《2019-2020年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十四章 實(shí)驗(yàn)與探究 第5講 加試實(shí)驗(yàn)學(xué)案.doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十四章 實(shí)驗(yàn)與探究 第5講 加試實(shí)驗(yàn)學(xué)案.doc（27頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

2019-2020年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十四章 實(shí)驗(yàn)與探究 第5講 加試實(shí)驗(yàn)學(xué)案 一、實(shí)驗(yàn)原理 改變閉合回路中的磁通量，閉合回路中就可以產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的有無(wú)可以通過(guò)連在電路中的電流表指針是否偏轉(zhuǎn)來(lái)判定. 二、實(shí)驗(yàn)器材 蹄形磁鐵、條形磁鐵、導(dǎo)體棒、線圈(正、副各一個(gè))、靈敏電流計(jì)、直流電源、滑動(dòng)變阻器、導(dǎo)線、開(kāi)關(guān). 三、實(shí)驗(yàn)過(guò)程 1.觀察導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中是否產(chǎn)生感應(yīng)電流：如圖1所示，導(dǎo)體棒靜止、左右平動(dòng)、前后運(yùn)動(dòng)、上下運(yùn)動(dòng)，觀察電流表指針是否偏轉(zhuǎn)，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象. 圖1 2.觀察條形磁鐵在線圈中運(yùn)動(dòng)是否產(chǎn)生感應(yīng)電流：如圖2所示，N、S極分別向線圈中插入、靜止、拔出，觀察電流表指針是否偏轉(zhuǎn)，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象. 圖2 3.模仿法拉第的實(shí)驗(yàn)：如圖3所示，觀察開(kāi)關(guān)閉合瞬間、開(kāi)關(guān)斷開(kāi)瞬間、開(kāi)關(guān)閉合滑動(dòng)變阻器滑片不動(dòng)、開(kāi)關(guān)閉合滑動(dòng)變阻器滑片迅速移動(dòng)時(shí)，電流表指針是否偏轉(zhuǎn)，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象. 圖3 例1　(多選)用如圖4所示的裝置做“探究產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件”實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖4 A.甲圖中當(dāng)磁鐵靜止在線圈中時(shí)，電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) B.甲圖中N極或S極插入線圈時(shí)，電流表的指針偏轉(zhuǎn)方向不同 C.乙圖中開(kāi)關(guān)處于閉合狀態(tài)，移動(dòng)變阻器的滑片時(shí)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) D.乙圖中開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)，拔出線圈A時(shí)電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) 答案　BC 解析　題圖甲中當(dāng)磁鐵靜止在線圈中時(shí)，螺線管內(nèi)磁通量不發(fā)生變化，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流表的指針不偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；題圖甲中N極或S極插入線圈時(shí)，電流表的指針偏轉(zhuǎn)方向不同，選項(xiàng)B正確；題圖乙中開(kāi)關(guān)處于閉合狀態(tài)，移動(dòng)變阻器的滑片時(shí)螺線管內(nèi)磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)C正確；題圖乙中開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)，沒(méi)有構(gòu)成回路，所以不會(huì)有電流通過(guò)電流表，選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 變式1　在“探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件”的實(shí)驗(yàn)中，現(xiàn)將電池組、滑動(dòng)變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電流表及開(kāi)關(guān)S按如圖5所示連接，當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合瞬間，電流表指針左偏，說(shuō)明B線圈產(chǎn)生了感應(yīng)電流，開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間，電流表指針________(選填“會(huì)”或“不會(huì)”)偏轉(zhuǎn)；當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后，要使電流表的指針左偏，可采取的操作為_(kāi)_____________. 圖5 答案　會(huì)　滑動(dòng)變阻器的滑片P向右滑動(dòng) 變式2　(xx溫州市九校高三上學(xué)期期末)在“探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)的電路連線如圖6所示，老師指出圖中標(biāo)示的1、2、3、4、5、6六根連線中有兩處錯(cuò)誤， 若要求實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象盡可能明顯，則錯(cuò)誤的連線是______與______(選填“1”、“2”、“3”、“4”、“5”或“6”) 圖6 答案　2　3 解析　探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)電路分兩部分，電源、開(kāi)關(guān)、滑動(dòng)變阻器、原線圈組成閉合電路，電流計(jì)與副線圈組成另一個(gè)閉合電路，則錯(cuò)誤的連線是2與3. 實(shí)驗(yàn)14：探究感應(yīng)電流方向的規(guī)律 一、實(shí)驗(yàn)原理 　楞次定律. 二、實(shí)驗(yàn)器材 條形磁鐵、靈敏電流計(jì)、線圈、導(dǎo)線、一節(jié)干電池(用來(lái)查明線圈中電流的流向與電流表指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系). 三、實(shí)驗(yàn)過(guò)程 1.按圖7連接電路，閉合開(kāi)關(guān)，記錄G中流入的電流方向與指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系. 2.記下線圈繞向，將線圈與靈敏電流計(jì)構(gòu)成電路. 3.把條形磁鐵N極(S極)向下插入線圈中，并從線圈中拔出，每次記錄電流計(jì)中指針偏轉(zhuǎn)方向，并確定電流方向，從而確定磁場(chǎng)方向. 圖7 4.總結(jié)，形成結(jié)論. 例2　(xx浙江4月選考21(2))用如圖8所示的裝置做“探究感應(yīng)電流方向的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)，磁體從靠近線圈的上方靜止下落.當(dāng)磁體運(yùn)動(dòng)到如圖所示的位置時(shí)，流過(guò)線圈的感應(yīng)電流方向從________(選填“a到b”或“b到a”).在磁體穿過(guò)整個(gè)線圈的過(guò)程中，傳感器顯示的電流i隨時(shí)間t的圖象應(yīng)該是________. 