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1、第5講加試實驗第十四章實驗與探究內容索引實驗13探究電磁感應的產生條件課時作業(yè)限時訓練 練規(guī)范 練速度實驗14探究感應電流方向的規(guī)律實驗15探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關系實驗16探究單擺周期與擺長的關系實驗17測定玻璃的折射率實驗18用雙縫干涉測量光的波長實驗19探究碰撞中的不變量探究電磁感應的產生條件實驗13一、實驗原理一、實驗原理改變閉合回路中的磁通量，閉合回路中就可以產生感應電流，感應電流的有無可以通過連在電路中的電流表指針是否偏轉來判定.二、實驗器材二、實驗器材蹄形磁鐵、條形磁鐵、導體棒、線圈(正、副各一個)、靈敏電流計、直流電源、滑動變阻器、導線、開關.三、實驗過程三、實驗過程
2、1.觀察導體棒在磁場中是否產生感應電流：如圖1所示，導體棒靜止、左右平動、前后運動、上下運動，觀察電流表指針是否偏轉，記錄實驗現(xiàn)象.2.觀察條形磁鐵在線圈中運動是否產生感應電流：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，記錄實驗現(xiàn)象. 圖1圖23.模仿法拉第的實驗：如圖3所示，觀察開關閉合瞬間、開關斷開瞬間、開關閉合滑動變阻器滑片不動、開關閉合滑動變阻器滑片迅速移動時，電流表指針是否偏轉，記錄實驗現(xiàn)象.圖3例例1(多選)用如圖4所示的裝置做“探究產生感應電流的條件”實驗，下列說法正確的是A.甲圖中當磁鐵靜止在線圈中 時，電流表的指針發(fā)生偏轉B.甲圖中N極或S極插
3、入線圈時， 電流表的指針偏轉方向不同C.乙圖中開關處于閉合狀態(tài)，移動變阻器的滑片時指針發(fā)生偏轉D.乙圖中開關處于斷開狀態(tài)，拔出線圈A時電流表的指針發(fā)生偏轉圖4解析答案解析解析題圖甲中當磁鐵靜止在線圈中時，螺線管內磁通量不發(fā)生變化，不產生感應電流，電流表的指針不偏轉，選項A錯誤；題圖甲中N極或S極插入線圈時，電流表的指針偏轉方向不同，選項B正確；題圖乙中開關處于閉合狀態(tài)，移動變阻器的滑片時螺線管內磁通量發(fā)生變化，產生感應電流，電流表的指針發(fā)生偏轉，選項C正確；題圖乙中開關處于斷開狀態(tài)，沒有構成回路，所以不會有電流通過電流表，選項D錯誤.變式變式1在“探究電磁感應的產生條件”的實驗中，現(xiàn)將電池組、
4、滑動變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電流表及開關S按如圖5所示連接，當開關S閉合瞬間，電流表指針左偏，說明B線圈產生了感應電流，開關S斷開瞬間，電流表指針_(選填“會”或“不會”)偏轉；當開關S閉合后，要使電流表的指針左偏，可采取的操作為_.圖5答案會滑動變阻器的滑片P向右滑動解析解析探究電磁感應現(xiàn)象實驗電路分兩部分，電源、開關、滑動變阻器、原線圈組成閉合電路，電流計與副線圈組成另一個閉合電路，則錯誤的連線是2與3.變式變式2(2017溫州市九校高三上學期期末)在“探究感應電流的產生條件”實驗中，某同學的電路連線如圖6所示，老師指出圖中標示的1、2、3、4、5、6六根連線中有兩處錯誤， 若要求
5、實驗現(xiàn)象盡可能明顯，則錯誤的連線是_與_(選填“1”、“2”、“3”、“4”、“5”或“6”)圖6解析答案23探究感應電流方向的規(guī)律實驗14一、實驗原理一、實驗原理楞次定律.二、實驗器材二、實驗器材條形磁鐵、靈敏電流計、線圈、導線、一節(jié)干電池(用來查明線圈中電流的流向與電流表指針偏轉方向的關系).三、實驗過程三、實驗過程1.按圖7連接電路，閉合開關，記錄G中流入的電流方向與指針偏轉方向的關系.2.記下線圈繞向，將線圈與靈敏電流計構成電路.圖73.把條形磁鐵N極(S極)向下插入線圈中，并從線圈中拔出，每次記錄電流計中指針偏轉方向，并確定電流方向，從而確定磁場方向.4.總結，形成結論.例例2(20
6、17浙江4月選考21(2)用如圖8所示的裝置做“探究感應電流方向的規(guī)律”實驗，磁體從靠近線圈的上方靜止下落.當磁體運動到如圖所示的位置時，流過線圈的感應電流方向從_(選填“a到b”或“b到a”).在磁體穿過整個線圈的過程中，傳感器顯示的電流i隨時間t的圖象應該是_.答案b到a解析圖8解析解析根據(jù)楞次定律可知，流過線圈的感應電流方向從b到a，在磁體穿過整個線圈的過程中，進入時電流方向與離開時電流方向相反，排除C選項.由于離開時速度比進入時速度大，即切割磁感線的感應電流要大，故選項A正確，選項B、D錯誤.變式變式3如圖9甲所示，開關S閉合后電流表指針由中央向左偏，當把一個線圈A和這個電流表串聯(lián)起來
