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34实验
实验专题
一.单摆测重力加速度
注意事项:
(1)摆角很小。
(2)绳要细,轻,不可伸长。
(3)上端要固定。
(4)同一平面内摆动,避免圆锥摆。
(5)从最低位置开始记时。
(6)L为摆球直径与绳长之和。
(7)正确使用游标卡尺。
1.如图所示,游标卡尺的读数是____________mm;螺旋测微器的读数是_______________mm。
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)
2.游标卡尺的示数()mm。
螺旋测微器的示数是()mm。
3.在探究影响单摆周期的因素的实验中
(1)同学甲有如下操作,请判断是否恰当(填“是”或“否”)。
①把单摆从平衡位置拉开约5°释放;
②在摆球经过最低点时启动秒表计时;
③把秒表记录摆球一次全振动的时间作为周期。
该同学改进测量方法后,得到的部分测量数据见表。
根据表中数据可以初步判断单摆周期随_______的增大而增大。
(2)同学乙实验时,为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数,设计如图A所示的装置,若摆球在垂直纸面的平面内摆动,在摆球运动最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻与某一自动记录仪相连,该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t变化图线如图B所示,则该单摆的振动周期为。
若保持悬点到小球顶点的绳长不变,改用直径是原小球直径一半的另一小球进行实验,则该单摆的周期将(填“变大”、“不变”或“变小”)。
4.在用单摆测重力加速度的实验中:
(1)实验时必须控制摆角,若摆长为1.2m,则要将摆球拉至离平衡位置约_______m处释放;
(2)某同学实验时改变摆长,测出几组摆长L和对应的周期T的数据,作出L—T2图线,如图所示.利用图线上任两点A、B的坐标(x1,y1)、(x2,y2),可求得重力加速度g=_____________;
(3)利用L—T2图线解决物理问题,可以提示我们:
若摆球的质量分布不均匀,将______________测量结果(填“影响”、“不影响”)
5.在“用单摆测重力加速度”的实验中,某同学发现单摆的摆角(即单摆偏离平衡位置的最大角度)逐渐减小。
一次测量中,他使用摆长为0.960m的单摆,如图所示。
摆球从摆角θ<5°开始振动,某次当摆球从A到B经过平衡位置O时开始计时,发现该单摆随后经过30次全振动的总时间是59.6s,经过50次全振动停止在平衡位置。
(1)该同学测得当地的重力加速度值约为________m/s2;由于空气阻力的影响,该同学测得的重力加速度值_________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
(2)如果用“摆角专用测量仪”测得摆角随单摆左右摆动次数的增加而均匀减小,即从计时开始,摆球从O运动到B,对应的摆角为θ1=4.00°;接着从O运动到A对应的摆角为θ2;然后又从O运动到B对应的摆角为θ3;……;请写出摆角θn与n的关系式θn=_________。
(3)该单摆50次全振动通过的总路程约为_________m(保留一位小数);空气对该单摆的平均阻力大小f是摆球所受重力大小mg的________倍。
(09135)
二.测定玻璃砖的折射率
注意事项
(1)入射角一般取15°→75°为宜(太小,相对误差大;太大,使折射光线弱,不易观察)
(2)插针要竖直,且间距适当大些(精确确定光路)
(3)插针法实验,玻璃砖不能动(移动会改变光路图)
(4)确定边界线时严禁把玻璃砖当尺子用(损坏玻璃砖),画边界线时描两点确定边界线
(5)玻璃砖宽度在5cm以上(让折射光线长点以减小误差)
(6)特别注意误差分析
1.测定玻璃的折射率时,为了减小实验误差,应该注意的是:
()
A.玻璃砖的宽度宜大些
B.入射角应小些
C.大头针应垂直的插在纸面上
D.大头针P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大些
2.某同学由于没有量角器,在完成了光路图以后,以O点为圆心,10.00cm长为半径画圆,分别交线段OA于A点,交O、O′连线延长线于C点,过A点作法线NN′的垂线AB交NN′于B点,过C点作法线NN′的垂线CD交NN′于D点,如图所示,用刻度尺量得OB=8.00cm,CD=4.00cm。
由此可得到玻璃的折射率n=_______。
3.在用插针法测定玻璃砖的折射率的实验中,甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图甲、乙和丙所示,其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖,乙同学用的是梯形玻璃砖.他们的其他操作均正确,且均以aa′、bb′为界面画光路图.则:
(1)甲同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”).
(2)乙同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”).
(3)丙同学测得的折射率与真实值相比________.
