高三物理解答题中等难度题
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(1)某同学利用“双缝干涉实验装置”测定红光的波长。已知双缝间距为d,双缝到屏的距离为L,将测量头的分划板中心刻线与某一亮条纹的中心对齐,并将该条纹记为第1亮条纹,其示数如图所示,此时的示数为________mm。然后转动测量头,使分划板中心刻线与第5亮条纹的中心对齐,读出示数,并计算第5亮条纹与第1亮条纹的中心线间距离为Δx。由此可得该红光的波长表达式为_______(用字母表达)。
(2)某物理兴趣小组的同学用图甲所示装置来“验证牛顿第二定律”。同学们在实验中,都将砂和小桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小,通过改变小桶中砂的质量改变拉力。为使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,实验中需要平衡摩擦力。
①下列器材中不必要的是________(填字母代号)。
A.低压交流电源
B.秒表
C.天平(含砝码)
D.刻度尺
②下列实验操作中,哪些是正确的_________(填字母代号)。
A.调节滑轮的高度,使牵引小车的细绳与长木板保持平行
B.每次实验,都要先放开小车,再接通打点计时器的电源
C.平衡摩擦力时,将悬挂小桶的细线系在小车上
D.平衡摩擦力时,让小车后面连着已经穿过打点计时器的纸带
③图乙是某同学实验中获得的一条纸带。A、B、C为三个相邻的计数点,若相邻计数点之间的时间间隔为T,A、B间的距离为x1,A、C间的距离为x2,则小车的加速度a=__________(用字母表达)。
④图丙是小刚和小芳两位同学在保证小车质量一定时,分别以砂和小桶的总重力mg为横坐标,以小车运动的加速度a为纵坐标,利用各自实验数据作出的a-mg图像。
a.由小刚的图像,可以得到实验结论:_________。
b.小芳与小刚的图像有较大差异,既不过原点,又发生了弯曲,下列原因分析正确的是_________(填字母代号)。
A.图像不过原点,可能是平衡摩擦力时木板倾角过大
B.图像不过原点,可能是平衡摩擦力时木板倾角过小
C.图像发生弯曲,可能是砂和小桶的质量过大
D.图像发生弯曲,可能是小车的质量过大
⑤正确平衡摩擦力后,小组中一位同学保持砂和小桶总重力mg不变,通过在小车上增加砝码改变小车质量,进行实验并得到实验数据。处理数据时,他以小车和砝码的总质量M为横坐标, 为纵坐标,作出-M关系图像,示意图如图丁所示,发现图线在纵轴上有截距(设为b)。该同学进行思考后预测:若将砂和小桶总重力换成另一定值(m+Δm)g,重复上述实验过程,再作出-M图像。两次图像的斜率不同,但截距相同均为b。若牛顿定律成立,请通过推导说明该同学的预测是正确的_______。
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(1)用双缝干涉测光的波长。实验装置如下图a所示,已知单缝与双缝的距离L1=60mm,双缝与屏的距离L2=700mm,单缝宽d1=0.10mm,双缝间距d2=0.25mm。用测量头来测量光屏上干涉亮条纹中心的距离。测量头由分划板、目镜、手轮等构成,转动手轮,使分划板左右移动,让分划板的中心刻度对准屏上亮纹的中心,(如下图b所示),记下此时手轮的读数,转动测量头,使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心,记下此时手轮上的刻度。
①分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时,手轮上的读数如下图c所示,则对准第1条时读数x1=________mm,对准第4条时读数x2=________mm,相邻两条亮纹间的距离Δx=________mm。
②计算波长的公式λ=_________;求得的波长值是________nm(保留三位有效数字)。
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(8分)用双缝干涉测光的波长。实验装置如图(甲)所示,已知单缝与双缝间的距离L1=100mm,双缝与屏的距离L2=700mm,双缝间距d=0.25mm。用测量头来测量亮纹中心的距离。测量头由分划板、目镜、手轮等构成,转动手轮,使分划板左右移动,让分划板的中心刻线对准亮纹的中心(如图(乙)所示),记下此时手轮上的读数,转动测量头,使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心,记下此时手轮上的读数。
①分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时,手轮上的读数如图(丙)所示,则对准第1条时读数x1=_______mm、对准第4条时读数x2=_______mm
②写出计算波长λ的表达式,λ=_________(用符号表示),λ=_____nm(保留三位有效数字)
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用双缝干涉测光的波长。实验装置如图甲所示,已知单缝与双缝间的距离L1=100mm,双缝与屏的距离L2=700mm,双缝间距d=0.25mm。用测量头来测量亮纹中心的距离。测量时用某种单色光照射双缝得到干涉图样。