圖8 答案　b到a　A 解析　根據(jù)楞次定律可知，流過(guò)線圈的感應(yīng)電流方向從b到a，在磁體穿過(guò)整個(gè)線圈的過(guò)程中，進(jìn)入時(shí)電流方向與離開(kāi)時(shí)電流方向相反，排除C選項(xiàng).由于離開(kāi)時(shí)速度比進(jìn)入時(shí)速度大，即切割磁感線的感應(yīng)電流要大，故選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤. 變式3　如圖9甲所示，開(kāi)關(guān)S閉合后電流表指針由中央向左偏，當(dāng)把一個(gè)線圈A和這個(gè)電流表串聯(lián)起來(lái)(圖乙)后，將一個(gè)條形磁鐵B插入或拔出線圈時(shí)，線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)，電流表指針由中央位置向右偏，這說(shuō)明________. 圖9 A.如果磁鐵的下端是N極，則磁鐵正在遠(yuǎn)離線圈 B.如果磁鐵的下端是S極，則磁鐵正在遠(yuǎn)離線圈 C.如果磁鐵的下端是N極，則磁鐵正在靠近線圈 D.如果磁鐵的下端是S極，則磁鐵正在靠近線圈 答案　AD 變式4　小李同學(xué)在用實(shí)驗(yàn)探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電流方向所遵循的規(guī)律時(shí)，準(zhǔn)備了下列器材：多匝線圈、磁電式演示電表、條形磁鐵、導(dǎo)線若干. (1)該同學(xué)把兩只相同的磁電式演示電表用導(dǎo)線連接起來(lái)，然后抽去刻度面板，用手指迅速輕撥其中一只表的指針，同時(shí)觀察另一只電表的指針，圖10甲中與事實(shí)相符的是________(選填“a”和“b”). 圖10 (2)該同學(xué)將電流表、線圈A和B、蓄電池、開(kāi)關(guān)用導(dǎo)線連接成如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)電路，當(dāng)她在閉合、斷開(kāi)開(kāi)關(guān)的瞬間，電流表的指針都沒(méi)有偏轉(zhuǎn)，其原因____________. A.電流表正負(fù)極接反了 B.電流表接錯(cuò)了，應(yīng)該接在蓄電池上 C.蓄電池的正負(fù)極接反了 D.開(kāi)關(guān)接錯(cuò)了，應(yīng)該接在B線圈上 答案　(1)b　(2)D 解析　(1)由于兩磁電式演示電表電流方向相同，而其中一個(gè)是發(fā)電，用右手定則判斷，另一個(gè)是受安培力而轉(zhuǎn)動(dòng)，用左手定則判定，兩者指針偏轉(zhuǎn)方向相反，故填b.(2)由于A線圈回路沒(méi)有電源，所以不會(huì)發(fā)生電磁感應(yīng). 實(shí)驗(yàn)15：探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系 一、實(shí)驗(yàn)原理 原線圈通過(guò)電流時(shí)，鐵芯中產(chǎn)生磁場(chǎng)，由于交變電流的大小和方向都在不斷變化，鐵芯中的磁場(chǎng)也在不斷的變化，變化的磁場(chǎng)在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，副線圈中就存在輸出電壓.本實(shí)驗(yàn)通過(guò)改變?cè)?、副線圈匝數(shù)，探究原、副線圈的電壓與匝數(shù)的關(guān)系. 二、實(shí)驗(yàn)器材 兩只多用電表(或兩只交直流數(shù)字電壓表)、學(xué)生電源(低壓交流電源)、開(kāi)關(guān)、可拆變壓器、導(dǎo)線若干. 三、實(shí)驗(yàn)過(guò)程 1.按如圖11所示連接好電路圖，將兩個(gè)多用電表調(diào)到交流電壓擋，并記錄兩個(gè)線圈的匝數(shù). 圖11 2.打開(kāi)學(xué)生電源，讀出電壓值，并記錄在表格中. 3.保持匝數(shù)不變多次改變輸入電壓，記錄下每次的兩個(gè)電壓值. 4.保持電壓、原線圈的匝數(shù)不變，多次改變副線圈的匝數(shù)，記錄下每次的副線圈匝數(shù)和對(duì)應(yīng)的電壓值. 5.數(shù)據(jù)記錄與處理 次序 n1(匝) n2(匝) n1∶n2 U1(V) U2(V) U1∶U2 1 2 3 4 四、注意事項(xiàng) 1.在改變學(xué)生電源電壓、線圈匝數(shù)前均要先斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，再進(jìn)行操作. 2.為了人身安全學(xué)生電源的電壓不能超過(guò)12 V，不能用手接觸裸露的導(dǎo)線和接線柱. 3.為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測(cè)電壓時(shí)，先用最大量程擋試測(cè)，大致確定被測(cè)電壓后再選用適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測(cè)量. 例3　(xx浙江4月選考21(1))為完成“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，必須要選用的是________. A.有閉合鐵芯的原、副線圈 B.無(wú)鐵芯的原、副線圈 C.交流電源 D.直流電源 E.多用電表(交流電壓擋) F.多用電表(交流電流擋) 用匝數(shù)na＝60匝和nb＝120匝的變壓器，實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)如下表 Ua/V 1.80 2.80 3.80 4.90 Ub/V 4.00 6.01 8.02 9.98 根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)可判斷連接電源的線圈是__________(選填na或nb) 答案　ACE　nb 解析　為了完成變壓器的探究，需要使用交流電源變壓，故選用多用電表的交流電壓擋.為了讓變壓效果明顯需要含有閉合鐵芯的原、副線圈.由于有漏磁，所以副線圈測(cè)量電壓應(yīng)該小于理論變壓值，即nb為輸入端，na為輸出端. 變式5　(xx浙江10月選考21(2))如圖12所示，在用可拆變壓器“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是________(填字母). 圖12 A.用可拆變壓器，能方便地從不同接線柱上選取不同匝數(shù)的線圈 B.測(cè)量原、副線圈的電壓，可用“測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”實(shí)驗(yàn)中的直流電壓表 C.原線圈接0、8接線柱，副線圈接0、4接線柱，副線圈電壓大于原線圈電壓 D.為便于探究，先保持原線圈匝數(shù)和電壓不變，改變副線圈的匝數(shù)，研究其對(duì)副線圈電壓的影響 答案　AD 變式6　在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，操作步驟如下： ①將兩個(gè)線圈套到可拆變壓器的鐵芯上； ②閉合電源開(kāi)關(guān)，用多用電表的交流電壓擋分別測(cè)量原線圈和副線圈兩端的電壓； ③將匝數(shù)較多的一組線圈接到學(xué)生電源的交流電源輸出端上，另一個(gè)作為副線圈，接上小燈泡； ④將原線圈與副線圈對(duì)調(diào)，重復(fù)以上步驟. (1)以上操作的合理順序是________(只填步驟前數(shù)字序號(hào))； (2)如圖13所示，在實(shí)驗(yàn)中，兩線圈的匝數(shù)n1＝1 600，n2＝400，當(dāng)將n1做原線圈時(shí)，U1＝16 V，副線圈兩端電壓U2＝4 V；原線圈與副線圈對(duì)調(diào)后，當(dāng)U1′＝8 V時(shí)，U2′＝32 V，那么可初步確定，變壓器兩個(gè)線圈的電壓U1、U2與線圈匝數(shù)n1、n2的關(guān)系是________. 圖13 答案　(1)①③②④　(2) ＝ 解析　(1)在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，首先將兩個(gè)線圈套到可拆變壓器的鐵芯上；再將匝數(shù)較多的一組線圈接到學(xué)生電源的交流電源輸出端上，另一個(gè)作為副線圈，接上小燈泡；閉合電源開(kāi)關(guān)，用多用電表的交流電壓擋分別測(cè)量原線圈和副線圈兩端的電壓；最后將原線圈與副線圈對(duì)調(diào)，重復(fù)以上步驟.