7、(圖乙)后，將一個條形磁鐵B插入或拔出線圈時，線圈中會產生感應電流，經觀察發(fā)現(xiàn)，電流表指針由中央位置向右偏，這說明_.A.如果磁鐵的下端是N極，則磁鐵正在遠離線圈B.如果磁鐵的下端是S極，則磁鐵正在遠離線圈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 圖9答案解析解析由于兩磁電式演示電表電流方向相同，而其中一個是發(fā)電，用右手定則判斷，另一個是受安培力而轉動，用左手定則判定，兩者指針偏轉方向相反，故填b.變式變式4小李同學在用實驗探究電磁感應現(xiàn)象中感應電流方向所遵循的規(guī)律時，準備了下列器材：多匝線圈、磁電式演示電表、條形磁鐵、導線若干.(1)該同學把兩
8、只相同的磁電式演示電表用導線連接起來，然后抽去刻度面板，用手指迅速輕撥其中一只表的指針,同時觀察另一只電表的指答案b解析圖10針，圖10甲中與事實相符的是_(選填“a”和“b”).(2)該同學將電流表、線圈A和B、蓄電池、開關用導線連接成如圖乙所示的實驗電路，當她在閉合、斷開開關的瞬間，電流表的指針都沒有偏轉，其原因_.A.電流表正負極接反了B.電流表接錯了，應該接在蓄電池上C.蓄電池的正負極接反了D.開關接錯了，應該接在B線圈上答案解析解析由于A線圈回路沒有電源，所以不會發(fā)生電磁感應.解析探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關系實驗15一、實驗原理一、實驗原理原線圈通過電流時，鐵芯中產生磁場，由
9、于交變電流的大小和方向都在不斷變化，鐵芯中的磁場也在不斷的變化，變化的磁場在副線圈中產生感應電動勢，副線圈中就存在輸出電壓.本實驗通過改變原、副線圈匝數(shù)，探究原、副線圈的電壓與匝數(shù)的關系.二、實驗器材二、實驗器材兩只多用電表(或兩只交直流數(shù)字電壓表)、學生電源(低壓交流電源)、開關、可拆變壓器、導線若干.三、實驗過程三、實驗過程1.按如圖11所示連接好電路圖，將兩個多用電表調到交流電壓擋，并記錄兩個線圈的匝數(shù).圖112.打開學生電源，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)
10、和對應的電壓值.5.數(shù)據(jù)記錄與處理次序n1(匝)n2(匝)n1n2U1(V)U2(V)U1U21 2 3 4 四、注意事項四、注意事項1.在改變學生電源電壓、線圈匝數(shù)前均要先斷開開關，再進行操作.2.為了人身安全學生電源的電壓不能超過12 V，不能用手接觸裸露的導線和接線柱.3.為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時，先用最大量程擋試測，大致確定被測電壓后再選用適當?shù)膿跷贿M行測量.根據(jù)測量數(shù)據(jù)可判斷連接電源的線圈是_(選填na或nb)例例3(2017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)的關系”實驗，必須要選用的是_.A.有閉合鐵芯的原、副線圈B.無鐵芯的原、副線圈C
11、.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)na60匝和nb120匝的變壓器，實驗測量數(shù)據(jù)如下表答案解析Ua/V1.802.803.804.90Ub/V4.006.018.029.98nb解析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，所以副線圈測量電壓應該小于理論變壓值，即nb為輸入端，na為輸出端.變式變式5(2016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)的關系”實驗中，下列說法正確的是_(填字母).A.用可拆變壓器，
12、能方便地從不同接線柱上選取不 同匝數(shù)的線圈B.測量原、副線圈的電壓，可用“測定電池的電動 勢和內阻”實驗中的直流電壓表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 其對副線圈電壓的影響 答案圖12變式變式6在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關系”實驗中，操作步驟如下：將兩個線圈套到可拆變壓器的鐵芯上；閉合電源開關，用多用電表的交流電壓擋分別測量原線圈和副線圈兩端的電壓；將匝數(shù)較多的一組線圈接到學生電源的交流電源輸出端上，另一個作為副線圈，接上小燈泡；將原線圈與副線圈對調，重復以上步驟.(1)以上操
13、作的合理順序是_(只填步驟前數(shù)字序號)；解析答案解析解析在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關系”實驗中，首先將兩個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生電源的交流電源輸出端上，另一個作為副線圈，接上小燈泡；閉合電源開關，用多用電表的交流電壓擋分別測量原線圈和副線圈兩端的電壓；最后將原線圈與副線圈對調，重復以上步驟.故合理的順序是.解析解析兩線圈的匝數(shù)n11 600，n2400，當將n1做原線圈時，U116 V，副線圈兩端電壓U24 V；當原線圈與副線圈對調后，U18 V時，U232 V，此時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： .(2)如圖13所示，