(1)分划板在图中Q位置时如图乙所示,手轮上的读数是________mm。
(2)如果用上述装置测量氦氖激光器发出激光的波长,则图中除了光源以外,其他不必要的器材元件有______。
A.滤光片 B.单缝 C.双缝 D.光屏
(3)如图丙所示某同学由于没有量角器,在完成了光路图以后,他以O点为圆心,5.00Cm长为半径画圆,分别交线段OA于C点,交OO′于E点,过C点作法线NN′的垂线CD交NN′于点D,过E点作法线NN′的垂线EF交NN′于F点,如图所示。用刻度尺量得CD=3.00Cm,EF=2.00Cm。由此可得出玻璃的折射率n=_______。
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用双缝干涉测光的波长。实验装置如图甲所示,已知单缝与双缝间的距离L1=100mm,双缝与屏的距离L2=700mm,双缝间距d=0.25mm。用测量头来测量亮纹中心的距离。测量时用某种单色光照射双缝得到干涉图样。
(1)分划板在图中Q位置时如图乙所示,手轮上的读数是________mm。
(2)如果用上述装置测量氦氖激光器发出激光的波长,则图中除了光源以外,其他不必要的器材元件有______。
A.滤光片 B.单缝 C.双缝 D.光屏
(3)如图丙所示某同学由于没有量角器,在完成了光路图以后,他以O点为圆心,5.00Cm长为半径画圆,分别交线段OA于C点,交OO′于E点,过C点作法线NN′的垂线CD交NN′于点D,过E点作法线NN′的垂线EF交NN′于F点,如图所示。用刻度尺量得CD=3.00Cm,EF=2.00Cm。由此可得出玻璃的折射率n=_______。
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(1)在“用双缝干涉测光的波长”实验中,将所用器材按要求安装在如图所示的光具座上,然后接通电源使光源正常工作。已知实验中选用缝间距d=0.20mm的双缝屏,像屏与双缝屏间的距离L=700mm。图中的a、b、c三个位置对应的器材分别为_______、_______、_______。(选填:单缝、双缝、滤光片)
①已知测量头主尺的最小刻度是毫米,副尺上有50分度。某同学调整手轮后,从测量头的目镜看去,像屏上出现的干涉条纹如图7甲所示,图甲中的数字是该同学给各暗纹的编号,此时图乙中游标尺上的读数x1=1.16mm;接着再转动手轮,像屏上出现的干涉条纹如图甲所示,此时图乙中游标尺上的读数x2=________mm;
②若通过第①中的测量可计算出干涉条纹的间距Δx,利用题目中的已知量和测量结果可计算出这种色光的波长,其字母表达式为λ=_________(用题目中的已知量和测量量的字母表示);代入数据,可计算出λ=________nm。
(2)甲、乙两位同学在“验证牛顿第二定律”实验中,使用了如图所示的实验装置。
①实验时他们先调整垫木的位置,使小车不挂配重时能在倾斜的长木板上做匀速直线运动,这样做的目的是_______________。
②此后,甲同学把细线系在小车上并绕过定滑轮悬挂若干配重片。在小车质量一定的情况下,多次改变配重片数量,每改变一次就释放一次小车,利用打点计时器打出记录小车运动情况的多条纸带。图是其中一条纸带的一部分,O、A、B、C为4个相邻的计数点,相邻的两个计数点之间还有4个打出的点没有画出。打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上。通过对纸带的测量,可知小车运动过程中的加速度大小为_______m/s2(保留2位有效数字)。
③根据多条纸带的数据,甲同学绘制了小车加速度与小车所受拉力(测量出配重的重力作为小车所受拉力大小)的a-F图象,如图所示。由图象可知_______。(选填选项前的字母)
A.当小车质量一定时,其加速度与所受合外力成正比
B.当小车所受合外力一定时,其加速度与质量成反比
C.小车的质量约等于0.3kg
D.小车的质量约等于3.3kg
④乙同学在实验时,因配重片数量不足改用5个质量为20g的钩码进行实验。平衡摩擦后,他首先将钩码全部挂上,用打点计时器打出记录小车运动情况的纸带,并计算出小车运动的加速度;之后每次将悬挂的钩码取下一个并固定在小车上,重复多次实验。根据测得的数据,绘制出小车加速度与悬挂的钩码所受重力的关系图线。关于这一图线下列说法错误的是_______。(选填选项前的字母)
A.可由该图线计算出小车和5个钩码质量之和
B.只有当小车质量远大于悬挂钩码的质量时,该图线才是一条直线
C.无论小车质量是否远大于悬挂钩码的质量,该图线都是一条直线
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在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,选用红色滤光片和间距为0.20 mm的双缝,双缝与屏的距离为600 mm.某同学正确操作后,在目镜中看到如图甲所示的干涉条纹.换成紫色滤光片正确操作后,使测量头分划板刻线与第k级暗条纹中心对齐,在目镜中观测到的是图乙中的________(填字母),此时测量头的读数为25.70 mm.沿同一方向继续移动测量头使分划板刻线与第k+5级暗条纹中心对齐,此时测量头标尺如图丙所示,其读数是________mm.紫光的波长等于________nm.
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