故合理的順序是①③②④. (2) 兩線圈的匝數(shù)n1＝1 600，n2＝400，當(dāng)將n1做原線圈時(shí)，U1＝16 V，副線圈兩端電壓U2＝4 V；當(dāng)原線圈與副線圈對(duì)調(diào)后，U1′＝8 V時(shí)，U2′＝32 V，此時(shí)U2′為原線圈的電壓，而U1′為副線圈的電壓；由以上數(shù)據(jù)可得： ＝. 實(shí)驗(yàn)16：探究單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系 一、實(shí)驗(yàn)原理 單擺在偏角θ<5時(shí)，擺球的運(yùn)動(dòng)可看做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，用累積法測(cè)出n次全振動(dòng)的時(shí)間t，則算得T＝，同時(shí)量得擺線長(zhǎng)l′和小球直徑d，則單擺的擺長(zhǎng)l＝l′＋，然后用圖象法尋找周期T與擺長(zhǎng)l的定量關(guān)系. 二、實(shí)驗(yàn)裝置圖及器材 圖14 帶有鐵夾的鐵架臺(tái)、中心有小孔的金屬小球，不易伸長(zhǎng)的細(xì)線(約1米)、停表、毫米刻度尺和游標(biāo)卡尺. 三、實(shí)驗(yàn)步驟 1.讓細(xì)線的一端穿過(guò)金屬小球的小孔，然后打一個(gè)比小孔大一些的線結(jié)，做成單擺. 2.把細(xì)線的上端用鐵夾固定在鐵架臺(tái)上，把鐵架臺(tái)放在實(shí)驗(yàn)桌邊，使鐵夾伸到桌面以外，讓擺球自然下垂，在單擺平衡位置處作上標(biāo)記，如圖14所示. 3.用毫米刻度尺量出擺線長(zhǎng)度l′，用游標(biāo)卡尺測(cè)出擺球的直徑，即得出金屬小球半徑r，計(jì)算出擺長(zhǎng)l＝l′＋r. 4.把單擺從平衡位置處拉開(kāi)一個(gè)很小的角度(不超過(guò)5)，然后放開(kāi)金屬小球，讓金屬小球擺動(dòng)，待擺動(dòng)平穩(wěn)后測(cè)出單擺完成30～50次全振動(dòng)所用的時(shí)間t，計(jì)算出金屬小球完成一次全振動(dòng)所用時(shí)間，這個(gè)時(shí)間就是單擺的振動(dòng)周期，即T＝(N為全振動(dòng)的次數(shù))，反復(fù)測(cè)3次，再計(jì)算出周期的平均值＝. 5.根據(jù)單擺振動(dòng)周期公式T＝2π計(jì)算重力加速度g＝. 6.改變擺長(zhǎng)，重做幾次實(shí)驗(yàn)，計(jì)算出每次實(shí)驗(yàn)的重力加速度值，求出它們的平均值，該平均值即為測(cè)得的重力加速度值. 7.將測(cè)得的重力加速度值與當(dāng)?shù)刂亓铀俣戎迪啾容^，分析產(chǎn)生誤差的可能原因. 四、數(shù)據(jù)處理 處理數(shù)據(jù)有兩種方法： 1.公式法：測(cè)出30次或50次全振動(dòng)的時(shí)間t，利用T＝求出周期；不改變擺長(zhǎng)，反復(fù)測(cè)量三次，算出三次測(cè)得的周期的平均值，然后代入公式g＝求重力加速度. 2.圖象法： 圖15 由單擺周期公式不難推出：l＝T2，因此，分別測(cè)出一系列擺長(zhǎng)l對(duì)應(yīng)的周期T，作l－T2圖象，圖象應(yīng)是一條通過(guò)原點(diǎn)的直線，如圖15所示，求出圖線的斜率k＝，即可利用g＝4π2k求得重力加速度值. 五、注意事項(xiàng) 1.選擇材料時(shí)擺線應(yīng)選擇細(xì)而不易伸長(zhǎng)的線，比如用單根尼龍線、胡琴絲弦或蠟線等，長(zhǎng)度一般不應(yīng)短于1 m.小球應(yīng)選用密度較大的金屬球，直徑應(yīng)較小，最好不超過(guò)2 cm. 2.單擺懸線的上端不可隨意卷在鐵夾的桿上，應(yīng)夾緊在鐵夾中，以免擺動(dòng)時(shí)發(fā)生擺線下滑、擺長(zhǎng)改變的現(xiàn)象. 3.擺動(dòng)時(shí)控制擺線偏離豎直方向不超過(guò)5. 4.擺動(dòng)時(shí)，要使之保持在同一個(gè)運(yùn)動(dòng)平面內(nèi)，不要形成圓錐擺. 5.計(jì)算單擺的振動(dòng)次數(shù)時(shí)，應(yīng)以擺球通過(guò)平衡位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，以擺球從同一方向通過(guò)平衡位置時(shí)進(jìn)行讀數(shù)，且在數(shù)“零”的同時(shí)按下停表，開(kāi)始計(jì)時(shí)計(jì)數(shù). 例4　(1)在“探究單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，小鑫同學(xué)用如圖16甲、乙所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，兩圖是從不同角度對(duì)該裝置拍攝所得的效果圖，甲圖為擺球靜止在平衡位置的情景，乙圖為擺球振動(dòng)過(guò)程中某一時(shí)刻的情景.請(qǐng)指出該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)裝置或?qū)嶒?yàn)操作中不當(dāng)之處：______________________(寫(xiě)出一點(diǎn)即可). 圖16 (2)在該實(shí)驗(yàn)中，正確測(cè)得單擺的擺線長(zhǎng)為L(zhǎng)，振動(dòng)的周期為T(mén)，擺球直徑為d，可由g＝________計(jì)算出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎? (3)在下列所給的器材中，選出本實(shí)驗(yàn)不需要的器材(填寫(xiě)器材前的編號(hào)即可)________. A.帶夾子的鐵架臺(tái)　　　 B.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 C.帶小孔的實(shí)心鐵球 D.停表 E.長(zhǎng)約1 m的細(xì)線 F.規(guī)格完全相同的橡皮條 G.帶毫米刻度的米尺 H.天平 答案　(1)擺線繞在鐵桿上導(dǎo)致懸掛不固定、擺角太大、擺線太短(寫(xiě)出一點(diǎn)即可) (2)　(3)BFH 解析　(1)由題圖知，題中實(shí)驗(yàn)操作時(shí)擺線繞在鐵桿上導(dǎo)致懸掛不固定，且擺角太大、擺線太短；(2)由單擺的周期公式T＝2π知，g＝；(3)本實(shí)驗(yàn)利用停表測(cè)時(shí)間，不需要打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；擺線為長(zhǎng)約1 m的不可伸長(zhǎng)的細(xì)線，不能使用橡皮條；不需要天平測(cè)質(zhì)量.故不需要的器材為BFH. 變式7　(xx浙江10月選考21)在“探究單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量單擺的周期時(shí)，圖17中________(選填“甲”“乙”或“丙”)作為計(jì)時(shí)開(kāi)始與終止的位置更好些. 圖17 答案　乙 解析　單擺周期的開(kāi)始和終止計(jì)時(shí)位置，一般選取擺球經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)記錄，所以選擇圖乙. 變式8　某實(shí)驗(yàn)小組在“探究單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中： (1)用游標(biāo)卡尺測(cè)定擺球的直徑，測(cè)量結(jié)果如圖18所示，則該擺球的直徑為_(kāi)_______cm. 圖18 (2)小組成員在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有如下說(shuō)法，其中正確的是________(填選項(xiàng)前的字母). A.把單擺從平衡位置拉開(kāi)30的擺角，并在釋放擺球的同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí) B.測(cè)量擺球通過(guò)最低點(diǎn)100次的時(shí)間t，則單擺周期為 C.用懸線的長(zhǎng)度加擺球的直徑作為擺長(zhǎng)，代入單擺周期公式計(jì)算得到的重力加速度值偏大 D.選擇密度較小、直徑較大的擺球 答案　(1)0.97　(2)C 解析　(1)主尺刻度加游標(biāo)尺刻度的總和等于最后讀數(shù)，0.9 cm＋7 mm＝0.97 cm.