14、在實驗中，兩線圈的匝數(shù)n11 600，n2400，當將n1做原線圈時，U116 V，副線圈兩端電壓U24 V；原線圈與副線圈對調后，當U18 V時，U232 V，那么可初步確定，變壓器兩個線圈的電壓U1、U2與線圈匝數(shù)n1、n2的關系是_.圖13解析答案探究單擺周期與擺長的關系實驗16一、實驗原理一、實驗原理二、實驗裝置圖及器材二、實驗裝置圖及器材圖14帶有鐵夾的鐵架臺、中心有小孔的金屬小球，不易伸長的細線(約1米)、停表、毫米刻度尺和游標卡尺.三、實驗步驟三、實驗步驟1.讓細線的一端穿過金屬小球的小孔，然后打一個比小孔大一些的線結，做成單擺.2.把細線的上端用鐵夾固定在鐵架臺上，把鐵架臺放在
15、實驗桌邊，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記，如圖14所示.3.用毫米刻度尺量出擺線長度l，用游標卡尺測出擺球的直徑，即得出金屬小球半徑r，計算出擺長llr.6.改變擺長，重做幾次實驗，計算出每次實驗的重力加速度值，求出它們的平均值，該平均值即為測得的重力加速度值.7.將測得的重力加速度值與當?shù)刂亓铀俣戎迪啾容^，分析產生誤差的可能原因.四、數(shù)據(jù)處理四、數(shù)據(jù)處理處理數(shù)據(jù)有兩種方法：圖15五、注意事項五、注意事項1.選擇材料時擺線應選擇細而不易伸長的線，比如用單根尼龍線、胡琴絲弦或蠟線等，長度一般不應短于1 m.小球應選用密度較大的金屬球，直徑應較小，最好不超過2 cm
16、.2.單擺懸線的上端不可隨意卷在鐵夾的桿上，應夾緊在鐵夾中，以免擺動時發(fā)生擺線下滑、擺長改變的現(xiàn)象.3.擺動時控制擺線偏離豎直方向不超過5.4.擺動時，要使之保持在同一個運動平面內，不要形成圓錐擺.5.計算單擺的振動次數(shù)時，應以擺球通過平衡位置時開始計時，以擺球從同一方向通過平衡位置時進行讀數(shù)，且在數(shù)“零”的同時按下停表，開始計時計數(shù).例例4(1)在“探究單擺周期與擺長的關系”實驗中，小鑫同學用如圖16甲、乙所示的裝置進行實驗，兩圖是從不同角度對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，乙圖為擺球振動過程中某一時刻的情景.請指出該同學的實驗裝置或實驗操作中不當之處：_(寫出一點即
17、可).答案圖16 擺線繞在鐵桿上導致懸掛不固定、擺角太大、擺線太短解析解析解析由題圖知，題中實驗操作時擺線繞在鐵桿上導致懸掛不固定，且擺角太大、擺線太短；(2)在該實驗中，正確測得單擺的擺線長為L，振動的周期為T，擺球直徑為d，可由g_計算出當?shù)氐闹亓铀俣戎?答案解析(3)在下列所給的器材中，選出本實驗不需要的器材(填寫器材前的編號即可)_.A.帶夾子的鐵架臺B.打點計時器C.帶小孔的實心鐵球 D.停表E.長約1 m的細線 F.規(guī)格完全相同的橡皮條G.帶毫米刻度的米尺 H.天平解析解析解析本實驗利用停表測時間，不需要打點計時器；擺線為長約1 m的不可伸長的細線，不能使用橡皮條；不需要天平測質
18、量.故不需要的器材為BFH.答案解析解析單擺周期的開始和終止計時位置，一般選取擺球經過平衡位置時記錄，所以選擇圖乙.變式變式7(2016浙江10月選考21)在“探究單擺周期與擺長的關系”實驗中，測量單擺的周期時，圖17中_(選填“甲”“乙”或“丙”)作為計時開始與終止的位置更好些.答案乙圖17解析變式變式8某實驗小組在“探究單擺周期與擺長的關系”實驗中：(1)用游標卡尺測定擺球的直徑，測量結果如圖18所示，則該擺球的直徑為_cm.解析答案0.97圖18(2)小組成員在實驗過程中有如下說法，其中正確的是_(填選項前的字母).A.把單擺從平衡位置拉開30的擺角，并在釋放擺球的同時開始計時B.測量擺
19、球通過最低點100次的時間t，則單擺周期為C.用懸線的長度加擺球的直徑作為擺長，代入單擺周期公式計算得到的 重力加速度值偏大D.選擇密度較小、直徑較大的擺球解析答案解析解析單擺在擺角較小時才能看做簡諧運動，其周期公式才成立，為減小計時誤差，應從擺球速度最大的最低點瞬間計時，A錯；通過最低點100次的過程中，經過的時間是50個周期，B錯；應選用密度較大、直徑較小的球以減小空氣阻力的影響，D錯；測定玻璃的折射率實驗17一、實驗原理一、實驗原理用插針法確定光路，找出跟入射光線相對應的折射光線；用量角器測出入射角1和折射角2；根據(jù)折射定律計算出玻璃的折射率n .二、實驗器材二、實驗器材兩面平行的玻璃磚
