲所示．這樣做的目的是________(填選項(xiàng)前的字母代號(hào))． A．保證擺動(dòng)過(guò)程中擺長(zhǎng)不變 B．可使周期測(cè)量得更加準(zhǔn)確 C．需要改變擺長(zhǎng)時(shí)便于調(diào)節(jié) D．保證擺球在同一豎直平面內(nèi)擺動(dòng) (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(diǎn)量到擺球的最低端的長(zhǎng)度L＝0.999 0 m，再用游標(biāo)卡尺測(cè)量擺球直徑，結(jié)果如圖乙所示，則該擺球的直徑為_(kāi)_______mm，單擺擺長(zhǎng)為_(kāi)_______m. (3)下列振動(dòng)圖象真實(shí)地描述了對(duì)擺長(zhǎng)約為1 m的單擺進(jìn)行周期測(cè)量的四種操作過(guò)程，圖中橫坐標(biāo)原點(diǎn)表示計(jì)時(shí)開(kāi)始，A、B、C、D均為30次全振動(dòng)的圖象，已知sin 5＝0.087，sin 15＝0.26，這四種操作過(guò)程合乎實(shí)驗(yàn)要求且誤差最小的是________(填字母代號(hào))． 答案　(1)AC　(2)12.0　0.993 0　(3)A 解析　(1)在擺線上端的懸點(diǎn)處，用一塊開(kāi)有狹縫的橡皮夾牢擺線，再用鐵架臺(tái)的鐵夾將橡皮夾緊，是為了防止運(yùn)動(dòng)過(guò)程中擺長(zhǎng)發(fā)生變化，如果需要改變擺長(zhǎng)來(lái)探究擺長(zhǎng)與周期關(guān)系時(shí)，方便調(diào)節(jié)擺長(zhǎng)，故A、C正確． (2)游標(biāo)卡尺示數(shù)為：d＝12 mm＋00.1 mm＝12.0 mm；單擺擺長(zhǎng)為：L′＝L－d＝0.999 0 m－0.006 0 m＝0.993 0 m (3)當(dāng)擺角小于等于5時(shí)，我們認(rèn)為小球做單擺運(yùn)動(dòng)，所以振幅約為：10.087 m＝8.7 cm，當(dāng)小球擺到最低點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，誤差較小，測(cè)量周期時(shí)要讓小球做30～50次全振動(dòng)，求平均值，所以A合乎實(shí)驗(yàn)要求且誤差最?。? 3．用三棱鏡做測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)，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(biāo)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(cè)出棱鏡玻璃的折射率，需要測(cè)量的量是________，________，在圖上標(biāo)出它們． (3)計(jì)算折射率的公式是________． 答案　見(jiàn)解析 解析　(1)如圖所示， 畫出通過(guò)P1、P2的入射光線，交AC面于O，畫出通過(guò)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(cè)出線段EF、OE、GH、OG的長(zhǎng)度)． (3)n＝(或因?yàn)閟in θ1＝，sin θ2＝，則n＝)． 4．某同學(xué)用大頭針、三角板、量角器等器材測(cè)半圓形玻璃磚的折射率．開(kāi)始時(shí)玻璃磚的位置如圖4中實(shí)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(dòng)，同時(shí)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(dāng)玻璃磚轉(zhuǎn)到圖中虛線位置時(shí)，上述現(xiàn)象恰好消失．此時(shí)只需測(cè)量出________________________________，即可計(jì)算出玻璃磚的折射率．請(qǐng)用你的測(cè)量值表示出折射率________． 圖4 答案　玻璃磚直徑邊繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)過(guò)的角度θ　n＝ 解析　由題意可知，當(dāng)玻璃磚轉(zhuǎn)過(guò)某一角度θ時(shí)，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(dāng)轉(zhuǎn)過(guò)角度θ時(shí)有sin θ＝，則n＝. 5．(2016寧波市聯(lián)考)在“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)安裝實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)裝置知，②、③、④依次是________、________、________. (2)某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，該同學(xué)調(diào)節(jié)分劃板的位置，使分劃板中心刻線對(duì)齊某亮紋的中心，如圖乙所示，此時(shí)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為_(kāi)_______． (3)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃線向一側(cè)移動(dòng)到另一條亮紋的中心位置，再次從螺旋測(cè)微器上讀數(shù)．若實(shí)驗(yàn)測(cè)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(zhǎng)＝1.00 m，則對(duì)應(yīng)的光波波長(zhǎng)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(shí)驗(yàn)是讓單色線光源通過(guò)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(cè)微器的固定刻度讀數(shù)為1 mm，可動(dòng)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(cè)量光的波長(zhǎng)”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖6甲所示．測(cè)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(zhǎng)，雙縫間距為d. 圖6 (1)如圖乙所示，移動(dòng)測(cè)量頭上的手輪，使分劃板的中心刻線對(duì)準(zhǔn)第1條亮紋的中心，記下此時(shí)手輪上螺旋測(cè)微器的讀數(shù)x1.轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭，使分劃板的中心刻線向右移動(dòng)對(duì)準(zhǔn)第4條亮紋的中心，此時(shí)手輪上螺旋測(cè)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(zhǎng)，雙縫間距為d.計(jì)算波長(zhǎng)的公式λ＝________.(用題目中給出的字母表示) (3)對(duì)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(dòng)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(duì)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(shí)驗(yàn)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(yùn)動(dòng)可視為沒(méi)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(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖7所示(彈簧的長(zhǎng)度忽略不計(jì))，實(shí)驗(yàn)步驟如下： 圖7 a．用天平分別測(cè)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(gè)被壓縮的輕彈簧，由電動(dòng)卡鎖鎖定，靜止放置在氣墊導(dǎo)軌上 d．用刻度尺測(cè)出A的左端至C板的距離L1 e．按下電鈕放開(kāi)卡鎖，同時(shí)使分別記錄滑塊A、B運(yùn)動(dòng)時(shí)間的計(jì)時(shí)器開(kāi)始工作．當(dāng)A、B滑塊分別碰撞C、D擋板時(shí)停止計(jì)時(shí)，記下A、B分別到達(dá)C、D的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1和t2 (1)實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)測(cè)量的物理量是____________________． (2)利用上述測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式是________________，上式中算得的A、B兩滑塊的動(dòng)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(cè)量時(shí)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(gè)大小相同的小球做對(duì)心碰撞來(lái)驗(yàn)證動(dòng)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(diǎn)為重垂線所指的位置．實(shí)驗(yàn)時(shí)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(kāi)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(shí)驗(yàn)得到小球的落點(diǎn)的平均位置分別為M、N、P. 圖8 (1)在該實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)選用的器材是下列器材中________． A．天平 B．游標(biāo)卡尺 C．刻度尺 D．大小相同的鋼球兩個(gè) E．大小相同的鋼球和硬橡膠球各一個(gè) (2)在此實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果滿足m1＝________，就可以驗(yàn)證碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒． 答案　(1)ACE　(2)大于　(3) (4)m1＋m2 解析　(1)實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量小球的質(zhì)量、小球落地點(diǎn)的位置，測(cè)量質(zhì)量需要天平，測(cè)量小球落地點(diǎn)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(gè)，故選項(xiàng)A、C、E正確； (2)要碰后入射小球的速度還是沿原來(lái)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(yùn)動(dòng)，豎直高度相同，所以碰撞后球2的落地點(diǎn)是P點(diǎn)，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(diǎn)的位置，M為碰后入射小球落點(diǎn)的位置，P為碰后被碰小球落點(diǎn)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(guò)該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了兩球碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒，代入數(shù)據(jù)得：m1＝m1＋m2.