(2)單擺在擺角較小時(shí)才能看做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其周期公式才成立，為減小計(jì)時(shí)誤差，應(yīng)從擺球速度最大的最低點(diǎn)瞬間計(jì)時(shí)，A錯(cuò)；通過(guò)最低點(diǎn)100次的過(guò)程中，經(jīng)過(guò)的時(shí)間是50個(gè)周期，B錯(cuò)；應(yīng)選用密度較大、直徑較小的球以減小空氣阻力的影響，D錯(cuò)；擺長(zhǎng)等于懸線的長(zhǎng)度加擺球的半徑，由單擺周期公式T＝2π可知，若擺長(zhǎng)記錄值偏大，則測(cè)定的重力加速度也偏大，C正確. 實(shí)驗(yàn)17：測(cè)定玻璃的折射率 一、實(shí)驗(yàn)原理 用插針?lè)ù_定光路，找出跟入射光線相對(duì)應(yīng)的折射光線；用量角器測(cè)出入射角θ1和折射角θ2；根據(jù)折射定律計(jì)算出玻璃的折射率n＝. 二、實(shí)驗(yàn)器材 兩面平行的玻璃磚、白紙、木板、大頭針、量角器、刻度尺、鉛筆、圖釘. 三、實(shí)驗(yàn)步驟 圖19 1.將白紙用圖釘釘在木板上. 2.如圖19所示，在白紙上畫(huà)出一條直線aa′作為界面(線)，過(guò)aa′上的一點(diǎn)O畫(huà)出界面的法線NN′，并畫(huà)一條線段AO作為入射光線. 3.把長(zhǎng)方形玻璃磚放在白紙上，使它的長(zhǎng)邊跟aa′對(duì)齊，畫(huà)出玻璃磚的另一邊bb′. 4.在直線AO上豎直插上兩枚大頭針P1、P2，透過(guò)玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線方向，直到P2擋住P1的像.再在觀察的這一側(cè)插兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P3及P1、P2的像，記下P3、P4的位置. 5.移去大頭針和玻璃磚，過(guò)P3、P4所在處作直線O′B，與bb′交于O′，直線O′B就代表了沿AO方向入射的光線通過(guò)玻璃磚后的傳播方向. 6.連接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，從三角函數(shù)表中查出它們的正弦值，把這些數(shù)據(jù)記錄在自己設(shè)計(jì)的表格中. 7.用上述方法分別求出入射角分別為30、45、60時(shí)的折射角，查出它們的正弦值，填入表格中. 8.算出不同入射角時(shí)的比值，最后求出在幾次實(shí)驗(yàn)中所測(cè)的平均值，即為玻璃磚折射率的測(cè)量值. 四、數(shù)據(jù)處理 此實(shí)驗(yàn)是通過(guò)測(cè)量入射角和折射角，然后查數(shù)學(xué)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.除運(yùn)用此方法之外，還有以下處理數(shù)據(jù)的方法： 1.在找到入射光線和折射光線以后，以入射點(diǎn)O為圓心，以任意長(zhǎng)為半徑畫(huà)圓，分別與AO交于C點(diǎn)，與OO′(或OO′的延長(zhǎng)線)交于D點(diǎn)，過(guò)C、D兩點(diǎn)分別向NN′作垂線，交NN′于C′、D′點(diǎn)，用刻度尺量出CC′和DD′的長(zhǎng)，如圖20所示. 圖20 由于sin θ1＝，sin θ2＝，而CO＝DO，所以折射率n＝.重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)，求得各次折射率計(jì)算值，然后求其平均值即為玻璃磚折射率的測(cè)量值. 2.根據(jù)折射定律可得n＝，因此有sin θ2＝.在多次改變?nèi)肷浣恰y(cè)量相對(duì)應(yīng)的入射角和折射角正弦值基礎(chǔ)上，以sin θ1值為橫坐標(biāo)、以sin θ2值為縱坐標(biāo)，建立直角坐標(biāo)系，如圖21所示.描數(shù)據(jù)點(diǎn)，過(guò)數(shù)據(jù)點(diǎn)連線得一條過(guò)原點(diǎn)的直線.求解圖線斜率，設(shè)斜率為k，則k＝，故玻璃磚折射率n＝. 圖21 五、注意事項(xiàng) 1.玻璃磚要厚，用手拿玻璃磚時(shí)，只能接觸玻璃磚毛面或棱，嚴(yán)禁用玻璃磚當(dāng)尺子畫(huà)界面. 2.入射角應(yīng)在30到60之間. 3.大頭針要豎直插在白紙上，且玻璃磚每一側(cè)兩枚大頭針P1與P2間、P3與P4間的距離應(yīng)盡量大一些，以減小確定光路方向時(shí)造成的誤差. 4.玻璃磚的折射光線要畫(huà)準(zhǔn). 5.由于要多次改變?nèi)肷浣侵貜?fù)實(shí)驗(yàn)，所以入射光線與出射光線要一一對(duì)應(yīng)編號(hào)以免混亂. 例5　在“測(cè)定玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)經(jīng)正確操作插好了4枚大頭針，如圖22甲所示. 圖22 (1)在圖乙中畫(huà)出完整的光路圖. (2)對(duì)你畫(huà)出的光路圖進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算，求得該玻璃磚的折射率n＝_____(保留三位有效數(shù)字). (3)為了觀測(cè)光在玻璃磚不同表面的折射現(xiàn)象，某同學(xué)做了兩次實(shí)驗(yàn)，經(jīng)正確操作插好了8枚大頭針，如圖23所示.圖中P1和P2是同一入射光線上的2枚大頭針，其對(duì)應(yīng)出射光線上的2枚大頭針是P3和________(選填“A”或“B”). 圖23 答案　(1)見(jiàn)解析圖 (2)1.52(說(shuō)明：0.03范圍內(nèi)都可) (3)A 解析　(1)分別連接玻璃磚兩側(cè)的大頭針?biāo)诘狞c(diǎn)并延長(zhǎng)，與玻璃磚兩平行邊分別相交，標(biāo)出傳播方向，然后連接玻璃磚邊界的兩交點(diǎn)，即為光線在玻璃磚中的傳播方向.光路圖如圖所示. (2)設(shè)方格紙上正方形的邊長(zhǎng)為1，光線的入射角為θ1，折射角為θ2， 則sin θ1＝≈0.793， sin θ2＝≈0.521， 所以該玻璃磚的折射率n＝＝≈1.52. (3)由題圖可知，光線P1P2入射到玻璃磚上時(shí)，相當(dāng)于光線射到了一個(gè)三棱鏡上，因此出射光線將向底邊偏折，所以出射光線過(guò)P3和A. 變式9　(xx湖州市期末考試)(1)在“測(cè)定玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)中，小朱同學(xué)在實(shí)驗(yàn)桌上看到方木板上有一張白紙，白紙上有如圖24甲所示的實(shí)驗(yàn)器材，他認(rèn)為缺少一種器材，請(qǐng)你寫(xiě)出所缺器材的名稱(chēng)：________.老師將器材配齊后，他進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，圖乙是他在操作過(guò)程中的一個(gè)狀態(tài)，請(qǐng)你指出第四枚大頭針應(yīng)在圖乙中的位置________(選填“A”“B”或“C”). 圖24 (2)小紅利用方格坐標(biāo)紙測(cè)定玻璃的折射率，如圖25所示，AO是畫(huà)在紙上的直線，她在直線AO適當(dāng)位置豎直插上P1、P2兩枚大頭針，放上半圓形玻璃磚(圖中粗黑線所示)，然后插上P3、P4兩枚大頭針，以確定折射光線.其中她確定P3大頭針位置的方法應(yīng)當(dāng)是：________________________.操作完成后，她用圓規(guī)作了一個(gè)以O(shè)為圓心，半徑與玻璃磚半徑相同的半圓(如圖中虛線所示 )，則她測(cè)出玻璃的折射率n＝________. 圖25 答案　(1)刻度尺　B (2)透過(guò)玻璃磚看，P3大頭針擋住P1、P2兩枚大頭針的像　1.5 解析　(1)本實(shí)驗(yàn)需要用刻度尺測(cè)量相應(yīng)長(zhǎng)度以計(jì)算入射角、折射角的正弦值，通過(guò)平行介質(zhì)的入射光線和折射光線是平行的，所以第四枚大頭針的位置應(yīng)該在B處.(2)正確的操作是透過(guò)玻璃磚看，P3大頭針擋住P1、P2兩枚大頭針的像.設(shè)入射光線與圓的交點(diǎn)為C，出射光線與圓的交點(diǎn)為D，過(guò)C、D分別作豎直對(duì)稱(chēng)軸的垂線，交點(diǎn)分別為M、N，則n＝＝1.5. 