20、、白紙、木板、大頭針、量角器、刻度尺、鉛筆、圖釘.三、實驗步驟三、實驗步驟 圖191.將白紙用圖釘釘在木板上.2.如圖19所示，在白紙上畫出一條直線aa作為界面(線)，過aa上的一點O畫出界面的法線NN，并畫一條線段AO作為入射光線.3.把長方形玻璃磚放在白紙上，使它的長邊跟aa對齊，畫出玻璃磚的另一邊bb.4.在直線AO上豎直插上兩枚大頭針P1、P2，透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像，調整視線方向，直到P2擋住P1的像.再在觀察的這一側插兩枚大頭針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P3、P4所在處作直線OB
21、，與bb交于O，直線OB就代表了沿AO方向入射的光線通過玻璃磚后的傳播方向.6.連接OO，入射角1AON，折射角2OON.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)記錄在自己設計的表格中.7.用上述方法分別求出入射角分別為30、45、60時的折射角，查出它們的正弦值，填入表格中.四、數(shù)據(jù)處理四、數(shù)據(jù)處理此實驗是通過測量入射角和折射角，然后查數(shù)學用表，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O為圓心，以任意長為半徑畫圓，分別與AO交于C點，與OO(或OO的延長線)交于D
22、點，過C、D兩點分別向NN作垂線，交NN于C、D點，用刻度尺量出CC和DD的長，如圖20所示.圖20圖21五、注意事項五、注意事項1.玻璃磚要厚，用手拿玻璃磚時，只能接觸玻璃磚毛面或棱，嚴禁用玻璃磚當尺子畫界面.2.入射角應在30到60之間.3.大頭針要豎直插在白紙上，且玻璃磚每一側兩枚大頭針P1與P2間、P3與P4間的距離應盡量大一些，以減小確定光路方向時造成的誤差.4.玻璃磚的折射光線要畫準.5.由于要多次改變入射角重復實驗，所以入射光線與出射光線要一一對應編號以免混亂.例例5在“測定玻璃的折射率”實驗中，某同學經正確操作插好了4枚大頭針，如圖22甲所示.(1)在圖乙中畫出完整的光路圖.
23、答案圖22答案答案見解析圖解析解析解析分別連接玻璃磚兩側的大頭針所在的點并延長，與玻璃磚兩平行邊分別相交，標出傳播方向，然后連接玻璃磚邊界的兩交點，即為光線在玻璃磚中的傳播方向.光路圖如圖所示.(2)對你畫出的光路圖進行測量和計算，求得該玻璃磚的折射率n_(保留三位有效數(shù)字).解析答案1.52(說明：0.03范圍內都可) 解析解析設方格紙上正方形的邊長為1，光線的入射角為1，折射角為2，(3)為了觀測光在玻璃磚不同表面的折射現(xiàn)象，某同學做了兩次實驗，經正確操作插好了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,其對應出射光線上的2枚大頭針是P3和_(選填“A”或“B”)
24、.解析解析解析由題圖可知，光線P1P2入射到玻璃磚上時，相當于光線射到了一個三棱鏡上，因此出射光線將向底邊偏折，所以出射光線過P3和A.圖23答案A解析解析本實驗需要用刻度尺測量相應長度以計算入射角、折射角的正弦值，通過平行介質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該在B處.變式變式9(2017湖州市期末考試)(1)在“測定玻璃的折射率”實驗中，小朱同學在實驗桌上看到方木板上有一張白紙，白紙上有如圖24甲所示的實驗器材，他認為缺少一種器材，請你寫出所缺器材的名稱：_.老師將器材配齊后，他進行實驗，圖乙是他在操作過程中的一個狀態(tài)，請你指出第四枚大頭針應在圖乙中的位置_(選填“A”
25、“B”或“C”).圖24解析答案刻度尺B射光線.其中她確定P3大頭針位置的方法應當是：_.操作完成后，她用圓規(guī)作了一個以O為圓心，半徑與玻璃磚半徑相同的半圓(如圖中虛線所示 )，則她測出玻璃的折射率n_.(2)小紅利用方格坐標紙測定玻璃的折射率，如圖25所示，AO是畫在紙上的直線，她在直線AO適當位置豎直插上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，以確定折解析答案透過玻璃磚看，P3大頭針擋住P1、P2兩枚大頭針的像圖251.5解析解析正確的操作是透過玻璃磚看，P3大頭針擋住P1、P2兩枚大頭針的像.設入射光線與圓的交點為C，出射光線與圓的交點為D
26、，過C、D分別作豎直對稱軸的垂線，交點分別為M、N，則n 1.5.10.00 cm長為半徑畫圓，分別交線段OA于A點，交OO連線延長線于C點.過A點作法線NN的垂線AB交NN于B點，過C點作法線NN的垂線CD交NN于D點，如圖26所示，用刻度尺量得OB8.00 cm，CD4.00 cm.由此可得出玻璃的折射率n_.變式變式10(2016臺州中學高二統(tǒng)練)同學們用兩面平行的玻璃磚做“測玻璃的折射率”實驗.(1)甲同學由于沒有量角器，他在完成了光路圖以后，以O點為圓心，解析圖26答案1.5解析解析入射角沒有變化，折射角的測量值偏大，則由n ，得折射率測得值偏小.(2)乙同學在畫界面時，不小心將兩界
