问题 填空题

(1)在用双缝干涉测光的波长的实验中,请按照题目要求回答下列问题.

①图1甲、乙两图都是光的条纹形状示意图,其中干涉图样是______.

②将下表中的光学元件放在图1丙所示的光具座上组装成用双缝干涉测光的波长的实验装置,并用此装置测量红光的波长.

元件代号ABCDE
元件名称光屏双缝白光光源单缝透红光的滤光片
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,表示各光学元件的排列顺序应为______.(填写元件代号)

③已知该装置中双缝间距d=0.50mm,双缝到光屏的距离L=0.50m,在光屏上得到的干涉图样如图7甲所示,分划板在图中A位置时游标卡尺如图2乙所示,则其示数为______mm;在B位置时游标卡尺如图2丙所示.由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为______m.

(2)用半径相同的小球1和小球2的碰撞验证动量守恒定律,实验装置如图3所示,斜槽与水平槽圆滑连接.安装好实验装置,在地上铺一张白纸,白纸上铺放复写纸,记下重锤线所指的位置O.接下来的实验步骤如下:

步骤1:不放小球2,让小球1从斜槽上A点由静止滚下,并落在地面上.重复多次,用尽可能小的圆,把小球的所有落点圈在里面,其圆心就是小球落点的平均位置;

步骤2:把小球2放在斜槽前端边缘位置B,让小球1从A点由静止滚下,使它们碰撞.重复多次,并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置;

步骤3:用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离,即线段OM、OP、ON的长度.

①对于上述实验操作,下列说法正确的是______

A.应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下

B.斜槽轨道必须光滑

C.斜槽轨道末端必须水平

D.实验过程中,白纸可以移动,复写纸不能移动

E.小球1的质量应大于小球2的质量

②本实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外,还需要测量的物理量有______.

A.A、B两点间的高度差h1          B.B点离地面的高度h2

C.小球1和小球2的质量m1、m2    D.小球1和小球2的半径r

③当所测物理量满足表达式______(用所测物理量的字母表示)时,即说明两球碰撞遵守动量守恒定律.如果还满足表达式______(用所测物理量的字母表示)时,即说明两球碰撞时无机械能损失.

④完成上述实验后,某实验小组对上述装置进行了改造,如图4所示.在水平槽末端与水平地面间放置了一个斜面,斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接.使小球1仍从斜槽上A点由静止滚下,重复实验步骤1和2的操作,得到两球落在斜面上的平均落点M′、P′、N′.用刻度尺测量斜面顶点到M′、P′、N′三点的距离分别为l1、l2、l3.则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为______(用所测物理量的字母表示).

答案

(1)①干涉条纹等间距、等宽度、等亮度.故甲正确.

②双缝干涉实验,让单色光通过双缝在光屏上产生干涉条纹,所以各光学元件的排列顺序应为EDBA.

③图2乙游标卡尺的读数为111mm+0.05×2mm=111.10mm.图2丙游标卡尺的读数为115mm+0.05×10mm=115.50mm.

条纹的间距△x=

115.50-111.10
7
mm=0.63mm.

根据双缝干涉条纹的间距公式△x=

L
d
λ得,λ=
△xd
L
=6.4×10-7m

(2)①A、小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下,使得小球与另一小球碰撞前的速度不变.故A正确.

B、斜槽的粗糙与光滑不影响实验的效果,只要到达底端时速度相同即行.故B错误.

C、斜槽轨道末端必须水平,保证小球碰撞前速度水平.故C正确.

D、实验过程中,白纸不可以移动.故D错误.

E、根据动量守恒定律可知若碰撞小球1的质量小于2球的质量,则小球1可能被碰回,所以1球质量必须大于2球质量.故E正确.

故选ACE.

②本实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外,还需要测量的物理量是两小球的质量,因为可以通过水平位移代表速度的大小,所以不必测量AB的高度和B点离地面的高度.小球的半径不需测量.故C正确.

③因为平抛运动的时间相等,则水平位移可以代表速度,OP是A球不与B球碰撞平抛运动的位移,该位移可以代表A球碰撞前的速度,OM是A球碰撞后平抛运动的位移,该位移可以代表碰撞后A球的速度,ON是碰撞后B球的水平位移,该位移可以代表碰撞后B球的速度,当所测物理量满足表达式m1•OP=m1•OM+m2•ON,说明两球碰撞遵守动量守恒定律,若m1•OP2=m1•OM2+m2•ON2,说明碰撞过程中机械能守恒.

④碰撞前,m1落在图中的P′点,设其水平初速度为v1.小球m1和m2发生碰撞后,m1的落点在图中M′点,设其水平初速度为v1′,m2的落点是图中的N′点,设其水平初速度为v2. 设斜面BC与水平面的倾角为α,

由平抛运动规律得:LP′sinα=

1
2
gt2,LP′cosα=v1t

解得v1=

gLP′cos2α
2sinα

同理:v1′=

gLM′cos2α
2sinα
v2=
gLN′cos2α
2sinα
.可见速度正比于
L
,所以只要验证m1
l2
=m1
l1
+m2
l3
即可.

故答案为:(1)①甲; ②EDBA;

③111.10±0.05;6.4(±0.2)×10-7m

(2)①ACE;

②C;

③m1•OP=m1•OM+m2•ON;

m1•OP2=m1•OM2+m2•ON2

m1

l2
=m1
l1
+m2
l3

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