變式10　(xx臺(tái)州中學(xué)高二統(tǒng)練)同學(xué)們用兩面平行的玻璃磚做“測(cè)玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn). (1)甲同學(xué)由于沒(méi)有量角器，他在完成了光路圖以后，以O(shè)點(diǎn)為圓心，10.00 cm長(zhǎng)為半徑畫(huà)圓，分別交線段OA于A點(diǎn)，交OO′連線延長(zhǎng)線于C點(diǎn).過(guò)A點(diǎn)作法線NN′的垂線AB交NN′于B點(diǎn)，過(guò)C點(diǎn)作法線NN′的垂線CD交NN′于D點(diǎn)，如圖26所示，用刻度尺量得OB＝8.00 cm，CD＝4.00 cm.由此可得出玻璃的折射率n＝________. 圖26 (2)乙同學(xué)在畫(huà)界面時(shí)，不小心將兩界面ab和cd間距畫(huà)得比玻璃磚寬度大些，下界面與實(shí)際相同，如圖27所示，若其他操作無(wú)誤，則他測(cè)得的折射率比真實(shí)值________(選填“偏大”“偏小”或“不變”). 圖27 答案　(1)1.5　(2)偏小 解析　(1)題圖中P1P2作為入射光線，OO′是折射光線，設(shè)光線在玻璃磚上表面的入射角為i，折射角為r，則由幾何知識(shí)得sin r＝，sin i＝，又AO＝OC，則折射率n＝＝＝1.5. (2)入射角沒(méi)有變化，折射角的測(cè)量值偏大，則由n＝，得折射率測(cè)得值偏小. 實(shí)驗(yàn)18：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng) 一、實(shí)驗(yàn)原理 單色光通過(guò)單縫后，經(jīng)雙縫產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣，圖樣中相鄰兩條亮(暗)條紋間距Δx與雙縫間距d、雙縫到屏的距離l、單色光波長(zhǎng)λ之間滿足λ＝Δx. 圖28 雙縫間的距離d是已知的，雙縫到屏的距離l可以用米尺測(cè)出，相鄰兩條亮(暗)條紋間的距離Δx用測(cè)量頭(如圖28甲)測(cè)出.測(cè)量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成.轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，分劃板會(huì)左右移動(dòng).測(cè)量時(shí)，應(yīng)使分劃板中心刻線對(duì)齊某條紋的中心(如圖乙所示)，記下此時(shí)手輪上的示數(shù).轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭，使分劃板中心刻線對(duì)齊另一條紋的中心，記下此時(shí)手輪上的示數(shù).兩次讀數(shù)之差就表示這兩條條紋間的距離. 二、實(shí)驗(yàn)器材 雙縫干涉儀(由光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測(cè)量頭組成)、學(xué)生電源、導(dǎo)線、米尺. 三、實(shí)驗(yàn)步驟 1.取下遮光筒左側(cè)的元件，調(diào)節(jié)光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮. 2.按合理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.用米尺測(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. 四、注意事項(xiàng) 1.單縫和雙縫應(yīng)相互平行，其中心位于遮光筒的軸線上，雙縫到屏的距離應(yīng)相等. 2.測(cè)雙縫到屏的距離l可用米尺測(cè)多次，取平均值. 3.測(cè)條紋間距Δx時(shí)，用測(cè)量頭測(cè)出n條亮(暗)條紋間的距離a，求出相鄰的兩條亮(暗)條紋間的距離Δx＝. 例6　(xx浙江4月選考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29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29 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)；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11　(xx諸暨市期末考試)在“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖30所示. 圖30 (1)圖中P位置放的是單縫還是雙縫？________(選填“單縫”或“雙縫”). (2)經(jīng)過(guò)一系列的調(diào)試，得到了亮度較好，但不夠清晰的干涉圖樣.為了得到更加清晰的干涉圖樣，應(yīng)該________(選填“左右”或“上下”)調(diào)節(jié)撥桿. 答案　(1)單縫　(2)左右 解析　(1)根據(jù)雙縫干涉的條件，需要通過(guò)單縫獲得相干光源，所以P處為單縫；(2)為了產(chǎn)生清晰的雙縫干涉條紋，撥桿左右調(diào)節(jié)，直到雙縫與單縫平行. 變式12　在觀察光的雙縫干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中： (1)將激光束照在如圖31乙所示的雙縫上，在光屏上觀察到的現(xiàn)象是圖甲中的________. 圖31 (2)換用間隙更小的雙縫，保持雙縫到光屏的距離不變，在光屏上觀察到的條紋寬度將________；保持雙縫間隙不變，減小光屏到雙縫的距離，在光屏上觀察到的條紋寬度將________(以上均選填“變寬”“變窄”或“不變”). 答案　(1)A　(2)變寬　變窄 解析　(1)雙縫干涉圖樣是平行且等寬的明暗相間的條紋，A圖正確； (2)根據(jù)Δx＝λ知，雙縫間的距離d減小時(shí)，條紋間距變寬，當(dāng)雙縫到屏的距離l減小時(shí)，條紋間距變窄. 變式13　(xx湖州三縣期中考試)在“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中： 圖32 (1)在如圖32甲所示的光具座上，將白光光源放于光具座位置A，紅色濾光片放于光具座位置B，位置C應(yīng)放光學(xué)元件________(選填“單縫片”或“雙縫片”). (2)用某種單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，已知雙縫間距為d，雙縫到毛玻璃屏間距離為l，實(shí)驗(yàn)時(shí)先移動(dòng)測(cè)量頭上的手輪，把分劃板中心刻線對(duì)準(zhǔn)靠近最左邊的一條亮條紋(如圖乙所示)，并記下手輪的讀數(shù)x1，然后轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，把分劃線向右邊移動(dòng)，直到對(duì)準(zhǔn)第7條亮條紋并記下手輪讀數(shù)x7，請(qǐng)用以上測(cè)量的符號(hào)表示出該單色光波長(zhǎng)的表達(dá)式________. 答案　(1)單縫片　(2) 解析　(1)A、B、C、D處依次是：光源、濾光片、單縫片、雙縫片，因此位置C處應(yīng)該放單縫片.(2)由題意可知Δx＝，又由Δx＝λ可得λ＝. 實(shí)驗(yàn)19：探究碰撞中的不變量 用實(shí)驗(yàn)法探究碰撞中的不變量，要測(cè)量物體的質(zhì)量和碰撞前后的速度.可以用很多的實(shí)驗(yàn)方案來(lái)探究. 實(shí)驗(yàn)方案一： 圖33 如圖33，光滑的水平木板上，一輛小車(chē)A拖著一條紙帶勻速運(yùn)動(dòng)，碰上了靜止在前方的小車(chē)B，碰后兩車(chē)一起向右勻速運(yùn)動(dòng). 為了減少摩擦力的影響，我們的做法是將木板一端墊高，其實(shí)也可以使用氣墊導(dǎo)軌. 探究需要確定質(zhì)量和速度，用天平測(cè)質(zhì)量.中心任務(wù)是要得出速度，如圖34是一條實(shí)驗(yàn)室打出的紙帶：紙帶的左端代表A車(chē)碰前的運(yùn)動(dòng). 圖34 實(shí)驗(yàn)方案二： 圖35 如圖35，數(shù)字計(jì)時(shí)器上可以得到遮光板通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間t，如果要計(jì)算勻速運(yùn)動(dòng)的速度，還需知道遮光板寬度d，這樣速度v＝. 在勻速運(yùn)動(dòng)中，遮光板寬一點(diǎn)或窄一點(diǎn)，對(duì)物體速度的計(jì)算不會(huì)有影響.在變速運(yùn)動(dòng)中，選取的遮光板要窄一點(diǎn). 