27、面ab和cd間距畫得比玻璃磚寬度大些，下界面與實際相同，如圖27所示，若其他操作無誤，則他測得的折射率比真實值_(選填“偏大”“偏小”或“不變”).解析圖27答案偏小用雙縫干涉測量光的波長實驗18一、實驗原理一、實驗原理雙縫間的距離d是已知的，雙縫到屏的距離l可以用米尺測出，相鄰兩條亮(暗)條紋間的距離x用測量頭(如圖28甲)測出.測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構成.轉動手輪，分劃板會左右移動.測量時，應使分劃板中心刻線對齊某條紋的中心(如圖乙所示)，記下此時手輪上的示數(shù).轉動測量頭，使分劃板中心刻線對齊另一條紋的中心，記下此時手輪上的示數(shù).兩次讀數(shù)之差就表示這兩條條紋間的距離.圖28二、實驗器
28、材二、實驗器材雙縫干涉儀(由光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭組成)、學生電源、導線、米尺.三、實驗步驟三、實驗步驟1.取下遮光筒左側的元件，調節(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元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上.3.用米尺測量雙縫到屏的距離.4.用測量頭(其讀數(shù)方法同螺旋測微器)測量數(shù)條亮條紋間的距離.四、注意事項四、注意事項1.單縫和雙縫應相互平行，其中心位于遮光筒的軸線上，雙縫到屏的距離應相等.2.測雙縫到屏的距離l可用米尺測多次，取平均值.3.測條紋間距x時，用測量頭測出n條亮(暗)條紋間的距離a，求出相鄰的兩
29、條亮(暗)條紋間的距離x .例例6(2016浙江4月選考21)在“用雙縫干涉測量光的波長”實驗中，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，使測量頭分劃板刻線與第k級暗條紋中心對齊，在目鏡中觀測到的是圖乙中的_(填字母)，此時測量頭的讀數(shù)為25.70 mm.沿同一方向繼續(xù)移動測量頭使分劃板刻線與第k5級暗條紋中心對齊，此時測量頭標尺如圖丙所示，其讀數(shù)是_mm.紫光的波長等于_nm.答案圖29D解析19.40420解析解析換成紫色濾光片后，光的波長變小，條紋間距變小，B錯，條紋方向不
30、變，C錯，分劃板中心刻線的位置是不變的，A錯，D對；標尺的讀數(shù)為19 mm80.05 mm19.40 mm；根據(jù)波長計算公式 x，可得420 nm.(1)圖中P位置放的是單縫還是雙縫？_(選填“單縫”或“雙縫”).變式變式11(2017諸暨市期末考試)在“用雙縫干涉測量光的波長”實驗中，實驗裝置如圖30所示.解析答案單縫圖30解析解析根據(jù)雙縫干涉的條件，需要通過單縫獲得相干光源，所以P處為單縫；(2)經過一系列的調試，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，應該_(選填“左右”或“上下”)調節(jié)撥桿.答案左右解析解析解析為了產生清晰的雙縫干涉條紋，撥桿左右調節(jié)，直到雙縫
31、與單縫平行.變式變式12在觀察光的雙縫干涉現(xiàn)象的實驗中：(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答案A解析解析解析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)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”).答案變寬解析變窄解析解析A、B、C、D處依次是：光源、濾光片、單縫片、雙縫片，因此位置C處應該放單縫片.變式變式13(2017湖州三縣期中考試)在“用雙縫干涉測量光的波長”實驗中：(1)在如圖32甲所
32、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應放光學元件_(選填“單縫片”或“雙縫片”). 解析答案單縫片圖32(2)用某種單色光做雙縫干涉實驗時，已知雙縫間距為d，雙縫到毛玻璃屏間距離為l，實驗時先移動測量頭上的手輪，把分劃板中心刻線對準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，然后轉動手輪，把分劃線向右邊移動，直到對準第7條亮條紋并記下手輪讀數(shù)x7，請用以上測量的符號表示出該單色光波長的表達式_.解析答案探究碰撞中的不變量實驗19用實驗法探究碰撞中的不變量，要測量物體的質量和碰撞前后的速度.可以用很多的實驗方案來探究.實驗方案一：圖33圖3
33、4如圖33，光滑的水平木板上，一輛小車A拖著一條紙帶勻速運動，碰上了靜止在前方的小車B，碰后兩車一起向右勻速運動.為了減少摩擦力的影響，我們的做法是將木板一端墊高，其實也可以使用氣墊導軌. 探究需要確定質量和速度，用天平測質量.中心任務是要得出速度，如圖34是一條實驗室打出的紙帶：紙帶的左端代表A車碰前的運動. 實驗方案二：如圖35，數(shù)字計時器上可以得到遮光板通過光電門的時間t，如果要計算勻速運動的速度，還需知道遮光板寬度d，這樣速度v .在勻速運動中，遮光板寬一點或窄一點，對物體速度的計算不會有影響.在變速運動中，選取的遮光板要窄一點. 圖35實驗方案三：如圖36所示，通過小球擺起的角度可以