4.学校开展研究性学习,某研究小组的同学根据所学的光学知识,设计了一个测量液体折射率的仪器,如图3所示.在一圆盘上,过其圆心O作两条互相垂直的直径BC、EF,在半径OA上,垂直盘面插下两枚大头针P1、P2,并保持P1、P2位置不变,每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中,而且总使得液面与直径BC相平,EF作为界面的法线,而后在图中右上方区域观察P1、P2的像,并在圆周上插上大头针P3,使P3正好挡住P1、P2的像,同学们通过计算,预先在圆周EC部分刻好了折射率的值,这样只要根据P3所插的位置,就可直接读出液体折射率的值,则:
图3
(1)若∠AOF=30°,OP3与OC的夹角为30°,则P3处所对应的折射率的值为________.
(2)图中P3、P4两位置哪一处所对应的折射率的值大?
答:
__________________________________________________________________.
(3)作AO的延长线交圆周于K,K处所对应的折射率值应为________.
5.用两面平行的玻璃砖测定玻璃的折射率的实验中,已画好玻璃砖界面aa′和bb′,若不慎将玻璃砖向上平移了一些,放在图4所示的位置上,而实验中其他操作均正确,则测得的折射率将( )
图4
A.偏大B.偏小C.不变D.无法确定
6.如图7所示,一个学生用广口瓶和刻度尺测定水的折射率,请填写下述实验步骤中的空白.
图7
(1)用________测出广口瓶瓶口内径d.
(2)在瓶内装满水.
(3)将刻度尺沿瓶口边缘________插入水中.
(4)沿广口瓶边缘向水中刻度尺正面看去,若恰能看到刻度尺的0刻度(即图中A点),同时看到水面上B点刻度的像B′恰与A点的像相重合.
(5)若水面恰与直尺的C点相平,读出________和________的长度.
(6)由题中所给条件,可以计算水的折射率n=________.
7.某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率.开始玻璃砖的位置如图中实线所示,使大头针P1、P2与圆心O在同一直线上,该直线垂直于玻璃砖的直径边,然后使玻璃砖绕圆心O缓慢转动,同时在玻璃砖的直径边一侧观察P1、P2的像,且使P2的像挡住P1的像.如此观察,当玻璃砖转到图中虚线位置时,上述现象恰好消失.此时只须测量出____________,即可计算出玻璃砖的折射率.请用你的测量量表示出折射率n=________.
三.双缝干涉实验
实验原理:
1、从两只手电筒射出的光,当它们照到同一屏上时看不到干涉条纹,这是因为( )
A.干涉图样太细小看不清楚
B.手电筒射出的光不是单色光
C.周围环境的漫反射光太强
D.两个光源是非相干光源
2、关于双缝干涉条纹,以下说法中正确的是( )
A.用同一单色光做双缝干涉实验,能观察到明、暗相间的单色条纹
B.用同一单色光经双缝干涉后的明条纹距两缝的距离之差为该单色光波长的整数倍
C.用同一单色光经双缝干涉后的明条纹距两缝的距离之差一定为该单色光波长的奇数
倍
D.用同一单色光经双缝干涉后的暗条纹距两缝的距离之差一定为该单色光半波长的奇
数倍
3、用包含红、绿、紫三种色光的复色光做光的干涉实验,在所产生的干涉条纹中离中心条纹最近的干涉条纹是()
A.紫色条纹 B.绿色条纹 C.红色条纹 D.都一样近
4、在双缝干涉实验中,以白光为光源,在屏幕上观察到了彩色干涉条纹,若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光),另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光),已知红光与绿光频率、波长均不相等,这时( )
A.只有红色和绿色的双缝干涉条纹,其他颜色的双缝干涉条纹消失
B.红色和绿色的双缝干涉条纹消失,其他颜色的干涉条纹依然存在
C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在,但屏上仍有光亮
D.屏上无任何光亮
5、如图所示是双缝干涉实验装置,使用波长为600nm的橙色光源照射单缝S,在光屏中央P处观察到亮条纹,在位于P点上方的P1点出现第一条亮纹中心(即P1到S1、S2的光程差为一个波长),现换用波长为400nm的紫光源照射单缝,( )
A.P和P1仍为亮点
B.P为亮点,P1为暗点
C.P为暗点,P1为亮点
D.P、P1均为暗点
6、某同学自己动手利用如图所示器材观察光的干涉现象,其中,A为单缝屏,B为双缝屏,C为像屏。
当他用一束阳光照射到A上时,屏C上并没有出现干涉条纹,他移走B后,C上出现一窄亮斑。
分析实验失败的原因,最大的可能性是()
A.单缝S太窄
B.单缝S太宽
C.S到S1与到S2的距离不等
D.阳光不能作为光源
7、如图所示,用单色光做双缝干涉实验,P处为第二暗条纹,改用频率较低的单色光
重做上述实验(其他条件不变)时,则同侧第二暗条纹的位置( )
A.仍在P处
B.在P点上方
C.在P点下方
D.要将屏向双缝方向移近一些才能看到
8、如图所示,在杨氏双缝干涉实验中,激光的波长为5.30×10-7m,屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.95×10-7m,则在这里出现的应是________(选填“明条纹”或“暗条纹”)。