實(shí)驗(yàn)方案三： 如圖36所示，通過(guò)小球擺起的角度可以知道碰撞的速度. 圖36 上述看到的三個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，區(qū)別在于測(cè)速度的方法不同. 實(shí)驗(yàn)方案四：如圖37所示，先用重垂線確定O點(diǎn).讓兩個(gè)球碰撞(入射小球的質(zhì)量m1大于被撞小球的質(zhì)量m2)，兩球碰撞前后速度用平拋運(yùn)動(dòng)測(cè)量，因下落時(shí)間相同，可以用水平位移替代速度.多次實(shí)驗(yàn)，小球落點(diǎn)如圖38所示. 圖37 圖38 小球落點(diǎn)有很多，畫(huà)圓，圓心表示平均落點(diǎn)位置. 量出水平距離OP、OM、ON，則碰撞中的不變量可表示為：m1OP＝m1OM＋m2ON. 例7　(xx諸暨中學(xué)期中考試)某同學(xué)用如圖39所示裝置探究A、B兩球在碰撞中動(dòng)量是否守恒.該同學(xué)利用平拋運(yùn)動(dòng)測(cè)量?jī)汕蚺鲎睬昂蟮乃俣?，?shí)驗(yàn)裝置和具體做法如下，圖中PQ是斜槽，QR為水平槽.實(shí)驗(yàn)時(shí)先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開(kāi)始滑下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡.重復(fù)上述操作10次，得到10個(gè)落點(diǎn)痕跡.再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置G由靜止開(kāi)始滑下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡.重復(fù)這種操作10次，并畫(huà)出實(shí)驗(yàn)中A、B兩小球落點(diǎn)的平均位置，圖中F、E點(diǎn)是A碰B球前后A球的平均落點(diǎn)，J是B球的平均落點(diǎn)，O點(diǎn)是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點(diǎn).其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的豎直平面，米尺的零點(diǎn)與O點(diǎn)對(duì)齊. 圖39 (1)現(xiàn)有下列器材，為完成本實(shí)驗(yàn)，哪些是必需的？請(qǐng)將這些器材前面的字母填在橫線上________. A.停表 B.刻度尺 C.天平 D.圓規(guī) (2)在以下選項(xiàng)中，哪些是本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的測(cè)量________. A.水平槽上未放B球時(shí)，測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離OF B.A球與B球碰撞后，測(cè)量A球、B球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離OE、OJ C.A球和B球在空中飛行的時(shí)間 D.測(cè)量G點(diǎn)相對(duì)于水平槽面的高度 (3)如果碰撞中動(dòng)量守恒，根據(jù)圖中各點(diǎn)間的距離，則下列式子正確的是(　　) A.mA＋mA＝mB B.mA＝mA－mB C.mA＝mA＋mB D.mA＝mA＋mB 答案　(1)BCD　(2)AB　(3)C 解析　(1)要驗(yàn)證動(dòng)量守恒，就需要知道碰撞前后的動(dòng)量，所以要測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的質(zhì)量及碰撞前后小球的速度，碰撞前后小球都做平拋運(yùn)動(dòng)，速度可以用水平位移代替，所以需要測(cè)量的物理量為：小球A、B的質(zhì)量mA、mB，記錄紙上O點(diǎn)到E、F、J各點(diǎn)的距離，故必需的器材為刻度尺、天平、圓規(guī)(確定落點(diǎn))，選項(xiàng)B、C、D正確.(2)由(1)分析知，選項(xiàng)A、B正確.(3)F為碰前入射小球落點(diǎn)的位置，E為碰后入射小球的位置，J為碰后被碰小球的位置，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mAv1＝mAv2＋mBv3，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mA＝mA＋mB，選項(xiàng)C正確. 變式14　(xx紹興第一中學(xué)期末)某物理興趣小組的同學(xué)，在利用氣墊導(dǎo)軌“探究碰撞中的不變量”實(shí)驗(yàn)中，測(cè)得左側(cè)滑塊質(zhì)量m1＝150 g，右側(cè)滑塊質(zhì)量m2＝121 g，擋光片寬度為2.00 cm，兩滑塊之間有一壓縮的彈簧片，并用細(xì)線連在一起，如圖40所示.開(kāi)始時(shí)兩滑塊都靜止，燒斷細(xì)線后，兩滑塊分別向左、向右方向運(yùn)動(dòng).擋光片通過(guò)左、右光電門(mén)(圖中未畫(huà)出)的時(shí)間分別為Δt1＝0.20 s，Δt2＝0.16 s.取向右為正方向，則燒斷細(xì)線前系統(tǒng)的總動(dòng)量為_(kāi)_______ kgm/s，燒斷細(xì)線后系統(tǒng)的總動(dòng)量為_(kāi)_______ kgm/s. 圖40 答案　0　1.2510－4 解析　燒斷細(xì)線前系統(tǒng)靜止，總動(dòng)量為0 kgm/s；燒斷細(xì)線后，左邊滑塊的動(dòng)量： p1＝m1＝15010－3 kgm/s＝1.510－2 kgm/s， 右邊滑塊的動(dòng)量： p2＝m2＝12110－3 kgm/s＝1.512 510－2 kgm/s，兩滑塊動(dòng)量方向相反，燒斷細(xì)線后系統(tǒng)的總動(dòng)量為：p＝p2－p1＝1.2510－4 kgm/s，方向與右邊的滑塊動(dòng)量方向相同. 變式15　(1)用20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量鋼球的直徑，示數(shù)如圖41所示，則鋼球直徑為_(kāi)_______ mm. 圖41 (2)某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究碰撞中不變量的實(shí)驗(yàn)：在小車(chē)A的前端粘有橡皮泥，推動(dòng)小車(chē)A使之做勻速運(yùn)動(dòng)，然后與原來(lái)靜止在前方的小車(chē)B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運(yùn)動(dòng)，他設(shè)計(jì)的具體裝置如圖42所示，在小車(chē)A后連著紙帶，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為50 Hz，長(zhǎng)木板下墊著小木片用以平衡摩擦力.若已得到打點(diǎn)紙帶如圖43所示，并將測(cè)得的各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離標(biāo)在圖上，A點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)起始的第一點(diǎn)，則應(yīng)選______段來(lái)計(jì)算A的碰前速度，應(yīng)選______段來(lái)計(jì)算A和B碰后的共同速度v(以上兩格選填“AB”“BC”“CD”或“DE”).已測(cè)得小車(chē)A的質(zhì)量mA＝0.40 kg，小車(chē)B的質(zhì)量mB＝0.20 kg，由以上測(cè)量結(jié)果可得：碰后(mA＋mB)v＝______ kgm/s. (保留三位有效數(shù)字) 圖42 圖43 答案　(1)12.25　(2)BC　DE　0.417 解析　(1)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為主尺讀數(shù)加游標(biāo)尺讀數(shù)，主尺讀數(shù)為12 mm，游標(biāo)尺讀數(shù)為50.05 mm＝0.25 mm，即鋼球直徑為12.25 mm.