34、知道碰撞的速度.圖36上述看到的三個實驗方案，區(qū)別在于測速度的方法不同.實驗方案四：如圖37所示，先用重垂線確定O點.讓兩個球碰撞(入射小球的質量m1大于被撞小球的質量m2)，兩球碰撞前后速度用平拋運動測量，因下落時間相同，可以用水平位移替代速度.多次實驗，小球落點如圖38所示.圖37小球落點有很多，畫圓，圓心表示平均落點位置.量出水平距離OP、OM、ON，則碰撞中的不變量可表示為：m1OPm1OMm2ON.圖38例例7(2017諸暨中學期中考試)某同學用如圖39所示裝置探究A、B兩球在碰撞中動量是否守恒.該同學利用平拋運動測量兩球碰撞前后的速度，實驗裝置和具體做法如下，圖中PQ是斜槽，QR為
35、水平槽.實驗時先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滑下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡.重復上述操作10次，得到10個落點痕跡.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由靜止開始滑下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各圖39自的落點痕跡.重復這種操作10次，并畫出實驗中A、B兩小球落點的平均位置，圖中F、E點是A碰B球前后A球的平均落點，J是B球的平均落點，O點是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點.其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的豎直平面，米尺的零點與O點對齊.(1)現(xiàn)有下列器材，為完成本實驗，哪些是必需的？請將這些器材前面的字母填在橫線上_.A.停表
36、 B.刻度尺 C.天平 D.圓規(guī)解析解析解析要驗證動量守恒，就需要知道碰撞前后的動量，所以要測量兩個小球的質量及碰撞前后小球的速度，碰撞前后小球都做平拋運動，速度可以用水平位移代替，所以需要測量的物理量為：小球A、B的質量mA、mB，記錄紙上O點到E、F、J各點的距離，故必需的器材為刻度尺、天平、圓規(guī)(確定落點)，選項B、C、D正確.答案(2)在以下選項中，哪些是本次實驗必須進行的測量_.A.水平槽上未放B球時，測量A球落點位置到O點的距離OFB.A球與B球碰撞后，測量A球、B球落點位置到 O點的距離OE、OJC.A球和B球在空中飛行的時間D.測量G點相對于水平槽面的高度解析解析解析由(1)分
37、析知，選項A、B正確.答案(3)如果碰撞中動量守恒，根據(jù)圖中各點間的距離，則下列式子正確的是解析答案變式變式14(2017紹興第一中學期末)某物理興趣小組的同學，在利用氣墊導軌“探究碰撞中的不變量”實驗中，測得左側滑塊質量m1150 g，右側滑塊質量m2121 g，擋光片寬度為2.00 cm，兩滑塊之間有一壓縮的彈簧片，并用細線連在一起，如圖40所示.開始時兩滑塊都靜止，燒斷細線后，兩滑塊分別向左、向右方向運動.擋光片通過左、右光電門(圖中未畫出)的時間分別為t10.20 s，t20.16 s.取向右為正方向，則燒斷細線前系統(tǒng)的總動量為_ kgm/s，燒斷細線后系統(tǒng)的總動量為_ kgm/s.解
38、析答案0圖401.25104解析解析燒斷細線前系統(tǒng)靜止，總動量為0 kgm/s；燒斷細線后，左邊滑塊的動量：右邊滑塊的動量：變式變式15(1)用20分度的游標卡尺測量鋼球的直徑，示數(shù)如圖41所示，則鋼球直徑為_ mm.解析解析解析游標卡尺的讀數(shù)為主尺讀數(shù)加游標尺讀數(shù)，主尺讀數(shù)為12 mm，游標尺讀數(shù)為50.05 mm0.25 mm，即鋼球直徑為12.25 mm.答案12.25圖41(2)某同學設計了一個用打點計時器探究碰撞中不變量的實驗：在小車A的前端粘有橡皮泥，推動小車A使之做勻速運動，然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運動，他設計的具體裝置如圖42所示，在小車A后連著
39、紙帶，電磁打點計時器所用電源頻率為50 Hz，長木板下墊著小木片用以平衡摩擦力.若已得到打點紙帶如圖43所示，并將測得的各計數(shù)點間距離標在圖上，A點是運動起始的第一點，則應選_段來計算A的碰前速度，應選_段來計算A和B碰后的共同速度v(以上兩格選填“AB”“BC”“CD”或“DE”).已測得小車A的質量mA0.40 kg，小車B的質量mB0.20 kg，由以上測量結果可得：碰后(mAmB)v_ kgm/s. (保留三位有效數(shù)字)答案BC圖42解析圖43DE0.417課時作業(yè)1.(2017寧波市十校聯(lián)考)如圖1所示為“探究電磁感應產生條件”的實驗電路之一，圖中還有、兩條導線沒有接好，為了能順利完