现改用波长为6.30×10-7m的激光进行上述实验,保持其他条件不变,则屏上的条纹间距将________(选填“变宽”“变窄”或“不变”)。
9.在双缝干涉实验中,分布用红色和绿色的激光照射同一双缝,在双缝后的屏幕上,红光的干涉条纹间距Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比Δx1______Δx2(填“>”“<”或“=”)。
若实验中红光的波长为630nm,双缝到屏幕的距离为1m,测得第一条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5nm,则双缝之间的距离为mm。
10.如图所示的双缝干涉实验,用绿光照射单缝S时,在光屏P上观察到干涉条纹。
要得到相邻条纹间距更大的干涉图样,可以
A.增大S1与S2的间距
B.减小双缝屏到光屏的距离
C.将绿光换为红光
D.将绿光换为紫光
11.某同学在做“双缝干涉测定光的波长”实验时,第一次分划板中心刻度线对齐第2条亮纹的中心时(如图甲中的A),游标卡尺的示数如图乙所示,第二次分划板中心刻度线对齐第6条亮纹的中心时(如图丙中的B),游标卡尺的示数如图丁所示。
已知双缝间距d=0.5mm,缝到屏的距离L=1m。
则:
(1)图乙中游标卡尺的示数为________cm。
(2)图丁中游标卡尺的示数为________cm。
(3)所测光波的波长为____m(保留两位有效数字)。
12.双缝干涉实验装置如图所示,绿光通过单缝S后,投射到具有双缝的挡板上,双缝S1和S2与单缝的距离相等,光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹。
屏上O点距双缝S1和S2的距离相等,P点是距O点最近的第一条亮条纹。
如果将入射的绿光换成红光或蓝光,讨论屏上O点及其上方的干涉条纹的情况是:
①O点是红光的亮条纹;②红光的第一条亮条纹在P点的上方;③O点不是蓝光的亮条纹;④蓝
光的第一条亮条纹在P点的上方。
其中正确的是( )
A.只有①②正确
B.只有①④正确
C.只有②③正确
D.只有③④正确
13、如图所示,在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,光具座上放置的光学元件有光源、遮光筒和其他元件,其中a、b、c、d各装置的名称依次是下列选项中的( )
A.a单缝、b滤光片、c双缝、d光屏
B.a单缝、b双缝、c滤光片、d光屏
C.a滤光片、b单缝、c双缝、d光屏
D.a滤光片、b双缝、c单缝、d光屏
14、如图所示,A、B、C、D代表双缝产生的四种干涉图样,回答下面问题:
(1)如果A图样是红光通过双缝产生的,那么换用紫光得到的图样用________图样表示最合适。
(2)如果将B图样的双缝距离变小,那么得到的图样用________图样表示最合适。
(3)如果将A图样的双缝到屏的距离变小,那么得到的图样用________图样表示最合适。
(4)如果将A图样的装置从空气移入水中,那么得到的干涉图样用________图样表示最合适。
15、图①是利用双缝干涉测某单色光波长的实验装置。
测得双缝屏到毛玻璃屏的距离为0.2m、双缝的距离为0.4mm。
图②是通过该仪器的观测装置看到毛玻璃屏上的干涉图样,其中1、2、3、4、5…是明条纹的编号。
图③、图④是利用该仪器测光的波长时观察到的情景,图③是测第1号明条纹的位置,此时观测装置上千分尺的读数为____________mm,图④是测第4号明条纹的位置,此时观测装置上千分尺的读数为__________mm。
根据上面测出的数据可知,被测光的波长为____________nm。
16、现有毛玻璃屏A,双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件,要把它们放在下图所示的光具座上组装成双缝干涉装置,用以测量红光的波长。
(1)将白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光学元件,由左至右,表示各光学元件的字母排列顺序应为C、________、A。
(2)本实验的实验步骤有:
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(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离。
在操作步骤②时还应注意____________________和______________________________________。
(3)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,此时手轮上的示数如图甲所示。
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__________mm,求得相邻亮纹的间距Δx为________mm。
(4)已知双缝间距d为2.0×10-4m,测得双缝到屏的距离l为0.700m,由计算公式λ=________,求得所测红光波长为________mm。
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