(2)小車(chē)碰撞前做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則題圖的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間應(yīng)是等距離的，所以應(yīng)該在BC段確定小車(chē)A的碰前速度；碰撞后小車(chē)A、B共同做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以應(yīng)該在DE段求碰后共同速度.碰后的總動(dòng)量p＝(mA＋mB)v＝0.6 kgm/s＝0.417 kgm/s. 1.(xx寧波市十校聯(lián)考)如圖1所示為“探究電磁感應(yīng)產(chǎn)生條件”的實(shí)驗(yàn)電路之一，圖中還有①、②兩條導(dǎo)線沒(méi)有接好，為了能順利完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)線①應(yīng)接在________(選填“a”或“b”)，再接好導(dǎo)線②.在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，開(kāi)關(guān)閉合瞬間，電流計(jì)指針向右偏.現(xiàn)保持開(kāi)關(guān)閉合，滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭P迅速向右滑動(dòng)時(shí)，電流計(jì)指針應(yīng)向________偏(選填“左”或“右”). 圖1 答案　a　左 解析　電源、開(kāi)關(guān)、滑動(dòng)變阻器與線圈A構(gòu)成閉合回路，導(dǎo)線①應(yīng)該連接a；開(kāi)關(guān)閉合后，電流變大，電流計(jì)指針向右偏，滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭P迅速向右滑動(dòng)，滑動(dòng)變阻器接入電路阻值變大，電流變小，電流計(jì)指針向左偏. 2.某同學(xué)在“探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件”實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)了如圖2所示的裝置.線圈A通過(guò)電流表甲、高阻值的電阻R′、滑動(dòng)變阻器R和開(kāi)關(guān)S連接到電源上，線圈B的兩端接到另一個(gè)電流表乙上，兩個(gè)電流表完全相同，零刻度居中.閉合開(kāi)關(guān)后，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑片P不動(dòng)時(shí)，甲、乙兩個(gè)電流表指針的位置如圖所示. 圖2 (1)當(dāng)滑片P較快地向左滑動(dòng)時(shí)，電流表甲的指針偏轉(zhuǎn)情況是________，電流表乙的指針偏轉(zhuǎn)情況是______.(選填“向左偏”“向右偏”或“不偏轉(zhuǎn)”) (2)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，待電路穩(wěn)定后后再迅速閉合開(kāi)關(guān)，電流表乙的指針偏轉(zhuǎn)情況是________.(選填“向左偏”“向右偏”或“不偏轉(zhuǎn)”) (3)從上述實(shí)驗(yàn)可以初步得出結(jié)論：_____________________________________________ ________________________________________________________________________. 答案　(1)向右偏　向左偏　(2)向左偏　(3)穿過(guò)閉合回路的磁通量變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化 解析　由題圖可知，電流由哪一接線柱流出，電流表的指針就向哪一側(cè)偏轉(zhuǎn). (1)當(dāng)滑片P較快地向左滑動(dòng)時(shí)，通電回路中的電流增大，電流表甲的指針向右偏，穿過(guò)線圈B的磁通量增大且原磁場(chǎng)方向向下，由楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向上，由安培定則得，電流表乙的指針向左偏. (2)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，待電路穩(wěn)定后再迅速閉合開(kāi)關(guān)，左側(cè)(通電)回路中的電流增大，穿過(guò)線圈B的磁通量增大且原磁場(chǎng)方向向下，故電流表乙的指針向左偏. (3)通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以初步得出結(jié)論：穿過(guò)閉合回路的磁通量變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化. 3.(xx浙江10月選考21(1))如圖3所示，在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，電源輸出端與變壓器線圈連接方式正確的是________(選填“甲”或“乙”).變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為120匝和60匝，測(cè)得的電壓分別為8.2 V和3.6 V，據(jù)此可知電壓比與匝數(shù)比不相等，主要原因是________________. 圖3 答案　乙　漏磁、鐵芯發(fā)熱、導(dǎo)線發(fā)熱 解析　變壓器是靠電磁感應(yīng)原理工作的，必須接交流電，故正確的是題圖乙；理想變壓器電壓與匝數(shù)成正比，實(shí)際變壓器不成正比是由漏磁、鐵芯發(fā)熱、導(dǎo)線發(fā)熱等電能損失造成的. 4.某學(xué)生選用匝數(shù)可調(diào)的可拆變壓器來(lái)做“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，原線圈接在學(xué)生電源上，用多用電表測(cè)量副線圈的電壓. (1)下列操作正確的是________. A.原線圈接直流電壓，電表用直流電壓擋 B.原線圈接交流電壓，電表用直流電壓擋 C.原線圈接直流電壓，電表用交流電壓擋 D.原線圈接交流電壓，電表用交流電壓擋 (2)該學(xué)生繼續(xù)做實(shí)驗(yàn)，先保持原線圈的匝數(shù)不變，增加副線圈的匝數(shù)，觀察到副線圈兩端的電壓增大；然后再保持副線圈的匝數(shù)不變，增加原線圈的匝數(shù)，觀察到副線圈兩端的電壓________(選填“增大”“減小”或“不變”). 答案　(1)D　(2)減小 解析　(1)變壓器的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，故其只對(duì)交流電起變壓作用，選項(xiàng)D正確，A、B、C錯(cuò)誤；(2)保持原線圈的匝數(shù)不變，增加副線圈的匝數(shù)，副線圈兩端的電壓增大，說(shuō)明副線圈匝數(shù)與原線圈匝數(shù)比值越大，副線圈兩端的電壓越大；保持副線圈的匝數(shù)不變，增加原線圈的匝數(shù)，則副線圈匝數(shù)與原線圈匝數(shù)比值變小，故副線圈兩端的電壓減小. 5.在“探究單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中： (1)實(shí)驗(yàn)時(shí)用20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量擺球直徑，示數(shù)如圖4甲所示，則該擺球的直徑d＝________cm. 圖4 (2)接著測(cè)量擺線的長(zhǎng)度為l0，實(shí)驗(yàn)時(shí)用拉力傳感器測(cè)得擺線的拉力F隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示，t0已知，則通過(guò)計(jì)算，求得重力加速度的表達(dá)式為g＝________. 答案　(1)1.410　(2) 解析　(1)游標(biāo)尺為20等份，每等份為0.05 mm，故游標(biāo)卡尺讀數(shù)為(14＋20.05) mm＝14.10 mm＝1.410 cm. (2)由題圖乙知，周期T＝4t0，而擺長(zhǎng)l＝l0＋，由T＝2π，得g＝l＝＝. 6.如圖5甲所示，是用雙縫干涉測(cè)量光波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，其中A、B、C、D分別表示濾光片、單縫、雙縫、光屏.