40、成這個實驗，導線應接在_(選填“a”或“b”)，再接好導線.在實驗中發(fā)現(xiàn)，開關閉合瞬間，電流計指針向右偏.現(xiàn)保持開關閉合，滑動變阻器滑動觸頭P迅速向右滑動時，電流計指針應向_偏(選填“左”或“右”). 12345678圖1答案a左解析912345678解析解析電源、開關、滑動變阻器與線圈A構成閉合回路，導線應該連接a；開關閉合后，電流變大，電流計指針向右偏，滑動變阻器滑動觸頭P迅速向右滑動，滑動變阻器接入電路阻值變大，電流變小，電流計指針向左偏.92.某同學在“探究電磁感應的產生條件”實驗中，設計了如圖2所示的裝置.線圈A通過電流表甲、高阻值的電阻R、滑動變阻器R和開關S連接到電源上，線圈B的
41、兩端接到另一個電流表乙上，兩個電流表完全相同，零刻度居中.閉合開關后，當滑動變阻器R的滑片P不動時，甲、乙兩個電流表指針的位置如圖所示. 12345678圖2 (1)當滑片P較快地向左滑動時，電流表甲的指針偏轉情況是_，電流表乙的指針偏轉情況是_.(選填“向左偏”“向右偏”或“不偏轉”)答案向右偏向左偏解析9解析解析由題圖可知，電流由哪一接線柱流出，電流表的指針就向哪一側偏轉.當滑片P較快地向左滑動時，通電回路中的電流增大，電流表甲的指針向右偏，穿過線圈B的磁通量增大且原磁場方向向下，由楞次定律可知，感應電流的磁場方向向上，由安培定則得，電流表乙的指針向左偏.123456789解析解析斷開開關
42、，待電路穩(wěn)定后再迅速閉合開關，左側(通電)回路中的電流增大，穿過線圈B的磁通量增大且原磁場方向向下，故電流表乙的指針向左偏.(2)斷開開關，待電路穩(wěn)定后后再迅速閉合開關，電流表乙的指針偏轉情況是_.(選填“向左偏”“向右偏”或“不偏轉”)12345678答案向左偏解析9(3)從上述實驗可以初步得出結論：_.答案 穿過閉合回路的磁通量變化而產生感應電流，感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化12345678解析解析解析通過實驗可以初步得出結論：穿過閉合回路的磁通量變化而產生感應電流，感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化.93.(2015浙江10月選考21(1)如圖3所示，在
43、“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關系”實驗中，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答案乙解析解析解析變壓器是靠電磁感應原理工作的，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，實際變壓器不成正比是由漏磁、鐵芯發(fā)熱、導線發(fā)熱等電能損失造成的.12345678漏磁、鐵芯發(fā)熱、導線發(fā)熱94.某學生選用匝數(shù)可調的可拆變壓器來做“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關系”實驗時，原線圈接在學生電源上，用多用電表測量副線圈的電壓.(1
44、)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，電表用交流電壓擋解析解析解析變壓器的工作原理是電磁感應現(xiàn)象，故其只對交流電起變壓作用，選項D正確，A、B、C錯誤；12345678答案9(2)該學生繼續(xù)做實驗，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”).答案減小12345678解析解析解析保持原線圈的匝數(shù)不變，增加副線圈的匝數(shù)，副線圈兩端的電壓增大，說明副線
45、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.95.在“探究單擺周期與擺長的關系”實驗中：(1)實驗時用20分度的游標卡尺測量擺球直徑，示數(shù)如圖4甲所示，則該擺球的直徑d_cm.圖4答案1.41012345678解析解析解析游標尺為20等份，每等份為0.05 mm，故游標卡尺讀數(shù)為(1420.05) mm14.10 mm1.410 cm.9(2)接著測量擺線的長度為l0，實驗時用拉力傳感器測得擺線的拉力F隨時間t變化的圖象如圖乙所示，t0已知，則通過計算，求得重力加速度的表達式為g_.答案解析
46、123456789(1)比較題圖a和題圖b,可以說明_.6.如圖5甲所示，是用雙縫干涉測量光波長的實驗裝置示意圖，其中A、B、C、D分別表示濾光片、單縫、雙縫、光屏.圖乙a是實驗時用紅色濾光片和縫間距d0.36 mm的雙縫在光屏上得到的圖樣；圖b是實驗時用紅色濾光片和縫間距d0.18 mm的雙縫在光屏上得到的圖樣；圖c是實驗時用藍色濾光片和雙縫間距d0.36 mm的雙縫在光屏上得到的圖樣，則：123456789圖5答案對相同色光,雙縫間距減小,相鄰條紋間距增大解析解析解析比較圖a和圖b可知，對相同色光，雙縫間的距離減小，相鄰條紋間距增大；123456789(2)比較題圖a和題圖c，可以說明_.