圖乙a是實(shí)驗(yàn)時(shí)用紅色濾光片和縫間距d＝0.36 mm的雙縫在光屏上得到的圖樣；圖b是實(shí)驗(yàn)時(shí)用紅色濾光片和縫間距d＝0.18 mm的雙縫在光屏上得到的圖樣；圖c是實(shí)驗(yàn)時(shí)用藍(lán)色濾光片和雙縫間距d＝0.36 mm的雙縫在光屏上得到的圖樣，則： 圖5 (1)比較題圖a和題圖b，可以說(shuō)明____________________. (2)比較題圖a和題圖c，可以說(shuō)明____________________. (3)能進(jìn)行上述比較的前提是做這三次實(shí)驗(yàn)時(shí)不改變__________和__________的位置(選填“A”“B”“C”“D”). 答案　(1)對(duì)相同色光，雙縫間距減小，相鄰條紋間距增大　(2)對(duì)相同雙縫，光波長(zhǎng)變短，相鄰條紋間距減小　(3)C　D 解析　(1)比較圖a和圖b可知，對(duì)相同色光，雙縫間的距離減小，相鄰條紋間距增大；(2)比較圖a和圖c可知，對(duì)相同雙縫，光波長(zhǎng)變短，相鄰條紋間距減??；(3)能進(jìn)行上述比較的前提是做這三次實(shí)驗(yàn)時(shí)保證雙縫到光屏的距離不變即不改變C、D的位置. 7.(xx浙江11月選考21)在“測(cè)定玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)時(shí)， (1)下列做法正確的是________. A.入射角越大，誤差越小 B.在白紙上放好玻璃磚后，用鉛筆貼著光學(xué)面畫(huà)出界面 C.實(shí)驗(yàn)時(shí)既可用量角器，也可用圓規(guī)和直尺等工具進(jìn)行測(cè)量 D.判斷像與針是否在同一直線時(shí)，應(yīng)該觀察大頭針的頭部 (2)小明同學(xué)在插針時(shí)玻璃磚的位置如圖6所示，根據(jù)插針與紙上已畫(huà)的界面確定入射點(diǎn)與出射點(diǎn)，依據(jù)上述操作所測(cè)得的折射率________(填“偏大”“偏小”或“不變”). 圖6 (3)小明同學(xué)經(jīng)正確操作后，在紙上留下四枚大頭針的位置P1、P2、P3和P4，AB和CD是描出的玻璃磚的兩個(gè)邊，如圖7所示，請(qǐng)?jiān)谔摼€框中畫(huà)出光路圖. 圖7 答案　(1)C　(2)偏小　(3)光路圖見(jiàn)解析 解析　(1)本實(shí)驗(yàn)在用插針?lè)〞r(shí)，角度不宜過(guò)大，否則很難確定折射角，選項(xiàng)A錯(cuò)；不能用鉛筆貼著光學(xué)面畫(huà)界面，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤；本實(shí)驗(yàn)通過(guò)n＝求折射率，也可以通過(guò)畫(huà)出兩個(gè)半徑一樣的圓，通過(guò)sin θ＝將角度轉(zhuǎn)化為角度對(duì)邊之比求折射率，所以選項(xiàng)C正確；在觀察像與針是否在一條直線時(shí)，應(yīng)該觀察大頭針底部，所以D錯(cuò)誤. (2)由圖可知，此次測(cè)量的折射角偏大，導(dǎo)致測(cè)得的折射率偏小. (3)光路圖如圖所示. 8.(xx溫州市3月選考模擬)某同學(xué)在“探究碰撞中的不變量”實(shí)驗(yàn)中，采用如圖8所示的實(shí)驗(yàn)裝置，在光滑的水平軌道上，停著甲、乙兩輛小車(chē)，甲車(chē)系一穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶.在啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的同時(shí)，給甲車(chē)沿軌道方向的沖量，甲車(chē)運(yùn)動(dòng)一段距離后，與靜止的乙車(chē)發(fā)生正碰，由于兩車(chē)相撞處裝有尼龍拉扣，兩車(chē)立即粘在一起繼續(xù)運(yùn)動(dòng).紙帶記錄下碰撞前甲車(chē)和碰撞后兩車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況，如圖9所示，紙帶上A、B兩點(diǎn)的距離為_(kāi)_______ cm；為完成實(shí)驗(yàn)，同學(xué)已經(jīng)測(cè)出碰撞前后小車(chē)甲的速度，他還需要測(cè)量________________________. 圖8 圖9 答案　1.20(0.02)　小車(chē)甲和小車(chē)乙的質(zhì)量 解析　A、B兩點(diǎn)之間的距離為2.20 cm－1.00 cm＝1.20 cm.根據(jù)動(dòng)量守恒定律知，要探究碰撞中的不變量還需要測(cè)量小車(chē)甲和小車(chē)乙的質(zhì)量. 9.某同學(xué)利用電火花計(jì)時(shí)器和氣墊導(dǎo)軌做探究碰撞中不變量的實(shí)驗(yàn).氣墊導(dǎo)軌裝置如圖10甲所示，所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架等組成.在空腔導(dǎo)軌的兩個(gè)工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔，向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通入壓縮空氣，空氣會(huì)從小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導(dǎo)軌上，這樣就大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差. 圖10 (1)下面是實(shí)驗(yàn)的主要步驟： ①安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平； ②向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣； ③把電火花計(jì)時(shí)器固定在緊靠氣墊導(dǎo)軌左端彈射架的外側(cè)，將紙帶穿過(guò)電火花計(jì)時(shí)器與彈射架并固定在滑塊1的左端，調(diào)節(jié)電火花計(jì)時(shí)器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動(dòng)時(shí)，紙帶始終在水平方向； ④使滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩； ⑤把滑塊2放在氣墊導(dǎo)軌的中間； ⑥先________，然后________，讓滑塊帶動(dòng)紙帶一起運(yùn)動(dòng)； ⑦取下紙帶，重復(fù)步驟④⑤⑥，選出理想的紙帶如圖乙所示； ⑧測(cè)得滑塊1的質(zhì)量為310 g，滑塊2(包括橡皮泥)的質(zhì)量為205 g. 完善實(shí)驗(yàn)步驟⑥的內(nèi)容. (2)已知電火花計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一個(gè)點(diǎn)，計(jì)算可知兩滑塊相互作用以前系統(tǒng)的總動(dòng)量為_(kāi)____ kgm/s；兩滑塊相互作用以后系統(tǒng)的總動(dòng)量為_(kāi)_______ kgm/s.(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字) (3)試說(shuō)明(2)中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是__________________________________. 答案　(1)⑥接通電火花計(jì)時(shí)器的電源　釋放滑塊1 (2)0.620　0.618　(3)紙帶和電火花計(jì)時(shí)器限位孔之間有摩擦力的作用 解析　(1)使用電火花計(jì)時(shí)器時(shí)，先接通電源后釋放紙帶，所以先接通電火花計(jì)時(shí)器的電源，后釋放滑塊1. (2)放開(kāi)滑塊1后，滑塊1做勻速運(yùn)動(dòng)，跟滑塊2發(fā)生碰撞后二者一起做勻速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)紙帶的數(shù)據(jù)得：碰撞前滑塊1的動(dòng)量為：p1＝m1v1＝0.310 kgm/s＝0.620 kgm/s，滑塊2的動(dòng)量為零，所以碰撞前的總動(dòng)量為0.620 kgm/s；碰撞后滑塊1、2速度相等，所以碰撞后總動(dòng)量為：(m1＋m2)v2＝(0.310＋0.205) kgm/s＝0.618 kgm/s (3)主要原因是紙帶與電火花計(jì)時(shí)器限位孔之間有摩擦力的作用.