47、 答案對相同雙縫，光波長變短，相鄰條紋解析解析解析比較圖a和圖c可知，對相同雙縫，光波長變短，相鄰條紋間距減??；12345678間距減小9(3)能進行上述比較的前提是做這三次實驗時不改變_和_的位置(選填“A”“B”“C”“D”).解析解析解析能進行上述比較的前提是做這三次實驗時保證雙縫到光屏的距離不變即不改變C、D的位置.12345678答案CD97.(2017浙江11月選考21)在“測定玻璃的折射率”實驗時，(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，用鉛筆貼著光學面畫出界面C.實驗時既可用量角器，也可用圓規(guī)和直尺等工具進行測量D.判斷像與針是否在同一直線時
48、，應該觀察大頭針的頭部答案解析123456789解析解析本實驗在用插針法時，角度不宜過大，否則很難確定折射角，選項A錯；不能用鉛筆貼著光學面畫界面，所以選項B錯誤；12345678在觀察像與針是否在一條直線時，應該觀察大頭針底部，所以D錯誤.9解析解析由圖可知，此次測量的折射角偏大，導致測得的折射率偏小.(2)小明同學在插針時玻璃磚的位置如圖6所示，根據(jù)插針與紙上已畫的界面確定入射點與出射點，依據(jù)上述操作所測得的折射率_(填“偏大”“偏小”或“不變”).解析12345678圖6答案偏小9 解析解析光路圖如圖所示.(3)小明同學經正確操作后，在紙上留下四枚大頭針的位置P1、P2、P3和P4，AB
49、和CD是描出的玻璃磚的兩個邊，如圖7所示，請在虛線框中畫出光路圖.解析答案答案答案光路圖見解析12345678圖798.(2017溫州市3月選考模擬)某同學在“探究碰撞中的不變量”實驗中,采用如圖8所示的實驗裝置,在光滑的水平軌道上,停著甲、乙兩輛小車,甲車系一穿過打點計時器的紙帶.在啟動打點計時器的同時,給甲車沿軌道方向的沖量,甲車運動一段距離后,與靜止的乙車發(fā)生正碰,由于兩車相撞處裝有尼龍拉扣,兩車立即粘在一起繼續(xù)運動.紙帶記錄下碰撞前甲車和碰撞后兩車的運動情況,如圖9所示,紙帶上A、B兩點的距離為_ cm；為完成實驗,同學已經測出碰撞前后小車甲的速度,他還需要測量_.圖812345678
50、圖9解析答案1.20(0.02)小車甲和小車乙的質量912345678解析解析A、B兩點之間的距離為2.20 cm1.00 cm1.20 cm.根據(jù)動量守恒定律知，要探究碰撞中的不變量還需要測量小車甲和小車乙的質量.99.某同學利用電火花計時器和氣墊導軌做探究碰撞中不變量的實驗.氣墊導軌裝置如圖10甲所示，所用的氣墊導軌裝置由導軌、滑塊、彈射架等組成.在空腔導軌的兩個工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔，向導軌空腔內不斷通入壓縮空氣，空氣會從小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導軌上，這樣就大大減小了因滑塊和導軌之間的摩擦而引起的誤差.123456789圖10(1)下面是實驗的主要步驟：安裝好氣墊導軌，
51、調節(jié)氣墊導軌的調節(jié)旋鈕，使導軌水平；向氣墊導軌通入壓縮空氣；把電火花計時器固定在緊靠氣墊導軌左端彈射架的外側，將紙帶穿過電火花計時器與彈射架并固定在滑塊1的左端，調節(jié)電火花計時器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動時，紙帶始終在水平方向；使滑塊1擠壓導軌左端彈射架上的橡皮繩；把滑塊2放在氣墊導軌的中間；123456789先_，然后_，讓滑塊帶動紙帶一起運動；取下紙帶，重復步驟，選出理想的紙帶如圖乙所示；測得滑塊1的質量為310 g，滑塊2(包括橡皮泥)的質量為205 g.完善實驗步驟的內容.解析答案接通電火花計時器的電源123456789釋放滑塊1解析解析使用電火花計時器時，先接通電源后釋放紙帶，所以先接通電火花計時器的電源，后釋放滑塊1.(2)已知電火花計時器每隔0.02 s打一個點，計算可知兩滑塊相互作用以前系統(tǒng)的總動量為_ kgm/s；兩滑塊相互作用以后系統(tǒng)的總動量為_ kgm/s.(結果均保留三位有效數(shù)字)答案0.6201234567890.618解析(3)試說明(2)中兩結果不完全相等的主要原因是_.解析解析解析主要原因是紙帶與電火花計時器限位孔之間有摩擦力的作用.123456789答案紙帶和電火花計時器限位孔之間有摩擦力的作用
物理第十四章 實驗與探究 第5講 加試實驗
